【久久派】LS2K0300 的 LoongOS 原装系统启动分析

1、理解固件

PMON - 用于引导系统， 使用 EJTAG 下载到 NOR flash上，一般为 W25Q 系列； gzrom-dtb 。一般不用动，否则 变砖。

内核 - 负责管理系统资源驱动 等 ； 存放在 /boot/下，用 boot.cfg 进行启动时的加载管理。类似 windows操作系统完成后自动安装的一系列显卡、声卡、网卡驱动。

文件系统 - 数据组织与存储，管理文件的权限和属性；这个文件最大可采用 镜像或者U盘烧录，类似 windows操作系统。

2 旧世界启动盘制作

LS2K300 久久派 预安装系统是 LoongOS, 用户和密码均是 root。 如果要恢复，可自行制作U盘，在PMON启动后，进行恢复。官方给的资料恢复LoongOS相关文件。

根目录（U盘/升级盘） ├─ boot.cfg 顶层备用配置 ├─ vmlinuz 顶层备用内核 ├─ update.sh 升级脚本 ├─ update.cpio.gz └─ update/ 脚本标准升级包目录 ├─ boot.cfg 正式升级用配置 ├─ vmlinuz 正式升级内核 └─ loongos-qt.cpio.gz...

在 U 盘的根目录下的 boot.cfg(若U盘与硬盘同时存在boot.cfg系统优先读取使用U盘中的） 中内容如下 ：

default0timeout2showmenu0title 2k300 CC Update kernel(usb0,0)/vmlinuz initrd(usb0,0)/update.cpio.gz argsconsole=ttyS0,115200

意思 是 从U盘加载内核 vmlinuz ，然后从U盘加载 文件系统 update.cpio.gz, 打开串口控制台。进入文件系统后，运行 update.sh：

#!/bin/shif[!-e"/dev/mmcblk0"];thenecho"################ emmc driver load fail ###################"exit1fiif[!-e"/dev/mmcblk0p1"];thenecho-e"n\np\n1\n\n\nw\n"|fdisk/dev/mmcblk0echo-e"y"|mkfs.ext4 /dev/mmcblk0p1fifdisk-lif[!-e"/dev/mmcblk0p1"];thenecho"############## emmc partition error ###################"exit2fiupdir=/updatemkdir$updirmount/dev/mmcblk0p1$updirif[-e"/mnt/update/boot.cfg"];thencp/mnt/update/boot.cfg$updirsyncfirm-rf$updir/* zcat /mnt/update/loongos-qt.cpio.gz|{cd$updir;cpio-idu;}if[-e"/mnt/update/vmlinuz"];thencp/mnt/update/vmlinuz /update/boot/.syncfiif[-e"/mnt/update/ddr_app.sh"];thencp/mnt/update/ddr_app.sh$updirsyncfiif[-e"/mnt/update/stressapptest"];thencp/mnt/update/stressapptest$updirsyncfiecho"########### Update successfully ##################"

主要功能：
1、EMMC 设备存在性检测：先检查/dev/mmcblk0（EMMC 主设备）是否存在，不存在则提示驱动加载失败并退出。
2、分区与格式化：若/dev/mmcblk0p1（EMMC 第一个分区）不存在，通过fdisk创建主分区，再用mkfs.ext4格式化为 ext4 文件系统。
3、分区验证：再次检测/dev/mmcblk0p1，确保分区创建成功，失败则提示错误并退出。
4、挂载与系统更新：创建挂载目录/update，挂载 EMMC 分区，然后拷贝boot.cfg、vmlinuz等系统文件，解压根文件系统镜像loongos-qt.cpio.gz，最后提示更新成功。
当看到“########### Update successfully ##################”字样，表示还原完毕
最后，拔掉U盘，重新按下复位键重启。

如果 启动时按 c 进入pmon, 手动加载内核 启动 文件系统：

load(emmc0,0)/boot/vmlinuz gconsole=ttyS0,115200rootdelay=3root=/dev/mmcblk0p1 quietloglevel=4sdio_run //静默启动，不显示 或者使用 gconsole=ttyconsole=ttyS0,115200rdinit=/sbin/initrootdelay=5root=/dev/mmcblk0p1 //暂停5s 显示启动信息

顶层 vmlinuz、boot.cfg 的作用是手动应急救砖、临时调试，不属于自动升级流程，是轻量化启动参数，多用于调试、救砖，参数更精简。
自动升级（运行 update.sh）：会使用 update/ 内部的 vmlinuz、boot.cfg，这是配套 Qt 图形完整系统，参数适配整机完整业务；

