学习目标：

1、分析u-boot-1.1.6环境变量，了解环境变量初始化、设置以及过程

2、为后面能够掌握u-boot-1.1.6如何启动内核过程打下基础

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1、环境变量的概念

在分析uboot环境变量的源码实现之前，先介绍一下环境变量的概念。u-boot通过环境变量为用户提供一定程度的可配置性，在不改变源码、不重新编译的情况下，可以通过设置环境变量的值来改变uboot的一些设置，如bootdelay时间，内核启动命令参数等。可配置性意味着环境变量是可以添加、删除和修改的，也就是说环境变量的内容可能会频繁变化，为了不让这种变化对u-boot的代码和数据造成破坏，通常的选择是在FLASH中预留一个专门用来存储环境变量的块。开发者在串口终端输入setenv命令可以设置环境量值，设置完成后使用saveenv命令将setenv命令设置好的环境变量保存在非易失存储器中。如下图所示，使用uboot时， 在串口终端输入printenv命令便能够打印uboot中的环境变量值。

2、环境变量的数据结构

#define ENV_SIZE (CFG_ENV_SIZE - ENV_HEADER_SIZE)typedef    struct environment_s {    unsigned long    crc;        /* CRC32 over data bytes    */#ifdef CFG_REDUNDAND_ENVIRONMENT    unsigned char    flags;        /* active/obsolete flags    */#endif    unsigned char    data[ENV_SIZE]; /* Environment data        */} env_t;

crc变量保存上一次环境变量数据写入flash时做crc运算的结果，当重新从flash中读取环境变量值时，代码会对读取数据进行crc校验，并将新的校验的值与上次保存的值进行比较，如果两次crc校验值相同，表示存放在flash中的环境变量正常，否则，表示存放环境变量数据损坏。

数组data[ENV_SIZE]保存环境变量的值，环境变量名已经环境变量值以字符形式存放在内存中

3、环境变量的初始化

int  env_init(void){/* 未定义CONFIG_OMAP2420H4，此处代码不被编译 */#ifdef CONFIG_OMAP2420H4    int flash_probe(void);    if(flash_probe() == 0)        goto bad_flash;#endif    /* env_t *env_ptr = (env_t *)CFG_ENV_ADDR， 此处执行吗?，如果此处执行 */    /* 先进入nor flash读取环境变量，通过CRC检测读取环境变量是否正确 */    if (crc32(0, env_ptr->data, ENV_SIZE) == env_ptr->crc) {        gd->env_addr  = (ulong)&(env_ptr->data);        gd->env_valid = 1;        return(0);    }/* 未定义CONFIG_OMAP2420H4，此处代码不被编译 */#ifdef CONFIG_OMAP2420H4bad_flash:#endif        /* CRC校验后读取环境变量不正确，此处执行，使用默认环境变量 */    gd->env_addr  = (ulong)&default_environment[0];    gd->env_valid = 0;    return (0);}

int env_inti(void)函数在uboot代码第二阶段入口函数start_armboot开始处被调用。首先，env_init函数从存放环境变量的flash内存地址中读取环境变量的值，并且对读出的环境变量数据进行crc校验，将新校验的crc值与写入环境变量时的crc校验值进行比较。如果两个值相等，将读取数据的地址赋值给gd指针执行的全局数据结构中的env_addr成员，并将env_valid标志位置位。如果读取环境变量校验值和写入时的校验值不同，存储在flash中的环境变量值损坏，将默认环境变量值赋给gd指针执行的全局数据结构中的env_addr成员。

env_ptr指针指向环境变量存放初始地址，env_t *env_ptr = (env_t *)CFG_ENV_ADDR。CFG_ENV_ADDR是一个宏，代表环境变量在flash中存放的地址，由于我配置uboot时目标板是smdk2410,所以该宏存放在include/configs/smdk2410.h头文件中。默认环境变量值如下所示：

