uboot源码分析——fastboot命令的源码分析（如何利用fastboot将镜像烧写至iNand）_fastboot源码分析

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参考博客

u-boot sdfuse命令烧录分析----从SD卡加载内核_white_bugs的博客-CSDN博客

一、如何将镜像文件烧写至iNand

步骤1：完成准备工作。

（1）准备fastboot相关软件包。

• fastboot在windows端的软件包
• fastboot在windows端的驱动包

（2）用usb转otg数据线连接电脑和开发板。

（3）正确安装fastboot的驱动。

在uboot控制台输入fastboot后，如果尚未安装驱动，在windows端的设备管理器相应项目下会显示问号（或感叹号），此时选中该项目，右键选择属性，选择更新驱动程序，然后选择驱动包所在的路径，勾选“包括子文件夹”，点击下一项即可。

上述操作可能存在数字签名问题，解决方法见win10禁止数字签名。

正确安装fastboot驱动之后显示的内容如下：

（4）准备好待烧录的镜像文件。

X210开发板光盘资料中有Linux镜像文件和Android镜像文件。

这里假定要烧录Linux镜像文件，包括linux内核镜像文件、QT4.8文件系统镜像、uboot镜像，它们位于开发板资料X210V3S_B\linux\QT4.8目录中，账号与密码分别是root、123456。

为了操作方便，这里将镜像文件和fastboot软件包的内容放在同一目录。

步骤2：在uboot控制台下输入命令fastboot。

步骤3：开始烧写uboot、内核以及根文件系统镜像。

（1）在window命令窗口中切换到fastboot软件包所在的路径。

（2）输入“fastboot devices”查看是否有设备，没有不能进行下一步内容。

（3）利用“fastboot flash inand的分区名 镜像文件路径”命令烧写各个镜像文件。

【1】烧录uboot镜像文件

在windows端输入“fastboot flash bootloader uboot.bin”时，windows控制台与uboot控制台显示内容如下。

C:\Users\34316\Desktop\fastboot>fastboot flash bootloader uboot.bin
sending 'bootloader' (384 KB)... OKAY
writing 'bootloader'... OKAY

Received 17 bytes: download:00060000
Starting download of 393216 bytes
 
downloading of 393216 bytes finished
Received 16 bytes: flash:bootloader
flashing 'bootloader'
Writing BL1 to sector 1 (16 sectors).. checksum : 0xed75e
writing bootloader.. 49, 1024 
MMC write: dev # 0, block # 49, count 1024 ... 1024 blocks written: OK
completed
partition 'bootloader' flashed

【2】对iNand进行重新分区

在烧写完uboot之后一般要重启，此时开发板会运行刚才烧写的uboot，然后在uboot控制台输入“fdisk -c 0”对iNand进行分区。

对iNand重新分区的原因，是之前的uboot（博文uboot的初体验中提到的九鼎的uboot）对inand的system分区只有120左右MB，放不下本次提供的200多MB的根文件系统镜像，如果继续用之前的uboot规划的分区，烧写根文件系统时会提示文件太大放不能进分区。如下所示：

C:\Users\34316\Desktop\fastboot>fastboot flash system rootfs_qt4.ext3
sending 'system' (262144 KB)... OKAY
writing 'system'... FAILED (remote: image too large for partition)
 
C:\Users\34316\Desktop\fastboot>

我们在【1】中烧录的uboot.bin已经重新设置了分区信息，烧录并运行它之后，执行“fdisk -c 0”就可以对inand重新分区。

之前的uboot对inand的分区情况如下：

x210 # fdisk -p 0  //查看编号为0的设备（即iNand）的分区情况
 partion #    size(MB)     block start #    block count    partition_Id 
   1           258            22374          529518          0x83 
   2           120           551892          246114          0x83 
   3           101           798006          208824          0x83 
   4          3222          1006830         6600330          0x83 
x210 # 

新的uboot对inand的分区情况如下：

x210 # fdisk -p 0
 
partion #    size(MB)     block start #    block count    partition_Id 
   1           258            22374          529518          0x83 
   2           258           551892          529518          0x83 
   3           101          1081410          208824          0x83 
   4          3084          1290234         6316926          0x83 
x210 #

