IMX6ULL eMMC启动流程以及分区表分析

jckimi

拿到一块新板子，或者新平台，势必要对他的启动过程以及分区表进行分析，才可以进行后续的修改以及开发。我这边是eMMC的板子，我们就来看eMMC的启动流程。
1. eMMC启动流程
参见IMX6ULL参考手册8.5.3.2 MMC and eMMC boot章节，简单的来说，上电的时候，ROM code会根据拨码开关去判定启动介质，当拨码开关打到eMMC的时候，会走eMMC启动流程。ROM code会朝eMMC芯片发送指令询问eMMC芯片是否指出boot mode，如果得到的回复是支持，那就会从eMMC的boot分区启动，如果得到的回复是不支持，那就会从eMMC的UDA启动，此时和正常的SD卡启动没区别。详细的过程，有兴趣的同学可以去看参考手册。

板子上所使用的eMMC是三星的 KLM8G1GETF，参见芯片手册可以知道，这是一颗eMMC 5.1规格的芯片，并且支持boot mode，芯片内部包含2个boot分区，boot1和boot2，每个boot分区4MB大小。就以这颗芯片还说，boot时会使用到他的boot分区。



2. 分区表
eMMC启动流程知道了个大概，那么如何知道分区表呢？一般SoC厂商都会提供空板子烧录code的工具，在这个工具在，会存在分区工具或者分区表的信息。IMX6ULL为例，我们可以从他的mfgtool中的ucl2.xml得到答案。文件路径在<mfgtool/Profiles/Linux/OS Firmware/ucl2.xml>
以下还是eMMC为例，参见注释：

1. <LIST name="eMMC" desc="Choose eMMC as media">
   
2.     <!-- <font color="Red">====> 发送 uboot, kernel zImage, dtb and ramfs 到设备里，然后启动</font> -->
   
3.         <CMD state="BootStrap" type="boot" body="BootStrap" file ="firmware/u-boot-imx6ull-14x14-emmc.imx" ifdev="MX6ULL">Loading U-boot</CMD>
   
4.                
   
5.         <CMD state="BootStrap" type="load" file="firmware/zImage" address="0x80800000"
   
6.                 loadSection="OTH" setSection="OTH" HasFlashHeader="FALSE" ifdev="MX6ULL">Loading Kernel.</CMD>
   
7. 
   
8.         <CMD state="BootStrap" type="load" file="firmware/fsl-image-mfgtool-initramfs-imx_mfgtools.cpio.gz.u-boot" address="0x83800000"
   
9.                 loadSection="OTH" setSection="OTH" HasFlashHeader="FALSE" ifdev="MX6ULL">Loading Initramfs.</CMD>
   
10. 
    
11.         <CMD state="BootStrap" type="load" file="firmware/imx6ull-14x14-emmc.dtb" address="0x83000000"
    
12.                 loadSection="OTH" setSection="OTH" HasFlashHeader="FALSE" ifdev="MX6ULL">Loading device tree.</CMD>
    
13. 
    
14.         <CMD state="BootStrap" type="jump" > Jumping to OS image. </CMD>
    
15. 
    
16. 
    
17.         <!-- create partition -->
    
18.     <!-- <font color="Red">====> 创建分区，可以看到使用的是mksdcard.sh脚本, 该脚本在 <mfgtool/Profiles/Linux/OS Firmware/mksdcard.sh.tar>, 稍后分析他</font> -->
    
19.         <CMD state="Updater" type="push" body="send" file="mksdcard.sh.tar">Sending partition shell</CMD>
    
20.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ tar -xf $FILE "> Partitioning...</CMD>
    
21.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ sh mksdcard.sh /dev/mmcblk1"> Partitioning...</CMD>
    
22. 
    
23.         <!-- burn uboot -->
    
24.     <!-- <font color="Red">====> 烧录bootloader(uboot.imx), 分以下几个步骤：
    
25.                 1. 清除uboot env, 总归8K，并且跳过了前面768 bytes, 这里是UDA区域，并不是boot1，boot2
    
26.                 2. 打开boot1区域的写入权限, 把uboot.imx写进去，并且跳过了前面1024 bytes(1K)，最后关闭boot1区域的写入权限
    
27.                 3. 打开boot1分区的boot功能
    
28.                 可以看到，这里是以RAW data的形式写入的，并没有做任何分区格式化。</font> -->
    
29.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ dd if=/dev/zero of=/dev/mmcblk1 bs=1k seek=768 conv=fsync count=8">clear u-boot env</CMD>
    
30.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ echo 0 > /sys/block/mmcblk1boot0/force_ro">access boot partition 1</CMD>
    
31.         <CMD state="Updater" type="push" body="send" file="files/boot/u-boot-imx6ull-14x14-ddr%ddr%-emmc.imx" ifdev="MX6ULL">Sending u-boot.bin</CMD>
    
32.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ dd if=$FILE of=/dev/mmcblk1boot0 bs=512 seek=2">write U-Boot to sd card</CMD>
    
33.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ echo 1 > /sys/block/mmcblk1boot0/force_ro"> re-enable read-only access </CMD>
    
34.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ mmc bootpart enable 1 1 /dev/mmcblk1">enable boot partion 1 to boot</CMD>
    
35. 
    
