超详细【Uboot驱动开发】（四）Uboot命令行模式分析 |
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超详细【Uboot驱动开发】（四）Uboot命令行模式分析
 前几篇文章，我们也了解了Uboot的启动流程，那么这节就主要讲讲Uboot的命令行模式。另外，文章末尾还提供eMMC5.1官方标准协议.pdf和eMMC4.51官方标准协议-中文.pdf下载渠道，方便深入了解底层协议。 正文如下：4.1 如何进入命令行模式我们正常启动流程，默认是直接跳过Uboot命令行模式的，因为Uboot主要的作用是引导Kernel，一般我们不进行uboot开发时，都默认跳过进入命令行模式。 那么，我们要想进入Uboot命令行模式，需要进行哪些配置呢？ 打开我们准备好一份Uboot源码，进入menuconfig配置菜单，主要设置下列几个配置信息！CONFIG_CMDLINE：命令行模式开关CONFIG_SYS_PROMPT：命令行模式提示符CONFIG_HUSH_PARSER：使用hush shell 来对命令进行解析BOOTDELAY：设置启动延时Tip：meneconfig中查找苦难？实时/符号，输入1或2或3，直接查找指定标识。 打开之后，重新编译，并将Uboot镜像烧录到开发板中，再次启动，我们就能够看到倒计时。 [2022-03-02:13:33:47]U-Boot 2020.10-rc1-00043-ge62a6d17c6-dirty (Feb 08 2022 - 10:14:14 +0800) [2022-03-02:13:33:47] [2022-03-02:13:33:47]Model: xxxxxx [2022-03-02:13:33:47]MMC: mmc1@xxxxxx: 1 [2022-03-02:13:33:47]In: serial [2022-03-02:13:33:47]Out: serial [2022-03-02:13:33:47]Err: serial [2022-03-02:13:33:47]Model: xxxxxx [2022-03-02:13:33:49]Hit any key to stop autoboot: 2 Hit any key to stop autoboot我们在倒计时结束前，任意键入一个按键，即可进入！ 4.2 Uboot基本命令解析进入Uboot命令行模式后，键入help或者?，可以查看所有支持的Uboot命令。  注意：Uboot支持的命令大都远远超过显示的，还有好多没有打开，可以在menuconfig中，打开相应的功能，如mmc相关的，md内存相关的。 常用命令如下： version #查看uboot版本 reset #重启Uboot printenv #打印uboot环境变量 setenv name value #设置环境变量 md addr #查看内存指令 nm addr #修改内存值 mm addr #自增修改内存值 mmc dev id #选择mmc卡 mmc rescan #扫描卡 echo $name #打印环境变量 更多指令使用，可以见文末整理的文档 4.3 命令行模式代码执行流程分析 结合下面的程序执行流程图，代码，一起分析。 上图为Uboot，命令行模式的代码具体执行流程，结合 专栏系列（二）uboot启动流程分析，文章内已经详细分析函数内部实现。 static int abortboot(int bootdelay) { int abort = 0; if (bootdelay >= 0) { if (IS_ENABLED(CONFIG_AUTOBOOT_KEYED)) abort = abortboot_key_sequence(bootdelay); else abort = abortboot_single_key(bootdelay); //按键检测 } if (IS_ENABLED(CONFIG_SILENT_CONSOLE) && abort) gd->flags &= ~GD_FLG_SILENT; return abort; } static int abortboot_single_key(int bootdelay) { int abort = 0; unsigned long ts; printf("Hit any key to stop autoboot: %2d ", bootdelay); //打印倒计时 /* * Check if key already pressed */ if (tstc()) { /* we got a key press */ //获取按键 (void) getc(); /* consume input */ puts("\b\b\b 0"); abort = 1; /* don't auto boot */ } while ((bootdelay > 0) && (!abort)) { --bootdelay; /* delay 1000 ms */ ts = get_timer(0); do { if (tstc()) { /* we got a key press */ //获取按键 int key; abort = 1; /* don't auto boot */ bootdelay = 0; /* no more delay */ key = getc(); /* consume input */ if (IS_ENABLED(CONFIG_USE_AUTOBOOT_MENUKEY)) menukey = key; break; } udelay(10000); } while (!abort && get_timer(ts) < 1000); //延时1S printf("\b\b\b%2d ", bootdelay); } putc('\n'); return abort; }abortboot_single_key：该函数主要用于while循环检测按键，如果有按键按下，将abort标志位置1，最后运行cli_loop命令行模式的函数。 