U-Boot menu菜單分析

文章目錄

  • 前言
  • 目標
  • 環境背景
  • U-Boot如何自動調起菜單
  • U-Boot添加自定義命令
  • 實踐

前言

在某個廠家的開發板中，在進入它的U-Boot后，會自動彈出一個菜單頁面，輸入對應的選項就會執行對應的功能。如SD卡鏡像更新、顯示設置等：
image.png

目標

本文主要分析U-Boot在程序中的執行順序，又如何在U-Boot階段調起菜單？相信大家都試過，在U-Boot倒數結束前按任意按鍵后，會進入U-Boot命令行模式。
這里先留一個問題：如何做到按鍵按下后，調啟的是自己的U-Boot菜單，而不再是進入冷冰冰的命令行模式？

環境背景

本文介紹所用的U-Boot版本：2018

U-Boot如何自動調起菜單

U-Boot的入口程序文件是<u-boot>/common/main.c，入口函數main_loop()：

/* We come here after U-Boot is initialised and ready to process commands */
/* 在U-Boot初始化并準備好處理命令之后，我們來到這里。 */
void main_loop(void)
{const char *s;bootstage_mark_name(BOOTSTAGE_ID_MAIN_LOOP, "main_loop");	#ifdef CONFIG_VERSION_VARIABLEenv_set("ver", version_string);  /* set version variable */		#endif /* CONFIG_VERSION_VARIABLE */cli_init();							//命令初始化有關，初始化 hush shell 相關的變量run_preboot_environment_command();	//獲取環境變量 perboot 的內容#if defined(CONFIG_UPDATE_TFTP)update_tftp(0UL, NULL, NULL);		#endif /* CONFIG_UPDATE_TFTP */s = bootdelay_process();	//此函數會讀取環境變量 bootdelay 和 bootcmd 的內容if (cli_process_fdt(&s))cli_secure_boot_cmd(s);autoboot_command(s);		//開啟倒計時，并在倒計時結束前檢測是否有按鍵按下cli_loop();					//命令行處理函數（即進入U-Boot命令行）panic("No CLI available");
}

關鍵函數是autoboot_command()，該函數的實現在<u-boot>/common/autoboot.c：

void autoboot_command(const char *s)
{debug("### main_loop: bootcmd=\"%s\"\n", s ? s : "<UNDEFINED>");if (stored_bootdelay != -1 && s && !abortboot(stored_bootdelay)) {	// 倒計時過程中，沒有按鍵按下
#if defined(CONFIG_AUTOBOOT_KEYED) && !defined(CONFIG_AUTOBOOT_KEYED_CTRLC)int prev = disable_ctrlc(1);    /* disable Control C checking */
#endifrun_command_list(s, -1, 0);		// 倒計時結束后，啟動內核#if defined(CONFIG_AUTOBOOT_KEYED) && !defined(CONFIG_AUTOBOOT_KEYED_CTRLC)disable_ctrlc(prev);    /* restore Control C checking */
#endif}#ifdef CONFIG_MENUKEYif (menukey == CONFIG_MENUKEY) {s = env_get("menucmd");if (s)run_command_list(s, -1, 0);}
#endif /* CONFIG_MENUKEY */
}

進入autoboot_command()后，先看第一個if：

void autoboot_command(const char *s)
{...if (stored_bootdelay != -1 && s && !abortboot(stored_bootdelay))...
}

這里有三個條件：

  • stored_bootdelay != -1：stored_bootdelay是倒數的總時間，就是常見的3秒、5秒不等；
  • s：傳進來的參數s不能為空；
  • !abortboot(stored_bootdelay)：該函數會從stored_bootdelay開始倒計時，期間判斷是否有按鍵按下。函數實現如下，倒計時過程中若檢測到按鍵按下，則令abort=1。無按鍵按下，則abort=0。最后返回abort。
static int __abortboot(int bootdelay)
{int abort = 0;unsigned long ts;#ifdef CONFIG_MENUPROMPTprintf(CONFIG_MENUPROMPT);
#elseprintf("Hit any key to stop autoboot: %2d ", bootdelay);
#endif/** Check if key already pressed*/if (tstc()) {   /* we got a key press   */(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   */abort  = 1;     /* don't auto boot      */bootdelay = 0;  /* no more delay        */
# ifdef CONFIG_MENUKEYmenukey = getc();
# else(void) getc();  /* consume input        */
# endifbreak;}udelay(10000);} while (!abort && get_timer(ts) < 1000);printf("\b\b\b%2d ", bootdelay);}putc('\n');return abort;
}