3 旧世界更换内核

进入文件系统后，修改 /boot/boot.cfg, 可更换所使用的内核和文件系统。

timeout3default0showmenu1title'LoongOS (2k300)'kernel(emmc0,0)/boot/vmlinuz argsconsole=ttyconsole=ttyS0,115200rdinit=/sbin/initrootdelay=5root=/dev/mmcblk0p1 title'LoongOS (2k300 by tftp)'kernel tftp://192.168.0.13/vmlinuz argsconsole=ttyconsole=ttyS0,115200rdinit=/sbin/initrootdelay=5root=/dev/mmcblk0p1 title'LoongOS (2k300 by USB/vmlinuz)'kernel(usb0,0)/vmlinuz argsconsole=ttyconsole=ttyS0,115200rdinit=/sbin/initrootdelay=5root=/dev/mmcblk0p1

开机时停止 3 S , 由用户选择装载哪个内核, 以上配置中，分别为：从emmc、tftp 、USB中加载内核 ， 从emmc中加载文件系统。其中用 tftp 装载最为方便, 必须将将linux中的某个文件夹配置为tftp服务器，配置服务的方法参考 Linux TFTP使用。
文件系统也可以使用 NFS, 不过在嵌入式系统开发中，文件系统做好以后，一般就不再更换。 内核由于要处理内核态的很多驱动，比如添加摄像头、和 显示器、GPIO等，需要要内核中添加相关设备，修改设备树，经常用 tftp 加载内核 。

4 PMON下常用命令

开机后，按c 进入PMON。
PMON是一个兼有BIOS和boot loader部分功能的开放源码软件，多用于嵌入式系统。
基于龙芯的系统采用 pmon 作为类 BIOS 兼 bootloader，并做了很多完善工作。

4.1 通过pmon启动内核相关命令

网络加载:

load tftp://server‐ip/vmlinux initrd tftp://server‐ip/initrd.gz gconsole=ttyconsole=ttyS0,115200

u 盘启动:

load(usb0,0)/vmlinux initrd(usb0,0)/initrd.gz gconsole=ttyconsole=ttyS0,115200

命令解释：
命令: load
格式: load <elf‐file>
解释:

load 命令是 PMON 中一个很重要命令。作用是加载一个 elf 文件到内存中(这里只是存放到内存中,而没有烧写到flash中),加载过程是一个自动根据elf文件的信息处理elf文件重定向的等等操作的总体过程,所以这里不需要指定加载的内存地址,load命令会自动完成。
如:load tftp://server‐ip/vmlinux
如上命令,是从网络 tftp 服务器中加载内核到内存中。
如:load /dev/mtd0b
如上命令, 是从 nandflash 的第一个分区开始处中加载一个elf文件到内存中,这里一般存放着内核,这也是加载内核的另一种方法。
注:这里的 vmlinux 是一个 elf 文件,如果指定加载的文件不是 elf 文件,将提示错误。
用例： 以下分别为 U 盘加载， 硬盘加载， NVME 硬盘加载， 网络加载， nand
加载，
将首个分区中的 boot 目录下的 vmlinuz 文件并作为内核加载， 如：
load (usb0,0)/boot/vmlinuz
load (wd0,0)/boot/vmlinuz
load (nvme0,0)/boot/vmlinuz
load tftp://192.168.1.11/vmlinuz
load /dev/mtd (查看当前系统下所拥有的可操作 flash )
load /dev/mtd1 (读取 mtd1 中数据作为内核二进制)

命令: initrd
格式: initrd
解释:

加载initrd image
用例： 以下分别为 U 盘加载， 硬盘加载， NVME 硬盘加载， 网络加载，
将首个分区中的 boot 目录下的 rootfs.cpio.gz 文件并作为文件系统加载， 如：
initrd (usb0,0)/boot/rootfs.cpio.gz
initrd (wd0,0)/boot/rootfs.cpio.gz
initrd (nvme0,0)/boot/rootfs.cpio.gz
initrd tftp://192.168.1.11/rootfs.cpio.gz

命令: g
格式: g [‐s][‐b bpaddr][‐e addr][‐‐args]
解释:

g 命令是 PMON 中一个很重要的命令,直接从指定内存地址处开始执行程序
如:g –e addr
如上命令,直接从内存地址 addr 处开始执行程序,正常操作前提是在 addr 开始处的内存中已经存放了一个可执行的程序,addr 是这个程序的入口地址,如我们知道内存地址0x80010000 是 pmon 代码段存放开始地址, 执行 g –e 0x80010000 将会从新执行pmon 代码, 相当于了重启 PMON (这时不会从 flash 中拷贝执行 pmon)
用例:
load tftp://server‐ip/vmlinux
g console=ttyS0,115200 rdinit=/sbin/init
如上命令和 load 命令配合使用,在 load 完成后,使用 g 命令自动从加载后的内核入口地址开始执行内核,这是 g 后面在参数 “console=ttyS0,115200 rdinit=/sbin/init”是内核启动的参数