uchar default_environment[] = {#ifdef    CONFIG_BOOTARGS    "bootargs="    CONFIG_BOOTARGS            "\0"#endif#ifdef    CONFIG_BOOTCOMMAND    "bootcmd="    CONFIG_BOOTCOMMAND        "\0"#endif#ifdef    CONFIG_RAMBOOTCOMMAND    "ramboot="    CONFIG_RAMBOOTCOMMAND        "\0"#endif#ifdef    CONFIG_NFSBOOTCOMMAND    "nfsboot="    CONFIG_NFSBOOTCOMMAND        "\0"#endif#if defined(CONFIG_BOOTDELAY) && (CONFIG_BOOTDELAY >= 0)    "bootdelay="    MK_STR(CONFIG_BOOTDELAY)    "\0"#endif#if defined(CONFIG_BAUDRATE) && (CONFIG_BAUDRATE >= 0)    "baudrate="    MK_STR(CONFIG_BAUDRATE)        "\0"#endif#ifdef    CONFIG_LOADS_ECHO    "loads_echo="    MK_STR(CONFIG_LOADS_ECHO)    "\0"#endif#ifdef    CONFIG_ETHADDR    "ethaddr="    MK_STR(CONFIG_ETHADDR)        "\0"#endif#ifdef    CONFIG_ETH1ADDR    "eth1addr="    MK_STR(CONFIG_ETH1ADDR)        "\0"#endif#ifdef    CONFIG_ETH2ADDR    "eth2addr="    MK_STR(CONFIG_ETH2ADDR)        "\0"#endif#ifdef    CONFIG_ETH3ADDR    "eth3addr="    MK_STR(CONFIG_ETH3ADDR)        "\0"#endif#ifdef    CONFIG_IPADDR    "ipaddr="    MK_STR(CONFIG_IPADDR)        "\0"#endif#ifdef    CONFIG_SERVERIP    "serverip="    MK_STR(CONFIG_SERVERIP)        "\0"#endif#ifdef    CFG_AUTOLOAD    "autoload="    CFG_AUTOLOAD            "\0"#endif#ifdef    CONFIG_PREBOOT    "preboot="    CONFIG_PREBOOT            "\0"#endif#ifdef    CONFIG_ROOTPATH    "rootpath="    MK_STR(CONFIG_ROOTPATH)        "\0"#endif#ifdef    CONFIG_GATEWAYIP    "gatewayip="    MK_STR(CONFIG_GATEWAYIP)    "\0"#endif#ifdef    CONFIG_NETMASK    "netmask="    MK_STR(CONFIG_NETMASK)        "\0"#endif#ifdef    CONFIG_HOSTNAME    "hostname="    MK_STR(CONFIG_HOSTNAME)        "\0"#endif#ifdef    CONFIG_BOOTFILE    "bootfile="    MK_STR(CONFIG_BOOTFILE)        "\0"#endif#ifdef    CONFIG_LOADADDR    "loadaddr="    MK_STR(CONFIG_LOADADDR)        "\0"#endif#ifdef  CONFIG_CLOCKS_IN_MHZ    "clocks_in_mhz=1\0"#endif#if defined(CONFIG_PCI_BOOTDELAY) && (CONFIG_PCI_BOOTDELAY > 0)    "pcidelay="    MK_STR(CONFIG_PCI_BOOTDELAY)    "\0"#endif#ifdef  CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS    CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS#endif    "\0"};

4、环境变量的重定位

env_inti函数在初始化时对环境变量保存位置进行识别，并将环境变量存放的初始地址赋值给了全局数据结构gt_t成员env_addr。读取存放在flash中的环境变量数据，进行crc校验后有效，便使用flash中的环境变量，否则使用默认环境变量。我们知道flash操作速度内存慢（若环境变量存放在nand flash中，进行读取时还需要相应的指令），对flash中环境变量进行直接读写不仅会影响uboot性能，而且多次擦除还会影响flash的使用寿命，因此，需要将flash中的环境变量进行重定位操作。

