基于U-Boot的RPI CM4 eMMC分区创建及多启动配置问询

• 硬件：树莓派计算模块4（RPI CM4），8GB板载eMMC
• 引导加载程序：U-Boot
• 当前MMC设备及分区情况：

U-Boot> mmc list
mmcnr@7e300000: 1
mmc@7e340000: 0 (eMMC)

U-Boot> mmc part

Partition Map for MMC device 0  --   Partition Type: DOS

Part    Start Sector    Num Sectors     UUID            Type
  1     2048            247808          dda41d44-01     0c
  2     249856          60821504        dda41d44-02     83

• 当前eMMC硬件分区状态：

U-Boot> mmc hwpartition
Partition configuration:
        No enhanced user data area
        No GP1 partition
        No GP2 partition
        No GP3 partition
        No GP4 partition

1. 创建分区存储应用服务调用的配置文件
2. 实现多启动功能：支持从多个存储区升级固件，当bank0不可用时自动从bank1加载内核与根文件系统；需通过U-Boot脚本自动化完成分区创建及检查

1. 配置文件存储方案及软硬分区区别 #

最佳方案 #

直接创建软件分区（即类似现有part1、part2的part3）存储配置文件是最优选择。操作灵活，无需修改eMMC硬件设置，应用程序可像挂载普通分区一样访问它，完全满足配置文件读写需求。

软件分区 vs 硬件分区的区别 #

• 软件分区：是在eMMC用户数据区上通过分区表（比如当前用的DOS分区表）划分的逻辑分区，属于系统/U-Boot层面的逻辑划分，无需修改eMMC硬件寄存器。优点是灵活易修改，支持标准文件系统，应用程序可直接识别挂载。
• 硬件分区：是eMMC芯片硬件层面划分的专属分区（如GP1-GP4），属于芯片级物理分区，需通过mmc hwpartition修改硬件配置。这类分区多用于厂商固件存储、安全分区等特殊场景，不适合存应用配置——操作复杂，且系统对其支持不如软件分区完善。

关于part3的可用性 #

完全可以创建part3软件分区，格式化后挂载为文件系统供应用程序访问，不需要使用硬件分区。只要在分区表中添加该分区，Linux系统下格式化（如ext4）后，就能像使用part2一样读写配置文件。

2. U-Boot脚本实现自动化分区与多启动 #

思路说明 #

多启动核心是划分两个独立固件分区（bank0和bank1，对应软件分区part2、part3或调整现有分区），每个分区包含完整引导文件（内核、设备树、根文件系统），U-Boot脚本检查bank0可用性，正常则从bank0启动，异常则切换到bank1。

步骤1：自动化分区创建脚本 #

编写create_partitions.scr脚本（执行前务必备份数据，分区操作会清除现有数据）：

# 切换到MMC设备0
mmc dev 0

# 清除原有分区表
mmc erase 0 2048

# 定义分区规划：
# part1: 保留原引导分区
# part2: bank0根文件系统分区
# part3: bank1根文件系统分区
# part4: 配置文件存储分区
setenv partitions "name=boot,start=2048,size=247808,type=0c;name=root0,start=249856,size=30410752,type=83;name=root1,start=30660608,size=30410752,type=83;name=config,start=61071360,size=2097152,type=83"

# 写入GPT分区表
gpt write mmc 0 $partitions

# 验证分区创建结果
mmc part

echo "分区创建完成！"

提示：分区大小可根据8GB eMMC总容量调整，上述数值为参考分配。

步骤2：多启动检查脚本 #

编写multi_boot.scr脚本，实现自动检测与启动切换：

# 切换到MMC设备0
mmc dev 0

# 读取bank0根分区（part2）前1024扇区，检查可用性
mmc read 0x10000000 249856 1024
if test $? -eq 0; then
    echo "bank0正常，从bank0启动..."
    # 设置bank0启动参数
    setenv bootargs "root=/dev/mmcblk0p2 rootwait rw"
    load mmc 0:1 0x80000000 zImage
    load mmc 0:1 0x82000000 bcm2711-rpi-cm4.dtb
    bootz 0x80000000 - 0x82000000
else
    echo "bank0异常，切换到bank1启动..."
    # 设置bank1启动参数
    setenv bootargs "root=/dev/mmcblk0p3 rootwait rw"
    load mmc 0:1 0x80000000 zImage_bank1
    load mmc 0:1 0x82000000 bcm2711-rpi-cm4.dtb
    bootz 0x80000000 - 0x82000000
fi

说明：

• mmc read通过读取分区扇区判断可用性，实际可根据需求改成检查特定文件存在性或分区完整性
• 若bank1使用独立内核文件，需修改文件名（如示例中的zImage_bank1），也可保持内核文件名一致，仅切换分区
• 设备树文件通常可共用，无需修改

脚本使用方法 #

1. 将脚本转换为U-Boot可执行格式：

mkimage -A arm -O linux -T script -C none -a 0 -e 0 -n "Multi Boot Script" -d multi_boot.scr multi_boot.img

2. 将生成的multi_boot.img放入eMMC的boot分区（part1）
3. 在U-Boot中设置自动执行脚本：

setenv bootcmd 'load mmc 0:1 0x80000000 multi_boot.img; source 0x80000000'
saveenv

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Saranya Natarajan