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U-Boot next-dev 和 rkdevelop 的差异化

:::info 文档信息

文档标识：RK-SM-YF-134　·　发布版本：V1.1.1　·　发布日期：2021-03-02　·　页数：7　·　语言：中文

原始文档：Rockchip_Introduction_UBoot_rkdevelop_vs_nextdev_CN.pdf

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章节大纲​

  • U-Boot next-dev 和 rkdevelop 的差异化（P1）
    • Rockchip U-Boot 概况（P4）
      • rkdevelop 概况（P4）
      • next-dev 概况（P4）
      • next-dev 和 rkdevelop 的差异（P4）
        • 基础版本差异（P4）
        • 代码风格（P5）
        • DM(Driver Model)框架（P5）
        • 代码开源（P5）
        • Pre-loader 支持（P6）
        • 分区支持（P6）
        • 支持的固件类型（P6）
        • 文件系统（P6）
        • rkbin 仓库（P7）
        • Secure Boot（P7）
        • Rockusb 和烧写（P7）
        • 存储介质烧写地址（P7）

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1. Rockchip U-Boot 概况​

Rockchip 平台的 U-Boot 目前存在两个版本，旧的版本是 rkdevelop 分支，新的版本是 next-dev 分支。

1.1 rkdevelop 概况​

rkdevelop 是从 U-boot 官方的 v2014.10 的正式版本中切出来进行开发的版本。目前大部分的芯片（2018年之前）只要有使用 U-Boot，基本都是使用这个版本。目前这个版本支持的芯片包括：RK3036/RK312X/RK322X/RK3288/RK3328/RK322XH/RK3368/RK3399/部分 PX 系列。

目前，rkdevelop 支持的功能主要有：

支持 Android 平台的固件启动；支持 RockUSB 和 Google Fastboot 两种方式烧写；支持 Secure boot 固件签名加密保护机制；支持 LVDS、EDP、MIPI、HDMI、CVBS 等显示设备；支持 SDCard、Emmc、Nand Flash、U 盘等存储设备；支持开机 logo 显示、充电动画显示，低电管理、电源管理；支持 I2C、SPI、PMIC、CHARGE、GUAGE、USB、GPIO、PWM、DMA、GMAC、EMMC、NAND 中断等驱动；

对于上述的功能和使用方式有兴趣的读者，可以具体请参考《Rockchip U-Boot 开发指南 V3.8- 20170214》。

1.2 next-dev 概况​

next-dev 是从 U-Boot 官方的 v2017.09 正式版本中切出来进行开发的版本。随着 upstream 的 U-Boot 功能越来越完善，以及我们实际产品上对 U-Boot 的需求更加多样，因此 U-Boot 的版本升级也是势在必行，因此我们进行了 next-dev 开发。next-dev 作为 rkdevelop 的升级版本，目前在该平台上已经支持的芯片包括：RV1108/RK3188/RK3036/RK3066/RK312X/RK322X/RK3288/RK3328/RK322XH/RK3326/RK3368/RK3399/部分 PX 系列。

简而言之，rkdevelop 上支持的芯片在 next-dev 都同样有支持。在 rkdevelop 上支持的软件功能，在 next- dev 上大部分也同样会支持。

1.3 next-dev 和 rkdevelop 的差异​

1.3.1 基础版本差异​

如上述介绍，rkdevelop 分支基于 v2014.10 版本进行开发，不再更新 upstream 的代码；next-dev 分支基于v2017.09 的版本进行开发，后续还会持续更新 upstream 的代码。

1.3.2 代码风格​

rkdevelop 的整体代码风格偏“定制化”会多一些，coding style 以及功能实现上很多都不够标准化，更多走的是 rockchip 自己的一套流程或者框架。究其原因，主要还是 v2014.10 版本本身的系统框架还不够完善、第一次开发 U-Boot 也存在经验不足、工程师的标准化开发意识不够强、后续的各种产品需求越来越多样。

经过 rkdevelop 的开发经验积累，我们对 next-dev 有了更好的全局规划和认识，因此 next-dev 分支的代码严格遵循 upstream 的规范进行开发，所有驱动实现都尽量走现有的通用框架流程，方便以后持续更新和扩展功能。

1.3.3 DM(Driver Model)框架​

DM 框架是 U-Boot 里现在所有驱动的框架模型统称，它主要包括 uclass、driver、device。U-Boot 的 doc目录里可以找到官方详细的说明文档：

Uclass - a group of devices which operate in the same way.

A uclass provides a way of accessing individual devices within the group, but always using the same interface. For example a GPIO uclass provides operations for get/set value. An I2C uclass may have 10 I2C ports, 4 with one driver, and 6 with another.

Driver - some code which talks to a peripheral and presents a higher-level interface to it.

Device - an instance of a driver, tied to a particular port or peripheral.

其实 DM 模型和内核的 device-driver 框架模型是类似的，它为各类驱动模块指定了一套统一的标准框架。工程师只需要把硬件相关的部分嵌套进这个框架里即可。目前 U-Boot 支持的框架类型已经比较完整，next-dev 分支的驱动基本都是遵循下述已有的框架流程进行实现。例如：

./drivers/block/blk-uclass.c
./drivers/power/pmic/pmic-uclass.c
./drivers/power/regulator/regulator-uclass.c
./drivers/power/domain/power-domain-uclass.c
./drivers/thermal/thermal-uclass.c
./drivers/pinctrl/pinctrl-uclass.c
./drivers/gpio/gpio-uclass.c
./drivers/core/syscon-uclass.c
./drivers/core/uclass.c
./drivers/rtc/rtc-uclass.c
./drivers/reset/reset-uclass.c
./drivers/cpu/cpu-uclass.c
./drivers/clk/clk-uclass.c
......