36.         <!-- format and mount boot partition -->
    
37.     <!-- <font color="Red">====> 烧录kernel和dtb，分以下几个步骤：
    
38.                 1. 等待/dev/mmcblk1p1就绪
    
39.                 2. 将/dev/mmcblk1p1格式化成FAT32
    
40.                 3. 挂载/dev/mmcblk1p1 到 /mnt/mmcblk1p1
    
41.                 4. 复制 zImage和dtbs 到 /mnt/mmcblk1p1
    
42.                 5. 同步写入，并且取消挂载
    
43.                 可以看到，boot分区，存放了kernel和dtb，该分区是FAT32格式。</font> -->
    
44.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ while [ ! -e /dev/mmcblk1p1 ]; do sleep 1; echo "waiting..."; done ">Waiting for the partition ready</CMD>
    
45.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ mkfs.vfat -F 32 /dev/mmcblk1p1">Formatting rootfs partition</CMD>
    
46.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ mkdir -p /mnt/mmcblk1p1"/>
    
47.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ mount -t vfat /dev/mmcblk1p1 /mnt/mmcblk1p1"/>
    
48. 
    
49.         <!-- burn zImage -->
    
50.         <CMD state="Updater" type="push" body="send" file="files/boot/zImage">Sending kernel zImage</CMD>
    
51.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ cp $FILE /mnt/mmcblk1p1/zImage">write kernel image to sd card</CMD>
    
52. 
    
53.         <!-- burn dtb -->
    
54.         <CMD state="Updater" type="push" body="send" file="files/boot/imx6ull-alientek-emmc.dtb" ifdev="MX6ULL">Sending Device Tree file</CMD>
    
55.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ cp $FILE /mnt/mmcblk1p1/imx6ull-alientek-emmc.dtb" ifdev="MX6ULL">write device tree to eMMC card</CMD>
    
56.       
    
57.         <CMD state="Updater" type="push" body="send" file="files/boot/imx6ull-14x14-emmc-4.3-800x480-c.dtb" ifdev="MX6ULL">Sending Device Tree file</CMD>
    
58.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ cp $FILE /mnt/mmcblk1p1/imx6ull-14x14-emmc-4.3-800x480-c.dtb" ifdev="MX6ULL">write device tree to eMMC card</CMD>
    
59. 
    
60.         <CMD state="Updater" type="push" body="send" file="files/boot/imx6ull-14x14-emmc-7-800x480-c.dtb" ifdev="MX6ULL">Sending Device Tree file</CMD>
    
61.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ cp $FILE /mnt/mmcblk1p1/imx6ull-14x14-emmc-7-800x480-c.dtb" ifdev="MX6ULL">write device tree to eMMC card</CMD>
    
62. 
    
63.         <CMD state="Updater" type="push" body="send" file="files/boot/imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb" ifdev="MX6ULL">Sending Device Tree file</CMD>
    
64.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ cp $FILE /mnt/mmcblk1p1/imx6ull-14x14-emmc-7-1024x600-c.dtb" ifdev="MX6ULL">write device tree to eMMC card</CMD>
    
65. 
    
66.         <CMD state="Updater" type="push" body="send" file="files/boot/imx6ull-14x14-emmc-10.1-1280x800-c.dtb" ifdev="MX6ULL">Sending Device Tree file</CMD>
    
67.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ cp $FILE /mnt/mmcblk1p1/imx6ull-14x14-emmc-10.1-1280x800-c.dtb" ifdev="MX6ULL">write device tree to eMMC card</CMD>
    
68.       
    
69.         <CMD state="Updater" type="push" body="send" file="files/boot/imx6ull-14x14-emmc-hdmi.dtb" ifdev="MX6ULL">Sending Device Tree file</CMD>
    
70.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ cp $FILE /mnt/mmcblk1p1/imx6ull-14x14-emmc-hdmi.dtb" ifdev="MX6ULL">write device tree to eMMC card</CMD>
    
71.       
    
72.         <CMD state="Updater" type="push" body="send" file="files/boot/imx6ull-14x14-emmc-vga.dtb" ifdev="MX6ULL">Sending Device Tree file</CMD>
    
73.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ cp $FILE /mnt/mmcblk1p1/imx6ull-14x14-emmc-vga.dtb" ifdev="MX6ULL">write device tree to eMMC card</CMD>
    
74.       
    