void env_relocate (void){    DEBUGF ("%s[%d] offset = 0x%lx\n", __FUNCTION__,__LINE__,        gd->reloc_off);/* 未定义CONFIG_AMIGAONEG3SE宏，此处不被编译 */#ifdef CONFIG_AMIGAONEG3SE    enable_nvram();#endif/* 未定义ENV_IS_EMBEDDED宏，此处不被编译 */#ifdef ENV_IS_EMBEDDED    /*     * The environment buffer is embedded with the text segment,     * just relocate the environment pointer     */    env_ptr = (env_t *)((ulong)env_ptr + gd->reloc_off);    DEBUGF ("%s[%d] embedded ENV at %p\n", __FUNCTION__,__LINE__,env_ptr);/* ifdef语句为假，此处被编译 */#else    /*     * We must allocate a buffer for the environment     */    /* 在malloc区，为环境变量分配存储空间 */    env_ptr = (env_t *)malloc (CFG_ENV_SIZE);    DEBUGF ("%s[%d] malloced ENV at %p\n", __FUNCTION__,__LINE__,env_ptr);#endif    /*     * After relocation to RAM, we can always use the "memory" functions     */    env_get_char = env_get_char_memory;    if (gd->env_valid == 0) {#if defined(CONFIG_GTH)    || defined(CFG_ENV_IS_NOWHERE)    /* Environment not changable */        puts ("Using default environment\n\n");#else        puts ("*** Warning - bad CRC, using default environment\n\n");        SHOW_BOOT_PROGRESS (-1);#endif        if (sizeof(default_environment) > ENV_SIZE)        {            puts ("*** Error - default environment is too large\n\n");            return;        }        memset (env_ptr, 0, sizeof(env_t));        memcpy (env_ptr->data,            default_environment,            sizeof(default_environment));#ifdef CFG_REDUNDAND_ENVIRONMENT        env_ptr->flags = 0xFF;#endif        env_crc_update ();        gd->env_valid = 1;    }    else {        env_relocate_spec ();    }    gd->env_addr = (ulong)&(env_ptr->data);/* 未定义CONFIG_AMIGAONEG3SE宏，此处代码不被编译 */#ifdef CONFIG_AMIGAONEG3SE    disable_nvram();#endif}

void env_relocate (void)函数功能是对flash中环境变量的数据进行重定位，首先在uboot自定义的堆区为环境变量分配相应的内存空间，env_ptr指针指向这块内存的初始地址，然后根据gd->env_valid值执行不同的操作（gd->env_valid在env_init函数中设置）。gd->env_valid=0代表flash中环境变量无效，使用默认环境变量，将env_ptr指针指向的内存地址清零，再将存放默认环境变量default_environment数组内容拷贝到env_ptr指针指向的内存空间中；gd->env_valid=1时flash中存放环境变量有效，调用env_relocate_spec ()函数，将flash中存放的环境变量数据复制到env_ptr指针指向的内存空间。最后，将环境变量中的数据在重定位内存中的地址赋给gd->env_addr。

5、读取环境变量

前面介绍过在串口终端输入printenv，执行回车后，打印环境变量值。执行printenv命令其实底层调用的是do_printenv函数，这个函数源码如下：

int do_printenv (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[]){    int i, j, k, nxt;    int rcode = 0;    if (argc == 1) {        /* 打印所有的环境变量    */        for (i=0; env_get_char(i) != '\0'; i=nxt+1) {            for (nxt=i; env_get_char(nxt) != '\0'; ++nxt)                ;            for (k=i; k

