2.3. Legacy-uImage & FIT-uImage

比较Image、zImage、Legacy uImage、FIT uImage的区别

内核编译之后会生成两个文件，一个是Image，一个是zImage，其中Image维内核映像文件，而zImage则是Image的压缩文件(gzip压缩)
Legacy uImage是uboot专用的映像文件，它是在zImage之前加上一个长度为64字节的头，说明这个内核的版本、加载位置、生成时间、大小等信息。从0x40(64)之后就与zImage完全一样
FIT uImage是在lagacy uImage基础上，为了满足Linux Flattened Device Tree(FDT)的标准，而重新改进和定义出来的一种映像文件格式.将kernel fdt ramdisk等镜像打包到一个image file中，并且加上一些需要的信息，uboot只要获得了这个image file就可以得到kernel fdt ramdisk等镜像的具体内容

也就是说uImage有两种类型,这两种类型的格式是不一样的，uboot从这两种uImage中解析出kernel信息的方式也是不一样的

注解

这些信息都是通过mkimage工具生成uImage的时候附加上去的,并不是kernel原生镜像的内容

2.3.1. Legacy-uImage

使能需要打开的宏

CONFIG_IMAGE_FORMAT_LEGACY=y

如何制作 & 使用

工具mkimage

编译完uboot之后会在uboot的tools目录下编译生成mkimage可执行文件

命令

mkimage -A arm -O linux -C none -T kernel -a 0x20008000 -e 0x20008040 -n linux_Image -d zImage uImage
各参数意义如下
    Usage: mkimage -l image
      -l ==> list image header information
   mkimage [-x] -A arch -O os -T type -C comp -a addr -e ep -n name -d data_file[:data_file...] image
      -A ==> set architecture to 'arch'
      -O ==> set operating system to 'os'
      -T ==> set image type to 'type'
      -C ==> set compression type 'comp'
      -a ==> set load address to 'addr' (hex)
      -e ==> set entry point to 'ep' (hex)
      -n ==> set image name to 'name'
      -d ==> use image data from 'datafile'
      -x ==> set XIP (execute in place)
   mkimage [-D dtc_options] [-f fit-image.its|-f auto|-F] [-b <dtb> [-b <dtb>]] [-i <ramdisk.cpio.gz>] fit-image
       <dtb> file is used with -f auto, it may occur multiple times.
      -D => set all options for device tree compiler
      -f => input filename for FIT source
      -i => input filename for ramdisk file

使用

将生成的legacy-uimage下载到参数中指定的load address中，使用bootm命令跳转到kernel中.但是注意，如果使用legacy-uimage后面还需跟上文件系统的ram地址以及dtb的ram地址

格式如下

bootm legacy-uImage加载地址 ramdisk加载地址 dtb加载地址

格式头说明

uboot中用image_header来表示legacy-uImage的头部

/*
 * Legacy format image header,
 * all data in network byte order (aka natural aka bigendian).
 */
typedef struct image_header {
        __be32          ih_magic;       /* Image Header Magic Number    */      //幻数头，用来校验是否是一个legacy-uimage, 0x27051956
        __be32          ih_hcrc;        /* Image Header CRC Checksum    */      //头部的crc校验
        __be32          ih_time;        /* Image Creation Timestamp     */              //镜像创建的时间戳
        __be32          ih_size;        /* Image Data Size              */                      //镜像大小
        __be32          ih_load;        /* Data  Load  Address          */              //加载地址
        __be32          ih_ep;          /* Entry Point Address          */              //入口地址
        __be32          ih_dcrc;        /* Image Data CRC Checksum      */              //镜像的crc
        uint8_t         ih_os;          /* Operating System             */                      //操作系统类型
        uint8_t         ih_arch;        /* CPU architecture             */                      //cpu体系架构
        uint8_t         ih_type;        /* Image Type                   */                      //镜像类型
        uint8_t         ih_comp;        /* Compression Type             */                      //压缩类型
        uint8_t         ih_name[IH_NMLEN];      /* Image Name           */              //镜像名
} image_header_t;

2.3.2. FIT-uImage

原理说明

flattened image tree,类似于FDT的一种实现机制，其通过一定语法格式将一些需要使用到的镜像(如kernel、dtb以及文件系统)组合到一起生成一个image文件，其主要使用四个组件

its文件 image source file，类似于dts文件，负责描述要生成的image的信息，需要自行构造
itb文件最终得到的image文件，类似于dtb文件，也就是uboot可以直接对其进行识别和解析的fit-uimage
mkimage
mkimage则负责dtc的角色，用于通过解析its文件，获取对应的镜像，最终生成一个uboot可以直接进行识别和解析的itb文件
image data file 实际使用到的镜像文件

使能需要打开的宏

CONFIG_FIT=y

制作 & 使用

its文件制作

mkimage是根据its文件中的描述来打包镜像生成itb文件

简单的示例如下

/dts-v1/

/ {
    description = "u-boot uimage source file";
    #address-cells = <1>;

    images {
        kernel@j3 {
            description = "linux kernel for j3";
            data = /incbin/(/home/yinwg/build/out/linux/arch/arm64/boot/zImage);
            type = "kernel";
            arch = "arm64";
            os = "linux";
            compression = "none";
            load = <0x10000000>;
            entry = <0x10000000>;
        };

        fdt@j3 {
            description = "device tree for j3";
            data = /incbin/(/home/yinwg/build/out/linux/arch/arm64/boot/dts/holo_j3.dtb);
            type = "flat_dt";
            arch = "arm64";
            compress = "none";

        };
    };

    confifurations {
        default = "conf@j3";
        conf@j3 {
            description = "boot linux kernel";
            kernel = "kernel@j3";
            fdt = "fdt@j3";
        };
    };
};

注解

可以有多个kernel节点或者fdt节点，可以有多种configurations来对kernel fdt ramdisk来进行组合，使用fit-uimage可以兼容多种板子，而无需重新编译烧写

生成fit-uimage

生成的命令相对legacy-uimage较为简单，因为信息都在its文件里面描述了

mkimage -f its文件 要生成的itb文件

使用

将生成的fit-uimage下载到参数中指定的load address中，使用bootm “实际load address”命令启动kernel

2.3.3. image source file语法

image source file的语法和device tree source file完全一样，只不过自定义了一些特有的节点，包括images configurations等

image节点

指定要包含的二进制文件，可以指定多种类型的多个文件，每个文件都是images下的一个子node.可以包含以下关键字

description: 描述，可以随便写
data:二进制文件路径
type:二进制文件的类型，”kernel” “ramdisk” “flat_dt”
arch:平台类型
os:操作系统类型
compression:二机制文件的压缩格式
load:二进制文件的加载位置
entry:二进制文件的入口地址，一般kernel image需要提供，u-boot会跳到该地址上运行
hash:使用的数据校验算法

configurations

可以将不同类型的二进制文件，根据不同的场景组合起来,形成一个个的配置项，u-boot在boot的时候以配置项为单位加载执行,这样就可以根据不同的场景方便的选择不同的配置