如果按键不按下，标志位abort不起作用，直接运行 run_command_list(s, -1, 0); s = env_get("bootcmd");直接跳转到我们设置的环境变量bootcmd，所设定的指令，而不执行cli_loop函数。 对照运行流程图看代码，容易理解！！！4.4 如何添加Uboot命令如何自定义一个Uboot命令呢？ 我们暂且先不考虑实现的原理，就仅仅照葫芦画瓢来实现一个简单的Uboot命令！ 第一步：照葫芦我们打开Uboot的源码文件，进入cmd目录，没错，所有的命令实现都存放在该目录下。  有没有看到help.C这个文件呢，我们就拿help这个文件来类比。  U_BOOT_CMD：用来定义一个命令 help：用于命令行键入的指令 do_help：键入指令后，执行的函数 要想进一步使用该命令，我们不得不去了解每个参数的含义。 struct cmd_tbl_s { char *name; /* Command Name */ int maxargs; /* maximum number of arguments */ int repeatable; /* autorepeat allowed? */ /* Implementation function */ int (*cmd)(struct cmd_tbl_s *, int, int, char *[]); char *usage; /* Usage message (short) */ char *help; /* Help message (long) */ /* do auto completion on the arguments */ int (*complete)(int argc, char *argv[], char last_char, int maxv, char *cmdv[]); }; typedef struct cmd_tbl_s cmd_tbl_t;每个参数分别对应了：命令名、可接收的最大参数、命令可重复、响应函数、使用示例、帮助信息。 第二步：画瓢弄明白这个道理，假如我们想加入一个helpme的指令，该怎么做？ 定义一个指令U_BOOT_CMD( helpme, CONFIG_SYS_MAXARGS, 1, do_helpme, "helpme dong", "\n" " - print brief description of all commands\n" "helpme command ...\n" " - print detailed usage of 'command'" ); 定义一个执行函数static int do_helpme(struct cmd_tbl *cmdtp, int flag, int argc, char *const argv[]) { printf("Cmd test ok!\r\n"); printf("argc = %d\r\n", argc); printf("argv = "); for(int i = 0; i < argc; ++i) { printf("%s\t", argv[i]); } printf("\r\n"); }这样，就可以编译->烧录->运行了。 进入Uboot命令行，键入help查看添加的命令helpme。 键入命令测试=> helpme 123456 123 Cmd test ok! argc = 3 argv = helpme 123456 123 第三步：优雅如果我们只是暂时测试，这样添加无伤大雅；如果我们需要投入正规项目使用，这么做有点激进了。 更加合理的做法是： 在uboot/cmd目录下，建立一个文件XXX.c将要添加的命令写入XXX.c该文件中修改Makefile文件，编译该文件：obj-y += XXX.o重新编译，烧录 说白了，就是创建一个文件，将自定义指令添加进去，尽量不修改源码！4.5 Uboot命令底层实现分析上面写了傻瓜式添加命令的方法，对于进行Uboot开发，当然我们需要去了解一下内部的实现原理。 4.5.1 U_BOOT_CMD查看U_BOOT_CMD宏定义 #define U_BOOT_CMD(_name, _maxargs, _rep, _cmd, _usage, _help) \ U_BOOT_CMD_COMPLETE(_name, _maxargs, _rep, _cmd, _usage, _help, NULL) #define U_BOOT_CMD_COMPLETE(_name, _maxargs, _rep, _cmd, _usage, _help, _comp) \ ll_entry_declare(struct cmd_tbl, _name, cmd) = \ U_BOOT_CMD_MKENT_COMPLETE(_name, _maxargs, _rep, _cmd, \ _usage, _help, _comp); #define U_BOOT_CMD_MKENT_COMPLETE(_name, _maxargs, _rep, _cmd, \ _usage, _help, _comp) \ { #_name, _maxargs, \ _rep ? cmd_always_repeatable : cmd_never_repeatable, \ _cmd, _usage, _CMD_HELP(_help) _CMD_COMPLETE(_comp) } #define ll_entry_declare(_type, _name, _list) \ _type _u_boot_list_2_##_list##_2_##_name __aligned(4) \ __attribute__((unused, \ section(".u_boot_list_2_"#_list"_2_"#_name))) 乍一看，都是宏定义，为什么看起来这么吃力？