1、当argc==1时（例如执行printenv命令,argc=1），打印uboot所有的环境变量

2、当argc>1时（例如执行printenv bootcmd baudrate命令,argc=3），打印环境变量bootcmd、baudrate

6、设置环境变量

同读取环境变量一样，执行setenv命令其实底层调用的是_do_setenv函数，这个函数源码如下：

int do_setenv (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[]){    if (argc < 2) {
            printf ("Usage:\n%s\n", cmdtp->usage);         return 1;     }     return _do_setenv (flag, argc, argv);}int _do_setenv (int flag, int argc, char *argv[]){    int   i, len, oldval;    int   console = -1;    uchar *env, *nxt = NULL;    char *name;    bd_t *bd = gd->bd; 　　/* env_data获取环境变量的数据部分在内存的初始地址 */    uchar *env_data = env_get_addr(0);    if (!env_data)    /* need copy in RAM */        return 1;    name = argv[1];　　 　　/* 检测输入的第二个参数为'='，打印相关错误信息 */    if (strchr(name, '=')) {        printf ("## Error: illegal character '=' in variable name \"%s\"\n", name);        return 1;    } 　　/* 遍历内存中的环境变量数据数组，检测配置环境变量名是否存在 */    oldval = -1;    for (env=env_data; *env; env=nxt+1) {        for (nxt=env; *nxt; ++nxt)            ;        if ((oldval = envmatch((uchar *)name, env-env_data)) >= 0)            break;    }    /*     * Delete any existing definition     */    if (oldval >= 0) {#ifndef CONFIG_ENV_OVERWRITE       /* 网卡地址和串口号是固定的，如果设置是网卡地址和串口号，打印"Can't overwrite \"%s\"\n", name，代码返回 */        if ( (strcmp (name, "serial#") == 0) ||            ((strcmp (name, "ethaddr") == 0)#if defined(CONFIG_OVERWRITE_ETHADDR_ONCE) && defined(CONFIG_ETHADDR)             && (strcmp ((char *)env_get_addr(oldval),MK_STR(CONFIG_ETHADDR)) != 0)#endif    /* CONFIG_OVERWRITE_ETHADDR_ONCE && CONFIG_ETHADDR */            ) ) {            printf ("Can't overwrite \"%s\"\n", name);            return 1;        }#endif        /* Check for console redirection */        if (strcmp(name,"stdin") == 0) {            console = stdin;        } else if (strcmp(name,"stdout") == 0) {            console = stdout;        } else if (strcmp(name,"stderr") == 0) {            console = stderr;        }        if (console != -1) {            if (argc < 3) {        /* Cannot delete it! */                printf("Can't delete \"%s\"\n", name);                return 1;            }            /* Try assigning specified device */            if (console_assign (console, argv[2]) < 0)                return 1;#ifdef CONFIG_SERIAL_MULTI            if (serial_assign (argv[2]) < 0)                return 1;#endif        }        /* 如果是参数=波特率，重新设置相应波特率值 */        if (strcmp(argv[1],"baudrate") == 0) {            int baudrate = simple_strtoul(argv[2], NULL, 10);            int i; 　　　　　　　/* 检测输入波特率值是否合法，如果不合法，打印错误，返回函数 */            for (i=0; i
     
      baudrate = baudrate;#ifdef CONFIG_PPC            gd->bd->bi_baudrate = baudrate;#endif            serial_setbrg ();            udelay(50000);            for (;;) {                if (getc() == '\r')                      break;            }        }        if (*++nxt == '\0') {            if (env > env_data) {                env--;            } else {                *env = '\0';            }        } else {            for (;;) {                *env = *nxt++;                if ((*env == '\0') && (*nxt == '\0'))                    break;                ++env;            }        }        *++env = '\0';    }#ifdef CONFIG_NET_MULTI    if (strncmp(name, "eth", 3) == 0) {        char *end;        int   num = simple_strtoul(name+3, &end, 10);        if (strcmp(end, "addr") == 0) {            eth_set_enetaddr(num, argv[2]);        }    }#endif    /* Delete only ? */    if ((argc < 3) || argv[2] == NULL) {        env_crc_update ();        return 0;    }    /*     * Append new definition at the end     */    for (env=env_data; *env || *(env+1); ++env)        ;    if (env > env_data)        ++env;    /*     * Overflow when:     * "name" + "=" + "val" +"\0\0"  > ENV_SIZE - (env-env_data)     */    len = strlen(name) + 2;    /* add '=' for first arg, ' ' for all others */    for (i=2; i
      
