基于ARM9上linux系統(tǒng)的bootloader設(shè)計(jì)

1．引言

在嵌入式開發(fā)中其中不可避免的一環(huán)就是bootloader的設(shè)計(jì)[1]，它統(tǒng)籌軟硬件資源，使得資源最優(yōu)配置，嵌入式系統(tǒng)對(duì)功耗，性能，以及成本要求很苛刻，它要求在達(dá)到用戶要求的前提下把成本和資源利用降為最低，Booloader不是驅(qū)動(dòng)開發(fā)的一部分，但一個(gè)好的booloader可以決定該產(chǎn)品在市場(chǎng)上的成敗[2]。

采用Samsung公司的ARM920T[3]處理器與Linux2.4.18嵌入式操作系統(tǒng)，根據(jù)處理速度和效率的不同采用分階段實(shí)現(xiàn)的方法，在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)不拘泥于該處理器和操作系統(tǒng)版本，使之更有普遍性和通用性。

2．bootloader概述

引導(dǎo)加載程序bootloader是系統(tǒng)加電后運(yùn)行的第一段代碼[4]，功能類似pc機(jī)的BIOS，在ARM中一般都是位于地址0x00000000,這段代碼可以實(shí)現(xiàn)初始化硬件設(shè)備，建立內(nèi)存空間映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件帶到一個(gè)合適的狀態(tài)，以便最終為調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核和用戶應(yīng)用程序準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。

Bootloader的啟動(dòng)可以單階段也可以多階段，為了方便移植和增加系統(tǒng)的執(zhí)行效率一般分為兩個(gè)階段stage1用匯編編寫和stage2用C 語(yǔ)言編寫，stage1主要進(jìn)行與CPU與存儲(chǔ)設(shè)備相關(guān)的工作進(jìn)行必要的初始化工作，是一些依賴于體系結(jié)構(gòu)的代碼，例如初始化CPU運(yùn)行的時(shí)鐘頻率，初始化Flash和內(nèi)存的數(shù)據(jù)寬度、讀/寫訪問周期和刷新周期，初始化中斷系統(tǒng)，初始化系統(tǒng)中各種片內(nèi)片外設(shè)備和I/O口，初始化系統(tǒng)各種運(yùn)行模式下的寄存器和堆棧。stage2是用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)一般的流程以及對(duì)板級(jí)驅(qū)動(dòng)的支持，包括初始化要用到用到的內(nèi)核映像和文件系統(tǒng)映像,并將PC指針指向操作系統(tǒng)內(nèi)核的入口處，為操作系統(tǒng)的運(yùn)行作好準(zhǔn)備。這樣設(shè)計(jì)代碼具有很好的移植性和可讀性，對(duì)于相同的CPU只需修改stage2，對(duì)于不同的CPU只需修改 stage1。

3．stage1設(shè)計(jì)

3．1．建立二級(jí)中斷向量表

每當(dāng)有中斷或者異常發(fā)生時(shí)，ARM處理器便強(qiáng)制把PC指針指向向量表中對(duì)應(yīng)中斷類型的地址值。為了加快中斷響應(yīng)，在Flash的0x0地址存放能跳轉(zhuǎn)到0x33ffff00地址處中斷向量的跳轉(zhuǎn)指令，即在RAM中建立一個(gè)二級(jí)中斷向量表，起始地址為0x33ffff00，除復(fù)位外，其它異常入口地址由Flash跳轉(zhuǎn)得到，部分實(shí)現(xiàn)代碼如下

#define _ISR_STARTADDRESS (SDRAM_END-0x100) //0x33ffff00
definepISR_RESET (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x0))// x33ffff00
#define pISR_UNDEF (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x4))// x33ffff04

如表1所示:

表1.二級(jí)中斷向量表