剛剛說了，abortboot()函數執行期間有按鍵按下的話，abortboot()會返回1，那就不會進入第一個if，程序會接著往下運行直至該函數運行結束。autoboot_command()結束后繼續返回到main_loop()，隨后立刻執行cli_loop()，進入我們所熟悉的U-Boot命令行模式。

void main_loop(void)
{...autoboot_command(s);		//檢查倒計時是否結束cli_loop();					//命令行處理函數
}

image.png
至此，就實現了U-Boot倒數期間，有按鍵按下，則進入U-Boot的命令行模式。
現在繼續回到第一個if：

void autoboot_command(const char *s)
{...if (stored_bootdelay != -1 && s && !abortboot(stored_bootdelay)) {	// 倒計時過程中，沒有按鍵按下
#if defined(CONFIG_AUTOBOOT_KEYED) && !defined(CONFIG_AUTOBOOT_KEYED_CTRLC)int prev = disable_ctrlc(1);    /* disable Control C checking */
#endifrun_command_list(s, -1, 0);		// 倒計時結束后，啟動內核#if defined(CONFIG_AUTOBOOT_KEYED) && !defined(CONFIG_AUTOBOOT_KEYED_CTRLC)disable_ctrlc(prev);    /* restore Control C checking */
#endif}...
}

如果在autoboot倒計時結束前，一直沒有按鍵按下呢？那abortboot()最后會返回0，第一個if的三個條件全部滿足。進入if，run_command_list()執行一系列命令后，啟動內核。注意，這里的現象是直接啟動內核，run_command_list()后的程序不再執行。

解析到這里，我們得出一個結論：在autoboot倒計時中，如果有按鍵按下的話，會進入U-Boot的命令行模式。無按鍵按下則在倒計時結束后直接啟動內核。
那現在可以回答第一個問題，如何做到按下按鍵后，是自啟動U-Boot菜單，而不是進入U-Boot命令行呢？答案是在執行cli_loop()之前，我們可以在autoboot檢測到按鍵按下后，調用run_command()函數執行menu命令，從而調起菜單。

void autoboot_command(const char *s)
{debug("### main_loop: bootcmd=\"%s\"\n", s ? s : "<UNDEFINED>");if (stored_bootdelay != -1 && s && !abortboot(stored_bootdelay)) {
#if defined(CONFIG_AUTOBOOT_KEYED) && !defined(CONFIG_AUTOBOOT_KEYED_CTRLC)int prev = disable_ctrlc(1);    /* disable Control C checking */
#endifrun_command_list(s, -1, 0);#if defined(CONFIG_AUTOBOOT_KEYED) && !defined(CONFIG_AUTOBOOT_KEYED_CTRLC)disable_ctrlc(prev);    /* restore Control C checking */
#endif}//啟動菜單run_command("menu", 0);#ifdef CONFIG_MENUKEYif (menukey == CONFIG_MENUKEY) {s = env_get("menucmd");if (s)run_command_list(s, -1, 0);}
#endif /* CONFIG_MENUKEY */
}

U-Boot添加自定義命令

難道通過run_command()執行menu命令后，菜單就自己出來了？這是一個理所當然的猜想。實際上U-Boot根本不認識menu命令：
image.png
接下來看看如何添加U-Boot命令，參考一下別人的代碼：

int do_brightness(cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char * const argv[])
{int rcode = 0;ulong side;ulong bright;switch (argc) {case 3:side = simple_strtoul(argv[1], NULL, 10);bright = simple_strtoul(argv[2], NULL, 10);if ((side >= 0) && (side <= 3) &&(bright >= 0) && (bright <= 1000)) {vcxk_setbrightness(side, bright);rcode = 0;} else {printf("parameters out of range\n");printf("Usage:\n%s\n", cmdtp->usage);rcode = 1;}break;default:printf("Usage:\n%s\n", cmdtp->usage);rcode = 1;break;}return rcode;
}U_BOOT_CMD(bright,	3,	0,	do_brightness,"sets the display brightness\n"," <side> <0..1000>\n        side: 0/3=both; 1=first; 2=second\n"
);