        (&env_data[ENV_SIZE]-env)) {        printf ("## Error: environment overflow, \"%s\" deleted\n", name);        return 1;    }    while ((*env = *name++) != '\0')        env++;    for (i=2; i
       
        bi_enetaddr[i] = s ? simple_strtoul(s, &e, 16) : 0;            if (s) s = (*e) ? e+1 : e;        }#ifdef CONFIG_NET_MULTI        eth_set_enetaddr(0, argv[2]);#endif        return 0;    }    if (strcmp(argv[1],"ipaddr") == 0) {        char *s = argv[2];    /* always use only one arg */        char *e;        unsigned long addr;        bd->bi_ip_addr = 0;        for (addr=0, i=0; i<4; ++i) {            ulong val = s ? simple_strtoul(s, &e, 10) : 0;            addr <<= 8;            addr  |= (val & 0xFF);            if (s) s = (*e) ? e+1 : e;        }        bd->bi_ip_addr = htonl(addr);        return 0;    }    if (strcmp(argv[1],"loadaddr") == 0) {        load_addr = simple_strtoul(argv[2], NULL, 16);        return 0;    }#if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NET)    if (strcmp(argv[1],"bootfile") == 0) {        copy_filename (BootFile, argv[2], sizeof(BootFile));        return 0;    }#endif    /* CFG_CMD_NET */#ifdef CONFIG_AMIGAONEG3SE    if (strcmp(argv[1], "vga_fg_color") == 0 ||        strcmp(argv[1], "vga_bg_color") == 0 ) {        extern void video_set_color(unsigned char attr);        extern unsigned char video_get_attr(void);        video_set_color(video_get_attr());        return 0;    }#endif    /* CONFIG_AMIGAONEG3SE */    return 0;}
       
      
     

7、保存设置的环境变量

串口输入setenv命令，系统是将新的环境变量保存到重定位的内存中，我们知道内存在系统掉电后数据丢失，如果想要将设置的环境变量永久保存，还是要将新的环境变量写入到存储环境变量的flash地址中。执行saveenv命令就是将分配内存中的环境变量保存到flash中，执行saveenv命令其实底层调用的是do_printenv函数，这个函数源码如下：

int do_saveenv (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[]){    extern char * env_name_spec;    printf ("Saving Environment to %s...\n", env_name_spec);    return (saveenv() ? 1 : 0);} /* 由于saveenv函数过长，下面删去不被包含的宏内的代码 */int saveenv(void){    int    len, rc;    ulong    end_addr;    ulong    flash_sect_addr;    uchar *env_buffer = (uchar *)env_ptr;    int rcode = 0; 　　/* static env_t *flash_addr = (env_t *)CFG_ENV_ADDR; */    flash_sect_addr = (ulong)flash_addr; /* flash_sect_addr 保持环境变量在flash中起始地址 */    len     = CFG_ENV_SIZE;    end_addr = flash_sect_addr + 0x20000 - 1;    debug ("Protect off %08lX ... %08lX\n",        (ulong)flash_sect_addr, end_addr);    if (flash_sect_protect (0, flash_sect_addr, end_addr))        return 1;    puts ("Erasing Flash...");    if (flash_sect_erase (flash_sect_addr, end_addr))        return 1;    puts ("Writing to Flash... ");    rc = flash_write((char *)env_buffer, flash_sect_addr, len);    if (rc != 0) {        flash_perror (rc);        rcode = 1;    } else {        puts ("done\n");    }    /* try to re-protect */    (void) flash_sect_protect (1, flash_sect_addr, end_addr);    return rcode;}

1、env_buffer指针存放环境变量在内存中的初始位置

2、写入flash之前应该擦除想要写入的扇区，调用flash_sect_erase函数擦除环境变量所做flash的扇区

3、再调用flash_write，写入新的环境变量