对比可知，重新分区后inand的分区2变为了258MB。

注意，开发板光盘资料中的Linux镜像文件和Android镜像文件，它们的uboot对inand的system分区都是258MB。只有之前的uboot（博文uboot的初体验中提到的九鼎的uboot）对inand的system分区是120左右 MB。

【3】烧录内核镜像文件

重新分区之后，在uboot控制台输入fastboot命令，然后在windows控制台输入“fastboot flash kernel zImage-qt ”。此时windows控制台与uboot控制台显示的内容如下：

C:\Users\34316\Desktop\fastboot>fastboot flash kernel zImage-qt
sending 'kernel' (3566 KB)... OKAY
writing 'kernel'... OKAY

Received 17 bytes: download:0037b800
Starting download of 3651584 bytes
...
downloading of 3651584 bytes finished
Received 12 bytes: flash:kernel
flashing 'kernel'
writing kernel.. 1073, 8192 
MMC write: dev # 0, block # 1073, count 8192 ... 8192 blocks written: OK
completed
partition 'kernel' flashed

【4】烧录根文件系统镜像文件

在windows控制台输入“fastboot flash system rootfs_qt4.ext3 ”，windows控制台与uboot控制台显示的内容如下：

C:\Users\34316\Desktop\fastboot>fastboot flash system rootfs_qt4.ext3
sending 'system' (262144 KB)... OKAY
writing 'system'... OKAY

Received 17 bytes: download:10000000
Starting download of 268435456 bytes
................................................................................
................................................................................
................................................................................
...............
downloading of 268435456 bytes finished
Received 12 bytes: flash:system
flashing 'system'
 
MMC write: dev # 0, block # 551892, count 529518 ... 529518 blocks written: OK
partition 'system' flashed

二、fastboot命令的源码分析

接下来将分析fastboot命令在uboot端的源码。

我们在uboot（分区信息尚未修改的uboot）控制台输入fastboot时显示下面信息：

x210 # fastboot
[Partition table on MoviNAND]
ptn 0 name='bootloader' start=0x0 len=N/A (use hard-coded info. (cmd: movi))
ptn 1 name='kernel' start=N/A len=N/A (use hard-coded info. (cmd: movi))
ptn 2 name='ramdisk' start=N/A len=0x300000(~3072KB) (use hard-coded info. (cmd: movi))
ptn 3 name='config' start=0xAECC00 len=0x1028DC00(~264759KB) 
ptn 4 name='system' start=0x10D7A800 len=0x782C400(~123057KB) 
ptn 5 name='cache' start=0x185A6C00 len=0x65F7000(~104412KB) 
ptn 6 name='userdata' start=0x1EB9DC00 len=0xC96D1400(~3300165KB) 
Insert a OTG cable into the connector!

在修改分区信息之后的uboot控制台输入fastboot时显示下面信息（可见从system开始就不同）：

x210 # fastboot
[Partition table on MoviNAND]
ptn 0 name='bootloader' start=0x0 len=N/A (use hard-coded info. (cmd: movi))
ptn 1 name='kernel' start=N/A len=N/A (use hard-coded info. (cmd: movi))
ptn 2 name='ramdisk' start=N/A len=0x300000(~3072KB) (use hard-coded info. (cmd: movi))
ptn 3 name='config' start=0xAECC00 len=0x1028DC00(~264759KB) 
ptn 4 name='system' start=0x10D7A800 len=0x1028DC00(~264759KB) 
ptn 5 name='cache' start=0x21008400 len=0x65F7000(~104412KB) 
ptn 6 name='userdata' start=0x275FF400 len=0xC0C6FC00(~3158463KB)

可见这里有bootloader、kernel、…、userdata等标签，似乎是分区标志，但它们不是真正意义上的分区（因为没有写进主引导扇区中），它们只是用来表征iNand中某段存储空间的字符串，或者说用来表征iNand中某个（以扇区为单位的）偏移地址的字符串（这两种说法意思一样，前者指整段空间，后者指整段空间的开头）。

比如在uboot下使用movi命令（例如bootcmd这个环境变量，movi read kernel xxx，将iNand中的内核镜像读取到内存的xxx地址），或者使用“fastboot flash kernel 内核镜像文件”将镜像文件烧写到iNand中的kernel分区时，参数“kernel”只是一个（表征iNand中某个扇区地址的）字符串。