4.2 跟启动相关的环境变量

跟启动相关的环境变量有 al1, rd, append,分别对应内核,initrd 路径及启动参数,例如
可以设置为:

setal1 /dev/mtd0setrd /dev/fs/yaffs2@mtd1/initrd.gzsetappendconsole=ttyconsole=ttyS0,115200

命令解释：
命令: set
格式: set [name] [value]
解释:

查看 pmon 中的环境变量,设置环境变量 name 为 value
如: set (查看显示 pmon 中所有的环境变量) ;
set wk kkk (添加或者修改环境 wk 的值为 kkk)

4.3 pmon 烧写内核及文件系统到 nand 方法

烧写之前需要擦除,命令如下:

mtd_erase /dev/mtd0r //0 代表分区,r 后缀代表擦除不跳过坏快 mtd_erase /dev/mtd1r devcp tftp://server‐ip/vmlinux /dev/mtd0 devcp tftp://server‐ip/roofs‐yaffs2.img /dev/mtd1ysetal1 /dev/mtd0setappendconsole=ttyS0,115200rdinit=/sbin/initroot=/dev/mtdblock1 rwrootfs=yaffs2

命令解释：
命令: devcp
格式: devcp <src ‐device> <desc‐device>
解释:

devcp 命令应该是 PMON 中比较重要的命令。
其实现是:打开 src‐device 和 desc‐device 两个设备,从 src‐device 读取一定数量的字节数据,写到 desc‐device 设备中去,完成后关闭这两个设备。
如:devcp tftp://server‐ip/vmlinux /dev/mtd0
如上命令,从 tftp 服务器中接收读取内核 vmlinux,写到 nandflash 的第一个分区中,这是常用的烧写内核到 flash 中一个常用命令
如:devcp tftp://server‐ip/roofs‐yaffs2.img /dev/mtd1y
如上命令,从 tftp 服务器中接收读取根文件系统 的 yaffs2 镜像文件 rootfs‐yaffs2.img
烧写到 nandflash 的第二个分区中。这是常用的烧写 yaffs2 文件系统到 nandflash 中的一个常用命令。

命令: mtdparts
格式: mtdparts
解释: 显示 nandflash 的现在分区信息。

命令: mtd_erase
格式: mtd_erase <mtd‐device>
解释:

擦除 nandflash 的一个分区
(擦除 nandflash 的第一个分区,跳过已经是坏块的地方,不会尝试擦除已经是坏块的地方);
mtd_erase /dev/mtd0r
(擦除 nandflash 的第一个分区,这时会尝试擦除所有的块,即使是坏块也会尝试执行擦
除操作)。

fload
功能： 固件烧录 bin
句式： fload 所在路径/文件名称

用例： 以下分别为 U 盘加载， 硬盘加载， NVME 硬盘加载， 网络加载
fload (usb0,0)/gzrom-dtb.bin
fload (wd0,0)/gzrom-dtb.bin
fload (nvme0,0)/gzrom-dtb.bin
fload tftp://192.168.1.11/gzrom-dtb.bin
注： 烧录过程会先擦除原始固件请确保整个过程不要中断或断电， 当重新
回到
“PMON>” 命令行模式则烧录完成， 可以进行重启
烧录新世界的命令： fload tftp://192.168.1.11/u-boot-spl-gz.bin

bl
功能： 跳转运行某功能， 暂时只用于手动读取 boot.cfg
句式： bl 所在路径/boot.cfg

用例： 以下分别为 U 盘加载， 硬盘加载， NVME 硬盘加载， 网络加载
bl -d ide (usb0,0)/boot/boot.cfg
bl -d ide (wd0,0)/boot/boot.cfg
bl -d ide (nvme0,0)/boot/boot.cfg
bl -d ide tftp://192.168.1.11/boot.cfg

4.4 pmon 下查看及修改 dtb

Pmon 命令行支持,查看、删除、重新烧写 dtb。
Pmon 下查看 dtb 命令:

Print_dtb / 打印出 dtb 所有内容 Print_dtb /soc/dc@0x400c0000 打印出dc的所有内容

Pmon 下删除 dtb

rm_dtb_node / 删除整个 dtb rm_dtb_node /soc/hda@0x400d00000 删除 had 内容

pmon 下重新烧写 dtb

dtb 会把内存大小信息传递给内核,如果这部分内容传递错误会造成不可预知错误。如果重新烧写内部部分内容,需要通过 print_dtb 命令把内存部分内容读出,更新到新的 dts 文件中(3号处理器不传递内存信息)。
在 pmon 编译目录下执行 make dtb 会生成 Bonito3a3000_7a.dtb 文件。此文件可单独烧写。
烧写命令和 烧写pmon一致

