U-Boot在S3C44B0上的移植方法

Bootloader 給嵌入式操作系統(tǒng)提供板上硬件資源信息，并進(jìn)一步加載、引導(dǎo)嵌入式操作系統(tǒng)。由于Bootloader 的功能直接與CPU和微處理器系統(tǒng)相關(guān)，所以不同的CPU體系將需要不同的Bootload-er。除了依賴于CPU的體系結(jié)構(gòu)外，Bootloader 實際上也依賴于具體的嵌入式板級設(shè)備的配置。也就是說，對于兩塊不同的嵌入式板，即使它們使用同一種CPU 構(gòu)建，要想讓運行在其中一塊上的Bootloader程序也能運行在另一板子上，通常也都需要修改Bootloader 的源程序。

本文作者使用基于ARM7TDMI 核的S3C44B0微處理器構(gòu)建的嵌入式開發(fā)板，附有嵌入式開發(fā)必須的一些板上硬件資源，針對性地提供了Bootloader的移植方法，可以應(yīng)用在基于ARM7 系列處理器的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)中。

U-Boot 運行及移植條件分析

嵌入式系統(tǒng)的硬件部分不可能是完全一致的，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，一般采用對基本符合硬件體系要求的現(xiàn)有引導(dǎo)程序進(jìn)行修改，然后加以應(yīng)用的方法設(shè)計引導(dǎo)程序，這就是引導(dǎo)程序的移植。

在移植操作前，需要完成兩個工作，一個是尋找一個比較適合的引導(dǎo)程序，另一個就是對所要移植的軟件進(jìn)行分析，結(jié)合已有硬件系統(tǒng)，找出移植的條件。本文選擇U-Boot 作為引導(dǎo)程序，移植工作就是使原有的U-Boot 能夠在本文給定的硬件系統(tǒng)中運行。

U- Boot是德國DENX小組開發(fā)的用于多種嵌入式CPU的Bootloader引導(dǎo)程序，支持PowPC、ARM、MIPS、m68 K 等多種處理器平臺，易于裁剪和調(diào)試。U-Boot 遵循GPL (通用公共許可) 公約，完全開放源代碼。U-Boot 主要特性如表1所列。



U-Boot 運行分析

U-Boot 的啟動過程主要分為兩個階段，即stage1 和stage2。
stage1用匯編語言編寫，通常是與CPU的體系結(jié)構(gòu)有關(guān)，如設(shè)備初始化代碼等，在start.S中實現(xiàn)。
stage2為C 語言程序，用來加載操作系統(tǒng)內(nèi)核，具有可讀性和可移植性，是由board.c中的start-armboot() 函數(shù)來實現(xiàn)。U-Boot的stage1如圖1 所示。

圖1 　U-Boot stage1 初始化過程

stage2 包括以下步驟；①初始化本階段要使用到的硬件設(shè)備; ②檢測系統(tǒng)內(nèi)存映射; ③將kernel映像和根文件系統(tǒng)映像從FLASH上讀到RAM空間中; ④為內(nèi)核設(shè)置啟動參數(shù); ⑤調(diào)用內(nèi)核。在調(diào)試階段，操作系統(tǒng)內(nèi)核是通過U-Boot下載到SDRAM中，調(diào)試完畢可以將內(nèi)核燒寫到FLASH中。本文選用的內(nèi)核是u Clinux，在FLASH 中的分布如圖2 所示，這些地址可以通過修改include/ con2figs/ smdk4110.h 文件進(jìn)行配置。內(nèi)核運行時的RAM地址必須與u Clinux配置的運行地址相一致。由于FLASH的存儲空間有限，存放在FLASH中的u Clinux核心是經(jīng)過壓縮的。U-Boot將壓縮的u2Clinux kernel加載到SDRAM 地址0x0C300000如圖3所示，如果選擇啟動u Clinux，則壓縮的u Clin2ux核將自解壓到0x0C008000，然后再跳轉(zhuǎn)到該處并開始運行。

圖 3中0x0C100000是U-Boot將自身的stage2的代碼復(fù)制到SDRAM的起始地址，0x0C700000是默認(rèn)的Load地址空間，用于 U-Boot的升級與調(diào)試，在需要升級或修改U-Boot時，將更新的U-Boot映像加載到這里，然后通過原有的U-Boot從SDRAM燒寫到 FLASH覆蓋原來的U-Boot，這樣可以減少燒寫FLASH 的次數(shù)。

移植條件分析

移植操作的目的，是為了在嵌入式開發(fā)板上用于引導(dǎo)嵌入式操作系統(tǒng)u Clinux 及其應(yīng)用。

根據(jù)Bootloader 運行的分析結(jié)果，把Bootloader可移植條件分為如下兩種情況。

(1) 硬件資源完全支持條件。在完全不改變U-Boot程序源代碼的條件下，選用U-Boot程序完全支持的嵌入式微處理器，并且選用U-Boot完全支持的主板配置資源。基本移植條件即是通過分析U-Boot下的board目錄和cpu目錄，訂制開發(fā)板，使開發(fā)板的配置與之相適應(yīng)，但是這種情況與實際開發(fā)不太吻合。