这些标签分别对应着iNand中哪些扇区地址？为什么给出一个kernel参数，就知道它对应着iNand中哪个扇区地址呢？下面将进行这方面的分析。

1、set_partition_table函数

我们知道，uboot执行fastboot命令时，会调用do_fastboot函数。通览do_fastboot函数，其中与分区有关的是set_partition_table函数。该函数定义在/common/cmd_fastboot.c文件中。

删除条件编译等内容，该函数内容如下：

static int set_partition_table()
//删除一些条件编译的代码
 
#elif defined(CFG_FASTBOOT_SDMMCBSP)
{
	int start, count;
	unsigned char pid;
 
	pcount = 0;
 
#if defined(CONFIG_FUSED)    //没有定义这个宏
	/* FW BL1 for fused chip */
	strcpy(ptable[pcount].name, "fwbl1");
	ptable[pcount].start = 0;
	ptable[pcount].length = 0;
	ptable[pcount].flags = FASTBOOT_PTENTRY_FLAGS_USE_MOVI_CMD;
	pcount++;
#endif
 
	/* Bootloader */
	strcpy(ptable[pcount].name, "bootloader");
	ptable[pcount].start = 0;
	ptable[pcount].length = 0;
	ptable[pcount].flags = FASTBOOT_PTENTRY_FLAGS_USE_MOVI_CMD;
	pcount++;
 
	/* Kernel */
	strcpy(ptable[pcount].name, "kernel");
	ptable[pcount].start = 0;
	ptable[pcount].length = 0;
	ptable[pcount].flags = FASTBOOT_PTENTRY_FLAGS_USE_MOVI_CMD;
	pcount++;
 
	/* Ramdisk */
	strcpy(ptable[pcount].name, "ramdisk");
	ptable[pcount].start = 0;
	ptable[pcount].length = 0x300000;
	ptable[pcount].flags = FASTBOOT_PTENTRY_FLAGS_USE_MOVI_CMD;
	pcount++;
 
	/* Config */
	get_mmc_part_info("0", 1, &start, &count, &pid);
	if (pid != 0x83)
		goto part_type_error;
	strcpy(ptable[pcount].name, "config");
	ptable[pcount].start = start * CFG_FASTBOOT_SDMMC_BLOCKSIZE;
	ptable[pcount].length = count * CFG_FASTBOOT_SDMMC_BLOCKSIZE;
	ptable[pcount].flags = FASTBOOT_PTENTRY_FLAGS_USE_MMC_CMD;
	pcount++;
 
	/* System */
	get_mmc_part_info("0", 2, &start, &count, &pid);
	if (pid != 0x83)
		goto part_type_error;
	strcpy(ptable[pcount].name, "system");
	ptable[pcount].start = start * CFG_FASTBOOT_SDMMC_BLOCKSIZE;
	ptable[pcount].length = count * CFG_FASTBOOT_SDMMC_BLOCKSIZE;
	ptable[pcount].flags = FASTBOOT_PTENTRY_FLAGS_USE_MMC_CMD;
	pcount++;
 
	/* Cache */
	get_mmc_part_info("0", 3, &start, &count, &pid);
	if (pid != 0x83)
		goto part_type_error;
	strcpy(ptable[pcount].name, "cache");
	ptable[pcount].start = start * CFG_FASTBOOT_SDMMC_BLOCKSIZE;
	ptable[pcount].length = count * CFG_FASTBOOT_SDMMC_BLOCKSIZE;
	ptable[pcount].flags = FASTBOOT_PTENTRY_FLAGS_USE_MMC_CMD;
	pcount++;
 
	/* Data */
	get_mmc_part_info("0", 4, &start, &count, &pid);
	if (pid != 0x83)
		goto part_type_error;
	strcpy(ptable[pcount].name, "userdata");
	ptable[pcount].start = start * CFG_FASTBOOT_SDMMC_BLOCKSIZE;
	ptable[pcount].length = count * CFG_FASTBOOT_SDMMC_BLOCKSIZE;
	ptable[pcount].flags = FASTBOOT_PTENTRY_FLAGS_USE_MMC_CMD;
	pcount++;
 