75.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ sleep 1">delay</CMD>
    
76.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ sync">Sync...</CMD>
    
77.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ umount /mnt/mmcblk1p1">Unmounting vfat partition</CMD>
    
78. 
    
79.         <!-- format and mount rootfs partition -->
    
80.     <!-- <font color="Red">====> 烧录根文件系统，这里和上面kernel，dtb一样，只不过分区格式换成了ext3/4</font> -->
    
81.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ mkfs.ext3 -F -E nodiscard /dev/mmcblk1p2">Formatting rootfs partition</CMD>
    
82.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ mkdir -p /mnt/mmcblk1p2"/>
    
83.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ mount -t ext3 /dev/mmcblk1p2 /mnt/mmcblk1p2"/>
    
84. 
    
85.         <!-- burn rootfs -->
    
86.         <CMD state="Updater" type="push" body="pipe tar -jxv -C /mnt/mmcblk1p2" file="files/filesystem/rootfs.tar.bz2" ifdev="MX6ULL">Sending and writting rootfs</CMD>
    
87.         <CMD state="Updater" type="push" body="frf">Finishing rootfs write</CMD>
    
88.         <CMD state="Updater" type="push" body="send" file="files/modules/modules.tar.bz2" ifdev="MX6ULL">Sending Modules file</CMD>
    
89.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ mkdir -p /mnt/mmcblk1p2/lib/modules">Mkdir -p /mnt/mmcblk1p2/lib/modules</CMD>
    
90.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ tar jxf $FILE -C /mnt/mmcblk1p2/lib/modules/" ifdev="MX6ULL">tar Modules file</CMD>
    
91.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ sleep 1">delay</CMD>
    
92.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ sync">Sync...</CMD>
    
93.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ umount /mnt/mmcblk1p2">Unmounting rootfs partition</CMD>
    
94.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ echo Update Complete!">Done</CMD>
    
95.   </LIST>

复制代码

继续，我们来分析mksdcard.sh

1. #!/bin/sh
   
2. 
   
3. <font color="Red">#  ====> 下面都是一些准备工作，可以略过</font>
   
4. # partition size in MB
   
5. BOOT_ROM_SIZE=10
   
6. 
   
7. # wait for the SD/MMC device node ready
   
8. while [ ! -e $1 ]
   
9. do
   
10. sleep 1
    
11. echo “wait for $1 appear”
    
12. done
    
13. 
    
14. <font color="Red"># ====> 从这里开始，才是真正的分区动作</font>
    
15. # call sfdisk to create partition table
    
16. # destroy the partition table
    
17. node=$1                <font color="Red"># ====> 以eMMC为例，这里是 /dev/mmcblk1</font>
    
18. dd if=/dev/zero of=${node} bs=1024 count=1 <font color="Red">       #  ====> 将eMMC的前面1K全部写0，实际上是清空分区表</font>
    
19. 
    
20. # ====> <font color="Red">这里使用了sfdisk工具来进行分区</font>
    
21. sfdisk --force ${node} << EOF
    
22. ${BOOT_ROM_SIZE}M,128M,c        <font color="Red"># 分区1, 从10M位置开始, 分区大小128M, 这里是一个W96 FAT32(LBA)分区</font>
    
23. 138M,,83                                        <font color="Red"># 分区2, 从138M开始, 用完所剩余的容量, 这里是一个Linux分区, 83表示MBR下的Linux分区</font>
    
24. write
    
25. EOF
    
26. 
    

复制代码

可以看到，在分区的时候，跳过了头上10M的位置，这10M为不支持boot mode的芯片准备的。然后分了一个128M的FAT32分区，这个分区会被格式化长FAT32，存放kernel和dtb，一个剩余全部空间的Linux分区，这个linux分区，最终会被格式化成ext3/4，存放rootfs


3. 最终的分区表

tao475824827

技术贴，顶起

308152569

大牛，顶顶顶起，请问你有相关的工作号之类的东西么，想持续关注跟着您的脚步学习。

xiaotaotao

顶一波！

Emo

请问大牛，如果想把EMMC加大，比如从8G扩到16G，需要做那些工作

jckimi

Emo 发表于 2021-6-18 17:27
请问大牛，如果想把EMMC加大，比如从8G扩到16G，需要做那些工作

eMMC和SD一样，把板载eMMC吹下来，吹一颗新的上去。进到下载模式下载固件，启动。

Emo

jckimi 发表于 2021-6-21 14:51
eMMC和SD一样，把板载eMMC吹下来，吹一颗新的上去。进到下载模式下载固件，启动。

UBOOT不用修改吗？

jckimi

Emo 发表于 2021-6-22 14:43
UBOOT不用修改吗？

不用，emmc和sd卡一样，换不同品牌，不同容量的SD卡需要修改uboot吗？

suphappy

mark!!