在这里，不得不提到#和##的区别#：转换为字符串... #define TO_STR(x) #x int main() { int value = 123; printf("TO_STR(value) = %s\n", TO_STR(value)); printf("TO_STR(123) = %s\n", TO_STR(123)); } //打印 TO_STR(value) = value; TO_STR(123) = 123; ##：两个字符拼接#define CONNECT(x,y) x##y #define VAR(y) data##y int main() { int xy = 123; printf("xy = %d\n", CONNECT(x, y)); CONNECT(x, y) = 123456; printf("xy = %d\n", CONNECT(x, y)); int VAR(1) = 100; printf("VAR(1) = data1 = %d\n", data1); } //打印 xy = 123 xy = 123456 VAR(1) = data1 = 100 回到正文上面的宏定义，简单来看，转换流程就是： U_BOOT_CMD -> U_BOOT_CMD_COMPLETE -> ll_entry_declare = U_BOOT_CMD_MKENT_COMPLETE -> _type xxx = {aaa, bbb, ccc , ...} 其本质就是： struct my_struct test = {1, 2, 3};结构体赋值语句。 以help命令为例： U_BOOT_CMD( help, CONFIG_SYS_MAXARGS, 1, do_help, "print command description/usage", "\n" " - print brief description of all commands\n" "help command ...\n" " - print detailed usage of 'command'" );直接展开来看： struct cmd_tbl _u_boot_list_2_cmd_2_help __aligned(4) __attribute__((unused, section(".u_boot_list_2_cmd_2_help"))) = {"help", CONFIG_SYS_MAXARGS, cmd_always_repeatable, do_help, "xxx", "xxx"};也就相当于，我们定义一个命令，给其赋值。 定义的命令存放在哪里呢？根据上面展开来看，section(".u_boot_list_2_cmd_2_help")存放在段.u_boot_list_2_cmd_2_help 中，打开u-boot.map文件，我们可以查找得到。  有没有觉得很熟悉，没错，跟前面讲过的驱动模型很像。 我们定义的命令，被u_boot_list_2_cmd_1和u_boot_list_2_cmd_3两个段所包括，用于遍历，最终查找得到我们想要的命令。 4.6 Uboot命令响应流程命令响应流程见图：  根据 4.3 命令行模式代码执行流程分析，我们可以知道，命令行模式最终执行cli_loop函数，实现与用户的交互。 void cli_loop(void) { bootstage_mark(BOOTSTAGE_ID_ENTER_CLI_LOOP); #ifdef CONFIG_HUSH_PARSER parse_file_outer(); /* This point is never reached */ for (;;); #elif defined(CONFIG_CMDLINE) cli_simple_loop(); #else printf("## U-Boot command line is disabled. Please enable CONFIG_CMDLINE\n"); #endif /*CONFIG_HUSH_PARSER*/ }通过分析代码，Uboot的命令行有两种模式：一种是HUSH解析，另一种是通用解析。 HUSH解析：调用parse_file_outer并不断循环通用解析：调用cli_simple_loop并不断循环。无论哪种命令行解析，说白了就是输入输出的处理，必定会读取数据，执行相应命令，打印出对应数据 HUSH模式 输入数据处理：parse_stream输出数据处理：run_list通用模式： 输入数据处理：cli_readline输出数据处理：run_command_repeatable具体实现流程，参照上面的流程图！ 命令行模式的深入解析，准备在下节详细介绍！目前，我们已经对命令行的整体运行流程进行梳理，熟悉整体的运行逻辑，并且能够添加自定义命令喽。 4.7 推荐文档[1]：https://www.pianshen.com/article/21471247431/ [2]：https://blog.csdn.net/weixin_44895651/article/details/108211268 [3]：https://blog.51cto.com/u_2847568/4917530?b=totalstatistic [4]：https://blog.csdn.net/SilverFOX111/article/details/86892231 [5]：https://blog.csdn.net/andy_wsj/article/details/8614905 另外，如果有同学想了解Emmc协议的，可以【戳这里】下载 eMMC5.1官方标准协议.pdf和eMMC4.51官方标准协议-中文.pdf |
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