4.5 网络相关命令

ifconfig/ifaddr
功能： 设置对应网口 IP， 该设置不被保存
句式： ifconfig/ifaddr 网口名 IP 号
用例： ifconfig syn0 192.168.1.50 / ifaddr syn0 192.168.1.50
注： PMON 下使用该命令设置某网口 IP 后， 若需临时使用另一网口， 则需要ifconfig syn0 remove 来移除已经配置灯网口才能对新网口进行配置

ping
功能： 网络链路测试
句式： ping 主机 IP
用例： ping 192.168.1.10
注： 请确保网口设置成功 IP 后再 ping

lwdhcp
功能： 使用 DHCP 自动分配 IP
句式： lwdhcp 网口名
用例： lwdhcp
默认自动分配 syn0 地址
lwdhcp syn1
自动分配 syn1 地址

4.6 其他命令简介

h
功能： 显示当前 PMON 全部可用命令
句式： h 或 h 想查询的指令
用例： h load （详细显示该命令的句式结构与可用参数 ）

vers
功能： 查看当前 PMON 版本
句式： vers
用例： vers

命令: d1
格式: d1
解释: display 简写
按无符号字符型(unsigned char)访问显示 num 个从地址 addr 开始的内容值。
如:d1 0x85000000 0x10
显示从内存地址 0x85000000 地址处的 0x10 个字节(8 位),0x85000000‐0x8500000f

命令: d2
格式: d2
解释: display 简写
按 (unsigned short) 访问显示 num 个从地址 addr 开始的内容值。
如: d2 0x85000000 0x10
显示从内存地址 0x85000000 地址处的 0x10 个 unsigned short 类型(16 位)的数值,0x85000000‐0x8500001e

命令: d4
格式: d4
解释: display 简写
按(unsigned long)访问显示 num 个从地址 addr 开始的内容值。
如: d4 0x85000000 0x10
显示从内存地址 0x85000000 地址处的 0x10 个 unsigned long 类型(32 位)的数值,0x85000000‐0x8500003c

命令:d8
格式: d8
解释: display 简写
按 (unsigned long long) 访问显示 num 个从地址 addr 开始的内容值。
如: d8 0x85000000 0x10
显示从内存地址 0x85000000 地址处的 0x10 个 unsigned longlong(64 位)类型的数值, 0x85000000‐0x85000078

命令: m1
格式: m1
解释: modify 简写
按无符号字符型(unsigned char)访问修改地址 addr 的内容值。
如: m1 0x85000000 0x10
修改内存地址 0x85000000 地址处的一个 unsigned char 型值相当于:(unsigned char)addr = value;

命令: m2
格式: m2
解释: modify 简写
按无符号字符型(unsigned short)访问修改地址 addr 的内容值。
如: m2 0x85000000 0x10
修改内存地址 0x85000000 地址处的一个 unsigned short 型值相当于:(unsigned short)addr = value;

命令: m4
格式: m4
解释: modify 简写
按无符号字符型(unsigned long)访问修改地址 addr 的内容值。
如: m4 0x85000000 0x10
修改内存地址 0x85000000 地址处的一个 unsigned long 型值相当于:(unsigned long)addr = value;

命令: m8
格式: m8
解释: modify 简写
按无符号字符型(unsigned long long)访问修改地址 addr 的内容值。
如: m8 0x85000000 0x10
修改内存地址 0x85000000 地址处的一个 unsigned long 型值相当于:(unsigned long long)addr = value;

命令: devls
格式: devls
解释: 查看 pmon 的部分设备, 这里显示出来的设备不是全部的设备。
一般会有网卡, USB,CF 卡,sd 卡,硬盘等等,主要用查看设备的名字,以供其他操作的使用。

命令: ifaddr
格式: ifaddr
解释: 设置网卡的 IP 地址,如:ifaddr syn0 192.168.0.1 (syn0 是网卡的名字,可以使用 devls 命令查看获得,这里不用设置子网掩码,pmon 会自动设置子网掩码为255.255.255.0)

set
功能： 查看或增改 PMON 环境变量
句式： set 或 set 环境变量名 环境变量值
用例： set (无参数时会打印所有当前环境变量， 回车继续， q 退出)
set ifconfig syn0:192.168.1.50 （添加环境变量 ifconfig 其值为
syn0:192.168.1.50， 再次启动时对应的网口自动设置 IP）
set al1 (wd0,0)/boot/vmlinuz （启动后自动加载该路径二进制文件
作为内核文件， 并启动内核）

命令: unset
格式: unset
解释: 去掉名字为 name 的环境变量。关于环境变量的讲解参看附录 PMON 环境变量

data
功能： 读写内部 RTC
句式： data / date [yyyymmddhhmm.ss]
用例： date 读取当前时间
date 202211010955.

spi_base
功能： spi 操作片选， 默认为 0
句式： spi_base 片选
用例： spi_base 0

spi_id
功能： 读取当前片选下 flashID
句式： spi_id
用例： spi_id