CCMP系列的启动流程和U-Boot的修改方法
ARM TrustZone技术和安全启动流程涉及到一些特点,首先分区结构可大致如左图所示:
一般而言,在NAND闪存上,分区表是由字符串定义的(mtdparts),fsbl1, fsbl2: (First Stage Boot Loader) 包含了ARM可信固件(TF-A),metadata1, metadata2分区则包含了从哪个FIP镜像启动的信息(A或B); 而固件镜像包fip-a, fip-b则包含了OP-TEE和U-Boot。UBI分区中有不同的UBI卷,包含有U-Boot环境参数和系统镜。
以下是一个简化的CCMP启动流程:
1、上电或复位:处理器开始执行内置的ROM代码,加载tf-a固件,初始化TrustZone
2、tf-a根据metadata分区中的信息加载FIP固件,它加载OP-TEE(BL32),设置安全环境,然后加载并启动非安全世界的引导加载程序U-Boot(BL33)
3、U-Boot:加载Linux内核和设备树,启动操作系统。
其中tf-a和op-tee都会包含设备树,这个流程确保了系统的每个阶段都是经过验证的,并且能够在TrustZone的保护下安全地执行。因此,对于U-Boot的修改,最终生成的可刷写的固件是ta-a和op-tee固件,其中op-tee固件中打包有uboot二进制文件。
Trusted Firmware ARM (TF-A)是开源项目,它包含有内存的配置,以及平台所用的基础设备树信息,比如锁相环和时钟设备树节点,以及启动所需的接口(内存,闪存,console等)。OP-TEE也是开源项目,它也会包含设备树信息,像电源控制器和管理配置,安全和非安全接口。
验证这两个固件主要有什么,可以用binwalk和fiptool,如:
binwalk tf-a-ccmp25-dvk-emmc.stm32 fiptool unpack fip-ccmp25-dvk-optee.bin
其中解包op-tee镜像出来的得到的nt-fw.bin是uboot不带设备树的文件。
修改内核设备树
内核设备树是从uboot启动进入系统时加载的设备树,它和uboot时的可以不一样。一般地,自定义的板子,linux也要同样改好ccmp25-plc.dts和相关的makefile,然后在local.conf里加上这句:
KERNEL_DEVICETREE += "ccmp25-plc.dtb"
在devshell里直接编译
bitbake -c devshell linux-dey
应用改动,然后make dtbs,编译出本地修改的相关的设备树ccmp25-plc.dtb
修改U-Boot 源码
在工作区域修改U-Boot,首先要编译一个,以便拉取源码到工作区域。要清空之前的编译结果:
bitbake -c cleansstate tf-a-stm32mp bitbake -c cleanall tf-a-stm32mp bitbake -c cleansstate u-boot-dey bitbake -c cleanall u-boot-dey
一般不需要对u-boot-dey清除工作,除非源码区乱了。如果清空后,要先用bitbake u-boot-dey编译出一个来。 对U-Boot的修改,和内核的修改一样,需要在git目录中,以ccmp25为例,是tmp/work/ccmp25_dvk-dey-linux/u-boot-dey/2022.10-r0/下的git目录。其中包括:
tmp/work/ccmp25_dvk-dey-linux/u-boot-dey/2022.10-r0/git/configs/ccmp25-dvk_defconfig 定义了内核加载的默认设备树 tmp/work/ccmp25_dvk-dey-linux/u-boot-dey/2022.10-r0/git/arch/arm/dts/ccmp25-plc.dts 自定义的设备树可放这里,但要注意同时改相同目录下的Makefile tmp/work/ccmp25_dvk-dey-linux/u-boot-dey/2022.10-r0/git/arch/arm/dts/ccmp25-dvk-u-boot.dtsi 如果修改发生在dtsi中,也要一并修改 tmp/work/ccmp25_dvk-dey-linux/u-boot-dey/2022.10-r0/git/arch/arm/dts/Makefile 添加要编译的自定义设备树 修改uboot时,上面这些文件需要修改,最好是在目录外新建个git项目,把修改的文件以链接文件的形式链接进来,这样也方便检查是否被覆盖
如果不是Arm Trusted Fimware,一般是用bitbake -C compile u-boot-dey,这会生成uboot的二进制和相关的设备树,用bitbake u-boot-dey只会用缓存,所以不要用它,也无需用:bitbake u-boot-dey -f -c do_deploy , 以下是非安全功能的UBoot编译结果和部署的地方。
其设备树在:tmp/work/ccmp25_dvk-dey-linux/u-boot-dey/2022.10-r0/build/ccmp25-dvk_defconfig/arch/arm/dts/ U-Boot在:tmp/work/ccmp25_dvk-dey-linux/u-boot-dey/2022.10-r0/image U-Boot也在:tmp/work/ccmp25_dvk-dey-linux/u-boot-dey/2022.10-r0/deploy-u-boot-dey/ 并且启动脚本也是在tmp/work/ccmp25_dvk-dey-linux/u-boot-dey/2022.10-r0/deploy-u-boot-dey/
但对于CCMP系列带安全功能支持的核心板来说,UBoot和设备树是被打包在FIP镜像中,事实上,如果深究uboot的配方,会发现deploy阶段,是把设备树和不带设备树的uboot拷到deploy-u-boot-dey/uboot目录下。所以,这两个文件才是启动的关键文件:
tmp/work/ccmp25_dvk-dey-linux/u-boot-dey/2022.10-r0/deploy-u-boot-dey/u-boot-ccmp25-dvk.dtb tmp/work/ccmp25_dvk-dey-linux/u-boot-dey/2022.10-r0/deploy-u-boot-dey/u-boot-nodtb.bin
如果在内核中使用自己的设备树名,比如ccmp25-plc.dtb,在uboot中大可没必要,其实uboot也有自己的设备树,它放在uboot源码目录下的arch/arm/dts下。我们虽然可以在这个目录下添加自定义的设备树名,但打包的配方是tf-a-stm32mp,不更改配方的情况下,最好用默认的uboot的设备树名。
以在~/mygit/github/ccmp25-plc项目为例,其目录结构如下:
其中,根目录下的是内核的设备树,而uboot的设备树在uboot-dts中,配置文件在uboot/configs/ccmp25-dvk_defconfig。假定我们这在个git目录上修改了设备树源码,进入到git目录,移除之前旧的,用链接到这个源码库的文件替代,如:
cd tmp/work/ccmp25_dvk-dey-linux/u-boot-dey/2022.10-r0/git mv configs/ccmp25-dvk_defconfig ~/temp/ cp ~/mygit/github/ccmp25-plc/uboot/configs/ccmp25-dvk_defconfig configs/ccmp25-dvk_defconfig mv arch/arm/dts/ccmp25-dvk-u-boot.dtsi ~/temp/ mv arch/arm/dts/ccmp25-dvk.dts ~/temp/ mv arch/arm/dts/Makefile ~/temp ln -s ~/mygit/github/ccmp25_dt/uboot-dts/ccmp25-plc.dts arch/arm/dts/ccmp25-plc.dts cp ~/mygit/github/ccmp25_dt/uboot-dts/ccmp25-plc.dts arch/arm/dts/ccmp25-dvk.dts cp ~/mygit/github/ccmp25_dt/uboot-dts/ccmp25-dvk-u-boot.dtsi arch/arm/dts/ccmp25-dvk-u-boot.dtsi cp ~/mygit/github/ccmp25_dt/uboot-dts/Makefile 在上面操作中,我们原本用链接文件(即修改版的uboot)替代了,并且ccmp25-dvk.dts也和新增加的ccmp25-plc.dts链接到同一个修改版的uboot所用的设备树。注意,默认的设备树dts和dtsi不可用链接文件,改为cp拷贝进去则可以。 复查一下,确保文件正确 ls -la arch/arm/dts/ccm*
编译前也可检查一下编译目录下的内容,以便知道更新情况
ls -la ../deploy-u-boot-dey ls -la ../deploy-u-boot-dey/u-boot ls -la ../build/ccmp25-dvk_defconfig/arch/arm/dts/cc*
注意,此时我们用bitbake -C compile u-boot-dey,会发现原来的build/ccmp25-dvk_defconfigs/arch/arm/dts/下的ccmp25-dvk.dtb日期没变,但新的ccmp25-plc.dtb倒也确实生成了。另外deploy-u-boot-dey目录下的文件也是新日期,我们反编译检查一下deploy-u-boot-dey/u-boot/u-boot-ccmp25-dvk.dtb
cp deploy-u-boot-dey/u-boot/u-boot-ccmp25-dvk.dtb ~/temp cd ~/temp dtc -I dtb -O dts -o uboot.dts u-boot-ccmp25-dvk.dtb cat uboot.dts |grep dummy
我们在自己修改的uboot的设备树中加入了dummy节点,而这里没有,说明修改版没有应用上。如果不想深究,可以用编译出来的ccmp25-plc.dtb来替代所有的ccmp25-dvk.dtb
cp build/ccmp25-dvk_defconfig/arch/arm/dts/ccmp25-plc.dtb build/ccmp25-dvk_defconfig/arch/arm/dts/ccmp25-dvk.dtb cp build/ccmp25-dvk_defconfig/arch/arm/dts/ccmp25-plc.dtb deploy-u-boot-dey/u-boot/u-boot-ccmp25-dvk.dtb bitbake tf-a-stm32mp
再测试一下:
cp tmp/deploy/images/ccmp25-dvk/fip/fip-ccmp25-dvk-optee.bin ~/test/ fiptool unpack ~/test/fip-ccmp25-dvk-optee.bin dtc -I dtb -O dts -o uboot.dts hw-config.bin
验证无误后,再bitbake core-image-base编译出所有镜像,最后更新
update fip-a tftp fip-ccmp25-dvk-optee.bin
修改U-Boot设备树
修改源代码,在添加不同设备树的场景并不适用。并且git目录在bitbake -c cleansstate或cleanall时,都会被清空。因此,直正的修改需要发生在DEY的源码区,也就是sources里。
在deyaio目录里,sources下的各个layer是来自git源码项目,在本地它是一个分离头指针。用git log可以查看当前的版本。