先看最底下的U_BOOT_CMD，這是一個宏，用來添加U-Boot命令：

#define U_BOOT_CMD(_name, _maxargs, _rep, _cmd, _usage, _help)		\U_BOOT_CMD_COMPLETE(_name, _maxargs, _rep, _cmd, _usage, _help, NULL)
  • _name：命令的名字
  • _maxargs：添加的命令最多有幾個參數
  • _rep：是否重復（1重復，0不重復），指在U-Boot命令行按下Enter鍵的時候，重復執行上次的命令
  • _cmd：執行函數（即執行該命令后，運行哪個函數）
  • _usage：短幫助信息
  • _help：長幫助信息

再來看看執行函數do_brightness的聲名：

int (*cmd)(struct cmd_tbl_s *cmdtp, int flag, int argc, char *const argv[]);
  • cmdtp：Table entry describing the command (see above).
  • flag：A bitmap which may contain the following bit
    • CMD_FLAG_REPEAT - The last command is repeated.
    • CMD_FLAG_BOOTD - The command is called by the bootd command.
    • CMD_FLAG_ENV - The command is called by the run command.
  • argc：執行命令時，傳入的參數數量
  • argv：傳入的參數

實踐

下面，添加一個U-Boot菜單，不過只作打印，沒有實際功能。
在<u-boot>/drivers下創建一個名為mymenu的文件夾：
image.png
在mymenu文件夾下創建mymenu.c，內容如下：

#include <common.h>
#include <command.h>
#include <linux/ctype.h>
#include <cli.h>
#include <fs.h>static int do_mymenu(struct cmd_tbl_s *cmdtp, int flag, int argc, char *const argv[])
{if(argc != 2)return 0;if(!strcmp(argv[1], "pageone"))printf("\n======== pageone ========\n");            else if(!strcmp(argv[1], "pagetwo"))printf("\n======== pagetwo ========\n"); elseprintf("\n======== pageone ========\n"); printf("== [1] xxxxxx\n");printf("== [2] xxxxxx\n");printf("== [3] xxxxxx\n");printf("== [4] xxxxxx\n");printf("=========================\n\n");return 0;
}U_BOOT_CMD(mymenu,	2,	1, do_mymenu,"here is uboot mymenu\n","here is uboot mymenu, make in 2024-05-15\n"
);

還需在mymenu文件夾下創建一個Makefile文件，內容如下：

obj-y += mymenu.o

最后修改<u-boot>/drivers/下的Makefile，在結尾加上如下內容，表示要編譯mymenu路徑下的文件：
image.png
編譯U-Boot，更新U-Boot，重啟單板，在U-Boot倒計時結束前，按任意按鍵進入U-Boot命令行，輸入mymenu后，可以看到命令被正確識別，對應的函數也執行成功：
image.png
那如何做到按任意按鍵后直接調起菜單呢？上面有說過，可以在autoboot檢測到按鍵按下后，調用run_command()函數執行mymenu命令，從而調起菜單。

void autoboot_command(const char *s)
{debug("### main_loop: bootcmd=\"%s\"\n", s ? s : "<UNDEFINED>");if (stored_bootdelay != -1 && s && !abortboot(stored_bootdelay)) {
#if defined(CONFIG_AUTOBOOT_KEYED) && !defined(CONFIG_AUTOBOOT_KEYED_CTRLC)int prev = disable_ctrlc(1);    /* disable Control C checking */
#endifrun_command_list(s, -1, 0);#if defined(CONFIG_AUTOBOOT_KEYED) && !defined(CONFIG_AUTOBOOT_KEYED_CTRLC)disable_ctrlc(prev);    /* restore Control C checking */
#endif}//啟動菜單run_command("mymenu", 0);#ifdef CONFIG_MENUKEYif (menukey == CONFIG_MENUKEY) {s = env_get("menucmd");if (s)run_command_list(s, -1, 0);}
#endif /* CONFIG_MENUKEY */
}

image.png
剩下的菜單程序編寫就是根據實際功能來開發了。

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