1.3.4 代码开源​

目前各芯片平台的基础代码都已经合并到官方的分支里，可以满足客户自己下载源代码进行编译下载、开源的需求。我们的工程师还会继续开展各芯片平台的 upstream 工作。

1.3.5 Pre-loader 支持​

Maskrom -> Pre-loader -> Trust -> U-Boot -> kernel -> Android

上述是使用 rkdevelop 分支时整个系统的启动流程：Pre-loader 负责加载 Trust 和 U-Boot，然后 U-Boot 负责加载 kernel。我们可以把上述的 Pre-loader 称为为一级 loader，U-Boot 称为二级 loader。在 Rockchip 平台上 Pre-loader 是不开源的，仅提供 bin 文件对外使用。

如果客户的产品有代码全开源的需求怎么办？next-dev 分支的 U-Boot 支持 SPL/TPL 作为 Pre-loader 引导系统的功能，它可以负载加载 Trust 和 U-Boot。SPL/TPL 本身就是 U-Boot 自身提供的一个功能，只是在rkdevelop 没有被使用。

其中 TPL 主要功能是 DDR 初始化, SPL 主要功能是加载和引导 trust/U-Boot 两个模块.rkdevelop 仅支持Rockchip miniloader 作为 pre-loader；next-dev 上各芯片平台都支持两种启动方式：SPL/TPL 和 Rockchip miniloader。

1.3.6 分区支持​

  1. rkdevelop 仅支持 rk 格式 parameter.txt 分区, 不支持其他分区；rkdevelop 同时解析 parameter.txt 的 CMDLINE 信息2. next-dev 支持 GPT 分区和 rk parameter 分区；为了保持 GPT 与 rkparameter 一致性, next-dev 推荐使用 kernel dts 的 bootargs 来自定义 cmdline, 不使用 parameter 的 CMDLINE.

1.3.7 支持的固件类型​

从固件打包格式上看：

  1. next-dev 支持 RK 独立分区的固件启动方式，我们称为 boot rockchip；2. next-dev 支持 AOSP 格式的启动方式，我们称之为 boot android；3. next-dev 支持 FIT 格式打包的固件，rkdevelop 不支持；

rkdevelop 支持上述 1. 2. 两种命令启动固件，但是两种功能的代码被杂糅在一起，耦合性太大。next-dev上进行了二者的剥离，它们是两个独立的启动命令。

从固件 boot 途径看：

  1. next-dev 支持 tftpboot 和 pxe boot（基于 net）；2. next-dev 支持 linux 的 Distro Boot（Linux Distribution 的 EFI boot）；3. next-dev 支持 AOSP 固件(Android AVB 校验和 A/B 分区)；

1.3.8 文件系统​

  1. next-dev 文件系统支持，rkdevelop 不支持文件系统；2. next-dev 支持 fat、ext2/4 文件系统；

1.3.9 rkbin 仓库​

rkdevelop 的 U-Boot 工程里存放了许多 bin 文件和脚本工具。存放路径如下：

tools/rk_tools/bin/
tools/rk_tools/RKBOOT/
tools/rk_tools/RKTRUST/
tools/resource_tool/
tools/boot_merger.c
tools/trust_merger.c
......

在 next-dev 分支上，U-Boot 工程里不再存放这些 bin 文件和脚本工具，这些统一放到“rkbin”仓库里，因此用户需要再单独下载一个 rkbin 仓库配合 next-dev 使用。编译 uboot.img 的时候编译脚本会从 rkbin 仓库里索引对应平台的 bin 文件和工具，然后编译打包它们。最终和 rkdevelop 分支一样，也还是会在 U- Boot 工程下生成相关的 uboot.img、trust.img、loader 等固件。

1.3.10 Secure Boot​

rkdevelop 分支支持 rk secure boot, next-dev 不支持；next-dev 分支支持 AVB(Android), FIT 签名校验, rkdevelop 不支持；

1.3.11 Rockusb 和烧写​

rkdevelop 支持所有的 Rockusb 命令, next-dev 支持的 WL 命令和所需的信息交互命令, next-dev 不支持 ul, write pba, write vendor storage 等命令；之前的固件烧写主要由 usbplug+miniloader 组成, usbplug 负责用 ul 命令烧写 miniloader,然后重启(或直接进入这个步骤)进入 miniloader, 在此环境完成剩余固件烧写；新的烧写过程可以一次性在 usbplug 阶段完成, 省去重启步骤, 包括写 vendor storage 在内, 都直接在usbplug 完成, 不需要 miniloader 辅助.

1.3.12 存储介质烧写地址​

旧的方式: NAND: IDB 存放在在特别的 boot 分区,系统阶段不可见, 后续的数据按 parameter 定义的地址按实际物理地址存放；EMMC: 由于没有使用 boot 分区, 而是使用 normal 分区,所以在软件上(driver 或 partition 层)保留了前面4MB(0x2000 block)作为 idb loader 数据；后续的数据按 parameter 定义的地址加上 4MB 后写到 eMMC;新的方式: EMMC 和 NAND 均按实际的物理可用空间提供 block 接口, 烧写过程 rockusb 可直接通过 WL 命令烧写所有空间.