#if 1 // Debug
	fastboot_flash_dump_ptn();
#endif
 
//省略部分代码
}

由此可知，这个函数只设置了config、system、cache、userdata这些标签所对应的空间（起始扇区、扇区数目、标志），没有对bootloader、kernel、ramdisk这些标签进行设置。

如何设置的呢？以config标签为例说明设置过程。

首先，代码“get_mmc_part_info("0", 1, &start, &count, &pid);”，其第一个参数0表示存储设备的编号为0，也就是iNand；第二个参数1表示这个存储设备的分区1（下面2,3,4是分区2,3,4）；第三第四第五个参数前面的&，表示它们是输出型参数，其中start表示分区1的以扇区为单位的起始地址，count表示分区1有多少个扇区。这个函数返回时，start=22374，count=529518。

然后，将分区1的（以扇区为单位的）起始地址转换成以字节为单位的起始地址，将分区1的扇区总数转换成以字节为单位的空间大小。这里的CFG_FASTBOOT_SDMMC_BLOCKSIZE值为512，因为一个扇区大小是512字节。

因为22374*512=11455488（10）= AECC00（16），529518*512=1028DC00（16），因此config标签对应的空间信息为：start=AECC00，length=1028DC00。

这与执行fastboot命令时显示的数据是一样的（执行fastboot命令时之所以会显示信息，是因为函数do_fastboot中间接调用了fastboot_flash_dump_ptn函数，该函数用来打印这些信息）。

同理可以得到其他标签对应的空间的信息，这里不赘述。

注意，config标签所对应的空间与分区1是一致的，因为本来就是先调用get_mmc_part_info函数来获取分区1的数据，然后用这些数据来填充（congfig标签所对应的空间的数据结构）ptable[0]。

同理system标签所对应的空间与分区2的空间是一致的。我们知道，system标签所对应的空间是用来烧录根文件系统的（“fastboot flash system rootfs_qt4.ext3 ”），也就是说根文件系统将来存储在system标签所对应的空间，由于这个空间与分区2的空间一致，所以可以说根文件系系统位于分区2，因此uboot给kernel传参时，bootargs里面有一个项目“root=mmcblk0p2 rw”，表示的就是根文件系统在设备0的第2分区。

同理cache、userdata标签所对应的空间与分区3、分区4一致。

因此，fastboot命令体系下的“分区表”如下。

---

上面写到，set_partition_table函数只是设置了config、system、cache、userdata这些标签对应的空间，没有对bootloader、kernel、ramdisk这些标签进行设置（只是简单地设置为0）。

我们利用fastboot flash来烧录镜像时，使用bootloader，kernel，system这三个标签指代iNand中某些地址。其中system标签对应的空间是分区2，那bootLoader、kernel标签对应什么空间呢？

注意到执行fastboot时，关于bootloader、kernel、ramdisk标签，显示的内容中有“(use hard-coded info. (cmd: movi))”，这说明这三个标签可能以硬编码方式写在了movi命令对应的函数中。比如bootcmd这个环境变量的值是“movi read kernel 30008000; bootm 30008000”，将iNand中的内核镜像读取到内存的30008000地址时，就使用了“kernel”这个标签。

因此我们对do_movi函数进行分析（见博文do_movi函数的源码分析），发现该命令体系下也有一个“分区表”（像fastboot命令一样，这分区表也没有写入主引导区），叫做raw分区表，分区表里有u-boot、kerne、rfs等分区，这些分区都有实实在在的范围，而不像fastboot命令体系下bootLoader、kernel、ramdisk分区那样没有实实在在的范围（简单地设置为0而已）。

fastboot命令体系下的kernel分区，兴许对应着movi命令体系下的kernel分区，因为两者都是用字符串“kernel”表示。fastboot命令体系下的bootloader分区，与movi命令体系下的u-boot分区，两者的名字不同但意义一样，会不会也是对应关系呢？如果是，执行“fastboot flash bootloader uboo.bin”时，bootloader这个标签是如何转为u-boot的?

