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U-Boot Sandbox特性的使用步骤、功能及主要用途的详细说明：

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一、U-Boot Sandbox的主要用途

1. 非架构相关代码的单元测试
   Sandbox允许在Linux用户态运行U-Boot，无需真实硬件即可测试驱动模型（DM）、验证启动（Verified Boot）、文件系统操作等通用功能，尤其适合验证与硬件无关的上层逻辑12。
2. 驱动开发与调试
   支持模拟块设备、I2C、SPI、网络等驱动行为，开发者可通过虚拟环境调试驱动逻辑，避免频繁烧录硬件17。
3. 功能验证与原型设计
   例如验证FIT镜像加载、环境变量管理、命令行交互等核心功能，缩短开发周期210。
4. 自动化测试与持续集成
   U-Boot源码中的test/目录包含大量测试脚本（如驱动模型测试test/dm/test-dm.sh），Sandbox可直接运行这些测试用例，实现自动化验证12。
5. 教学与研究
   提供安全的实验环境，便于学习U-Boot内部机制及启动流程，如main_loop函数处理命令的逻辑510。

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二、Sandbox的使用步骤

1. 环境准备

• 依赖安装：
  需安装SDL库（用于LCD和键盘仿真）及编译工具链：

  sudo apt install build-essential libsdl2-dev flex bison gawk texinfo python3-dev
  

• 源码获取：
  从官方仓库下载U-Boot源码（如2023.10版本）：

  wget https://ftp.denx.de/pub/u-boot/u-boot-2023.10.tar.bz2
  tar -xf u-boot-2023.10.tar.bz2
  cd u-boot-2023.10
  

2. 编译配置

• 选择配置文件：
  根据需求选择32位或64位版本（默认sandbox_defconfig为32位）：

  make sandbox_defconfig    # 32位版本
  # 或
  make sandbox64_defconfig  # 64位版本
  

• 编译选项：

  • 禁用SDL（无图形界面）：

    make NO_SDL=1
    

  • 启用所有功能（默认包含SDL）：

    make -j$(nproc)
    

3. 运行Sandbox

• 基础启动：
  直接运行生成的可执行文件：

  ./u-boot
  

  退出方式：输入reset或按Ctrl+C1。

• 高级参数：

  • LCD仿真：显示虚拟屏幕（需SDL支持）：

    ./u-boot -d u-boot.dtb -l
    

  • 指定设备树：加载自定义设备树（需重新编译生效）：

    ./u-boot -d custom.dtb
    

  • 内存仿真：通过-m参数读写内存镜像文件，保留测试状态：

    ./u-boot -m memory.bin --rm_memory
    

4. 功能调试与测试

• 命令执行：
  支持U-Boot标准命令（如bootm、mmc、env等），通过help查看完整列表110。

• 状态持久化：
  使用-s参数指定状态文件，结合-r（启动时读取）和-w（退出时写入）保存驱动状态（如SPI Flash模拟内容）12。

• 网络测试：
  需配置Linux RAW网络桥接权限（以root运行或添加CAP_NET_RAW能力），模拟网络操作：

  sudo setcap CAP_NET_RAW+ep ./u-boot
  ./u-boot -D  # 启用默认网络配置
  

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三、核心功能特性

1. 硬件仿真
   • 模拟内存（map_sysmem()访问）、块设备（虚拟磁盘文件）、GPIO等，实现与真实硬件等效的操作逻辑12。
2. 设备树支持
   • 动态加载设备树文件（.dtb），支持修改后重新编译适配新硬件配置1。
3. 多变体支持
   • sandbox_flattree（内联设备树函数）、sandbox_spl（支持SPL阶段）等变体，满足不同测试场景2。
4. 自动化脚本集成
   • 可直接运行U-Boot内置测试脚本（如test/vboot/vboot_test.sh验证安全启动流程）15。

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四、典型应用场景示例

1. 驱动模型测试
   修改驱动代码后，通过Sandbox运行test/dm/test-dm.sh验证驱动兼容性。
2. 安全启动验证
   使用沙盒模拟TPM（可信平台模块），测试Verified Boot流程的签名校验逻辑210。
3. 内存泄漏检测
   结合Valgrind等工具分析Sandbox运行时的内存问题，提升代码健壮性。

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五、注意事项

• 架构限制：Sandbox无法测试与具体CPU架构（如ARM、RISC-V）相关的代码1。
• 性能差异：虚拟环境下的时序（如网络延迟）可能与真实硬件不一致，需结合物理设备验证2。
• 权限管理：网络仿真需Linux权限配置，避免因权限不足导致功能异常2。

通过上述步骤，开发者可高效利用Sandbox加速U-Boot功能开发与验证，减少对物理硬件的依赖。