U-boot在S3C44B0上的移植與分析

摘 要：Bootloader是嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)的第一個環(huán)節(jié)，用于初始化目標(biāo)板硬件，給嵌入式操作系統(tǒng)提供板上硬件資 源信息，并進(jìn)一步裝載、引導(dǎo)嵌入式系統(tǒng)的固件，其性能直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了引導(dǎo)嵌入式操作系統(tǒng)，根據(jù)S3C44BO 開發(fā)板上特定的硬件信息，在不改變Bootloader架構(gòu)的前提下，對與硬件相關(guān)的代碼，特別是FLASH芯片Intel 28F320C3B 代碼進(jìn)行了添加修改，將U-bOOt成功地移植到了開發(fā)板上，并在基于μCLinux的智能機器人避障系統(tǒng)中使用良好。
關(guān)鍵詞：Bootloader；U-boot；S3C44BO；移植

O 引 言
Bootloader是操作系統(tǒng)啟動運行之前執(zhí)行的一段小程序。它是基于特定硬件平臺實現(xiàn)的，通過它可以初始化硬件設(shè)備，建立內(nèi)存空間的映射表，從而建立適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)軟硬件環(huán)境，為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核作好準(zhǔn)備。嵌入式系統(tǒng)的硬件部分不可能完全一致，由于嵌入式系統(tǒng)需要硬件與軟件的配合才能正常工作，因此需要針對硬件系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)引導(dǎo)程序的設(shè)計。對于嵌入式系統(tǒng)來說，引導(dǎo)程序比較復(fù)雜，一般采用在基本符合硬件體系要求的現(xiàn)有引導(dǎo)程序的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，然后通過應(yīng)用的方法設(shè)計引導(dǎo)程序，這就是引導(dǎo)程序的移植。

1 U-boot介紹
U―boot(Universal Boot LoadeI)源自DENX軟 件工程中心的Wolfgang Denk，基于8xxrom的源碼創(chuàng) 建的PPCBoot工程，遵循GPL條款的開放源碼項目，已經(jīng)可以支持PowerPC，ARM，X86，MIPS等體系結(jié)構(gòu)上的上百種開發(fā)板。U-boot提供：啟動加載(Boot
Loading)和下載(Down Loading)兩種操作模式。并具 有大型Bootloader的全部功能。主要特性有：SCC/ FEC以太網(wǎng)支持；BOOTP/TFTP引導(dǎo)――IP，MAC 預(yù)置功能；在線讀寫FLASH，DOC，IDE，I2C，E2ROM， RTC；支持串行口kermit，S-record下載代碼；識別二進(jìn)制、ELF32，pImage格式的Image；對Linux引導(dǎo)有特別的支持；監(jiān)控(minitor)命令集；具有讀寫I/O、內(nèi)存、寄存器、外設(shè)測試等功能。
U-boot還支持多種文件系統(tǒng)，如cramfs，ext2， fat，reiserfs和jffs2等；支持多種嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核，如Linux，NetBSD，VxWorks，QNX，RTEMS，ARTOS 和LynxOS等，并對Linux引導(dǎo)有特別的支持。另外， U-boot還提供單任務(wù)軟件運行環(huán)境，可以在沒有操作系統(tǒng)的情況下動態(tài)加載和運行獨立的應(yīng)用程序，這些獨立的應(yīng)用程序可以利用U-boot提供控制臺的I/O函數(shù)、內(nèi)存申請和中斷服務(wù)等。

2 U-boot啟動流程
對ARM7核處理器，U-boot．啟動流程主要體現(xiàn)在 3個文件上，即start．s,lib arm/board．c和U-boot/common/main．c。下面詳細(xì)分析啟動流程。
2．1 start．s文件
start．s文件主要是CPU的初始化，用匯編語言編寫，其主要代碼流程如下：
(1)定義入口。由于一個可執(zhí)行的Image必須有一個入口點，并且只能有一個全局入口，通常這個入口放在ROM(FLASH)的Ox0地址，在start．s文件中有如下語句：
．globl_start
_start：
因此，必須通知編譯器使其知道這個入口．該工作可通過修改連接器腳本文件U－boot．1ds來完成。
(2)設(shè)置異常向量(Exception Vector)。異常中斷向量表是U－boot與操作系統(tǒng)內(nèi)核發(fā)生聯(lián)系的關(guān)鍵所在之一。即使操作系統(tǒng)內(nèi)核已經(jīng)得到處理器的控制權(quán)運行，一旦發(fā)生中斷，處理器還是會自動跳轉(zhuǎn)到從OxO地址開始的異常中斷向量表中的某個位置(依據(jù)于中斷類型)讀取指令運行的。
(3)設(shè)置CPU的速度、時鐘頻率及中斷控制寄存器。依次為關(guān)閉看門狗計時器，屏蔽所有中斷，配置時鐘(包括3個寄存器：PLLCON，CLKCON，LOCK-TIME)。
(4)初始化內(nèi)存控制器。內(nèi)存控制器初始化主要通過設(shè)置13個從1c80000開始的特殊功能寄存器來完成，包括外部數(shù)據(jù)總線寬度、訪問周期、定時的控制信號等。
(5)將ROM中的程序復(fù)制到RAM中。首先利用PC取得BootLoader在FIASH的起始地址，再通過標(biāo)號之差計算出這個程序代碼的大小。通過寄存器(r3～r10)為復(fù)制的中間媒介將代碼復(fù)制到RAM中。
(6)初始化堆棧。進(jìn)入各種模式設(shè)置相應(yīng)模式的堆棧。
(7)轉(zhuǎn)到RAM中執(zhí)行。該工作可使用指令1dr pc來完成，即Idr pc，start armboot。