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硬件环境确认

确认新ARM平台的硬件规格,包括处理器型号、内存大小、存储介质(如eMMC、NOR/NAND Flash)、外设接口(如UART、USB、以太网)。查阅芯片厂商提供的参考手册和数据表,明确时钟、电源管理、GPIO等关键配置。

验证硬件调试工具链的可用性,如JTAG/SWD调试器、串口调试终端,确保能进行底层调试。准备硬件开发板或仿真环境,确保最小系统(如电源、时钟、复位)正常工作。

工具链准备

选择与目标ARM架构匹配的交叉编译工具链,如ARM GCC工具链。工具链需支持目标平台的指令集(如ARMv7或ARMv8),并确认ABI(如EABI或GNUEABI)兼容性。

安装必要开发工具,包括构建系统(如Buildroot或Yocto)、调试工具(如GDB)、烧录工具(如OpenOCD或厂商专用工具)。配置环境变量,确保工具链路径正确。

ATF移植

获取ARM Trusted Firmware(ATF)源码,从官方仓库或芯片厂商提供的定制版本中选择适配的代码分支。分析目标平台的启动流程,明确ATF的加载位置(如ROM或Flash)。

修改平台特定代码,包括:

  • 时钟初始化(plat/<vendor>/<platform>/plat_setup.c
  • 内存控制器配置(plat/<vendor>/<platform>/plat_memctrl.c
  • 串口调试输出(drivers/console/目录下的UART驱动)
  • 电源管理(plat/<vendor>/<platform>/pmic.c

编译ATF并生成BL1/BL2镜像,通过调试工具验证其能否正确执行到BL31阶段。若平台有安全启动需求,需配置密钥和签名工具。

U-Boot移植

下载U-Boot源码,优先选择芯片厂商提供的BSP版本或主线中相近平台的代码。创建新板级目录(如board/<vendor>/<platform>),复制参考板的配置并修改关键文件:

  • 设备树文件(arch/arm/dts/<platform>.dts
  • 板级初始化(board/<vendor>/<platform>/board.c
  • 存储驱动(如drivers/mmc/drivers/mtd/
  • 网络驱动(如drivers/net/

配置Kconfig和Defconfig,定义目标平台特性(如内存布局、启动介质)。编译生成u-boot.bin和u-boot-spl.bin,通过调试器或烧录工具验证是否能完成DRAM初始化、外设检测和命令行交互。

Kernel移植

选择Linux内核版本,建议与芯片厂商的长期支持(LTS)版本保持一致。修改或创建新平台设备树文件(arch/arm/boot/dts/<platform>.dts),描述CPU、内存、中断控制器、时钟、外设等硬件信息。

配置内核选项(make menuconfig),重点关注:

  • CPU架构与指令集(ARMv7或ARMv8)
  • 启动参数(如CONFIG_CMDLINE
  • 存储设备驱动(MTD、MMC、USB)
  • 文件系统支持(如EXT4、SquashFS)
  • 网络协议栈及驱动

编译内核生成zImage或Image,配合设备树二进制(.dtb)进行测试。通过U-Boot加载内核,验证早期启动日志和硬件初始化是否正常。

系统集成与测试

构建启动镜像组合,典型顺序为:ATF(BL1/BL2)→ U-Boot SPL→ U-Boot→ Kernel。使用厂商工具(如mkimage)生成FIP(Firmware Image Package)或直接烧录各组件到指定Flash地址。

编写启动脚本(如U-Boot环境变量),设置正确的加载地址和启动命令。例如:

setenv bootcmd 'mmc read ${kernel_addr_r} 0x800 0x2000; bootz ${kernel_addr_r} - ${fdt_addr_r}'

验证完整启动流程:

  1. ATF完成安全初始化和基础硬件配置
  2. U-Boot SPL加载完整U-Boot
  3. U-Boot初始化外设并加载内核
  4. Kernel挂载根文件系统并启动用户空间

问题排查方法

利用串口输出和调试器捕捉异常点,常见问题及对策:

  • 启动卡死:检查异常阶段的PC指针,验证DRAM初始化是否正确
  • 外设失效:核对设备树节点与硬件规格,确认驱动兼容性
  • 内存错误:调整ATF和U-Boot中的内存映射表(mem_map.c
  • 启动循环:确认镜像签名/校验机制是否触发失败

保存各阶段符号表和映射文件(如System.map),辅助分析崩溃时的调用栈。必要时启用早期调试选项(如DEBUG宏、earlyprintk)。

http://www.yayakq.cn/news/71030/

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