另外经过思考，既然使用“movi write u-boot xxx”时，表示将内存地址xxx处的内容写进（也就是烧录）到iNand的u-boot分区，使用“fastboot flash bootloader uboo.bin”时表示将uboot的镜像文件写进bootloader分区，两者操作本质一样，那fastboot flash在uboot端应该也采用movi命令。

选择几个执行“fastboot flash bootloader uboo.bin”时在uboot中显示的内容的关键词，定位到位于/common/cmd_fastboot.c文件中的rx_handler函数。

该函数的部分内容如下：

static int rx_handler (const unsigned char *buffer, unsigned int buffer_size)
{
        //省略部分代码
 
		/* flashFlash what was downloaded */
		if (memcmp(cmdbuf, "flash:", 6) == 0)
        {
			//省略部分代码
			struct fastboot_ptentry *ptn;
			ptn = fastboot_flash_find_ptn(cmdbuf + 6);
			//省略部分代码
		
            /* Normal case */
		    if (write_to_ptn(ptn, (unsigned int)interface.transfer_buffer, download_bytes))
		    {
			    printf("flashing '%s' failed\n", ptn->name);
			    sprintf(response, "FAILfailed to flash partition");
		    }
		    else
		    {
			    printf("partition '%s' flashed\n", ptn->name);
			    sprintf(response, "OKAY");
		    }
		}
}

其中的write_to_ptn函数内容与分析如下：

/*
该函数功能是将镜像写进fastboot命令体系下的分区。
以执行“fastboot flash bootloader uboot.bin”为例进行说明。
以执行“fastboot flash system rootfs_qt4.ext3”为例进行说明。
以执行“fastboot flash kernel zImage-qt”为例进行说明。
*/
                     //fastboot命令体系下的某个分区名，储存着待烧录数据的某个内存地址，待烧写的数据长度
static int write_to_ptn(struct fastboot_ptentry *ptn, unsigned int addr, unsigned int size)
{                                         
	int ret = 1;
	char device[32], part[32];
	char start[32], length[32], buffer[32];
 
  	char *argv[6]  = { NULL, "write", NULL, NULL, NULL, NULL, };
   /* 此时argv[1]="write"。
	  根据下面的分析，write_to_ptn函数调用do_movi函数或者do_mmcops来完成烧写。
	  填充这个字符指针数组，其实是在构造“movi write u-boot xxxxx”或者“mmc write system …”字符串。
	*/
 
	int argc = 0;
 
	if ((ptn->length != 0) && (size > ptn->length))
	{//对于bootloader（kernel），因为bootloader（kernel）的ptn->length=0，所以不会执行。
     //如果要烧写的根文件系统镜像小于system分区，则不会执行；如果大于该分区，则会报错返回。
		printf("Error: Image size is larger than partition size!\n");
		return 1;
	}
 
	printf("flashing '%s'\n", ptn->name);// 打印信息“ flashing 'bootloader'”或者“ flashing 'system' ”。
 
	if (ptn->flags & FASTBOOT_PTENTRY_FLAGS_USE_MMC_CMD)//(注意这里是_MMC_)表示在烧写system分区
	{
		argv[2] = device;//argv[0]=NULL,argv[1]="write"
		argv[3] = buffer;
		argv[4] = start;
		argv[5] = length;
 
		sprintf(device, "mmc %d", 1); //argv[2]="mmc 1"
		sprintf(buffer, "0x%x", addr);//argv[3]="0x内存地址"，表示储存着待烧录数据的某个内存地址
		sprintf(start, "0x%x", (ptn->start / CFG_FASTBOOT_SDMMC_BLOCKSIZE));  //argv[4]="0x分区起始扇区"（system分区起始扇区号）
		sprintf(length, "0x%x", (ptn->length / CFG_FASTBOOT_SDMMC_BLOCKSIZE));//argv[5]="0x分区扇区总数"（system分区扇区的总数）
 
		ret = do_mmcops(NULL, 0, 6, argv);//烧录system，即文件系统。可以分析下其内部代码。
		/*
		argv[0]=NULL
		argv[1]="write"
		argv[2]="mmc 1"
		argv[3]="0x内存地址"
		argv[4]="0x分区起始扇区"
		argv[5]="0x分区扇区总数"
		*/
	}
	else if (ptn->flags & FASTBOOT_PTENTRY_FLAGS_USE_MOVI_CMD)//(注意这里是_MOVI_)表示是在烧写bootloader，或者kernel
	{
		argv[2] = part;//argv[0]=NULL，argv[1]="write"
		argv[3] = buffer; 
 
		argc = 4;//argc = 4
 
		/* use the partition name that can be understood by a command, movi */
		if (!strcmp(ptn->name, "bootloader"))//简单理解为，给bootloader换个别名
		{
			strncpy(part, "u-boot", 7);//将fastboot的分区“bootloader”转换成movi中的分区“u-boot”，这里argv[2]="u-boot"
		}
		else if (!strcmp(ptn->name, "ramdisk"))//没涉及到这个，略过
		{
			strncpy(part, "rootfs", 7);
			argv[4] = length;
			sprintf(length, "0x%x",	((size + CFG_FASTBOOT_SDMMC_BLOCKSIZE - 1)/CFG_FASTBOOT_SDMMC_BLOCKSIZE ) * CFG_FASTBOOT_SDMMC_BLOCKSIZE);
			argc++;//argc = 5
		}
		/* kernel, fwbl1 */  //这里表示在烧写kernel
		else
		{
			argv[2] = ptn->name;//因为kernel在fastboot中的分区名和在movi中的分区名一致，所以直接赋值
		}
		sprintf(buffer, "0x%x", addr);//argv[3]="0x内存地址"（表示储存着待烧录数据的某个内存地址）
 
		ret = do_movi(NULL, 0, argc, argv);
		/* argc=4，
		   argv[0]=NULL
		   argv[1]="write"
		   argv[2]="u-boot" 
		   argv[3]="0x内存地址"
		   argv[4]="0x数据长度"//当烧录uboot时，这个为NULL
		   argv[5]=NULL
        */
	
		/* the return value of do_movi is different from usual commands. Hence the followings. */
		ret = 1 - ret;
	}
 
	return ret;
}

由此可知：

（1）我们使用“fastboot flash system rootfs_qt4.ext3”，将文件系统镜像文件rootfs_qt4.ext3烧写至iNand的system分区时，最后其实是通过write_to_ptn函数调用do_mmcops(NULL, 0, 6, argv)函数来实现的。

（2）我们使用“fastboot flash kernel zImage-qt”，将内核镜像文件zImage-qt烧写至iNand的kernel分区时，最后其实是通过write_to_ptn函数调用do_movi(NULL,0,argc,argv)函数来实现的。

（3）我们使用“fastboot flash bootloader uboot.bin”，将uboot镜像文件uboot.bin烧写至iNand的bootloader分区时，最后其实是通过write_to_ptn函数调用do_movi(NULL,0,argc,argv)函数来实现的。由于fastboot命令中的bootloader分区，在movi命令中叫做“u-boot”分区，为了让movi命令能识别，因此需要将“bootloader”改为“u-boot”。正如注释所说：/* use the partition name that can be understood by a command, movi */

关于do_movi函数源码的解释，见movi命令（do_movi函数的源码分析）。

这里简单说明一下do_movi函数的内部流程。首先根据传参argv，来判断是读or写iNand（这里是写），判断写什么内容（kernel？uboot？rootfs？）。如果是写，则先合成run_cmd这个字符数组的内容，然后调用run_command(run_cmd, 0)函数来执行run_cmd这个字符数组内容所对应的指令。

run_cmd这个字符数组的内容一般是“mmc write 0 内存地址addr 开始扇区startblk 扇区长度blklen”（表示从内存addr中读取数据到iNand中的第startblk扇区，读取长度是blklen）。

可知do_movi函数需要执行mmc命令，而mmc命令又对应着函数do_mmcops，另外system分区的烧写也是由这个函数完成的，因此有必要分析do_mmcops函数（该函数主要实现从MMC中读数据或者写数据到MMC中）。

关于do_mmcops函数源码的解释，见mmc命令（do_mmcops函数的源码分析）。

另外补充说明一下，在do_movi函数中，当判断出是烧写uboot时，通过调用movi_write_bl1(addr)函数将bl1烧写在iNand的1~16扇区；通过调用run_command(run_cmd, 0)函数将bl2烧写iNand的49~xxx扇区。也就是说，利用fastboo将uboot烧写至iNand时，也是分段的。BL1这一部分在1~19扇区，BL2（整个uboot）在49~xxx扇区。

三、fdisk\fastboot\movi三者的分区表关系