基于S3C2410A的U-Boot移植研究

Bootloader是嵌入式系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，它緊密地將軟硬件銜接在一起，對(duì)于一個(gè)嵌入式設(shè)備后續(xù)的軟件開(kāi)發(fā)至關(guān)重要。BootLoader還涉及到許多硬件相關(guān)的知識(shí)，對(duì)于普通的嵌入式開(kāi)發(fā)板，它又是不可跳過(guò)的步驟，所以做好它的移植工作是必須的，對(duì)于后續(xù)的開(kāi)發(fā)工作也是有益的。U-Boot是當(dāng)前比較流行、功能強(qiáng)大的BootLoader，它操作簡(jiǎn)便，可以支持多種體系結(jié)構(gòu)的處理器，同時(shí)提供了完備的命令體系。S3C2410是三星公司一款基ARM920T的嵌入式通用處理器。

1 嵌入式系統(tǒng)的軟件組成

1．1 系統(tǒng)的軟件組成

嵌入式的軟件系統(tǒng)主要由Bootloader、操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、應(yīng)用程序等組成。其中，Bootloader是介于硬件和操作系統(tǒng)之間的一層，其作用就好像PC機(jī)中的BIOS。對(duì)于一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，通常BootLoader是依賴(lài)于硬件而實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于不同類(lèi)型的嵌入式芯片、不同的操作系統(tǒng)和外圍接口都需要重新移植、修改和編譯Bootloader。

1．2 U-Boot分析

嵌入式Linux系統(tǒng)中常用的Bootloader引導(dǎo)程序有U-Boot，redboot，blob和vivi等，其中U-Boot遵循GPL條款的開(kāi)放源碼項(xiàng)目，功能最為強(qiáng)大；U-Boot對(duì)PowerPC系列處理器支持最豐富，同時(shí)還支持MIPS，x86，ARM，Nios，XScale等諸多常用系列的處理器。

2 U-Boot的啟動(dòng)分析

STage 1的代碼在CPU／arm920t／start．s中定義，它包括從系統(tǒng)上電后在0x00000000地址開(kāi)始執(zhí)行的部分。Stage 2的起始地址是在Stage1代碼中指定的。被復(fù)制到SDRAM后，就從第一階段跳到這個(gè)入口地址，開(kāi)始執(zhí)行剩余部分代碼。第二階段主要是對(duì)內(nèi)存的分配，對(duì)NAND FLASH以及對(duì)外圍設(shè)備的初始化，其代碼在lib-arm／board．C中。啟動(dòng)的流程分析如圖1所示。

(1)跳轉(zhuǎn)到C語(yǔ)言程序后，先定義初始化函數(shù)表，程序在lib-arm／board．e中，如下所示：

(2)初始化FLASH設(shè)備和顯示FLASH設(shè)備信息；

(3)初始化系統(tǒng)內(nèi)存分配函數(shù)；

(4)如果目標(biāo)系統(tǒng)擁有NAND設(shè)備，則初始化NAND設(shè)備；

(5)初始化顯示設(shè)備；

(6)初始化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，填寫(xiě)IP地址、MAC地址等信息；

(7)開(kāi)啟中斷處理；

(8)進(jìn)入命令循環(huán)，接收用戶(hù)從串口的命令輸入。

3 U-Boot的移植方法

本文選用交叉編譯環(huán)境arm-linux-gcc-2．95．3，選用U-Boot-1．1．4版本作為移植平臺(tái)，選用的是smdk2410的配置。

3．1 修改CPU／arm920t／start．S文件

Start．s是采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的U-Boot程序入口代碼，完成對(duì)底層硬件的初始化，其中有一個(gè)很重要的功能是從NAND FLASH中把Stage 2階段的代碼復(fù)制到SDRAM中。在此階段，涉及到對(duì)NANDFLASH的讀操作，在U-Boot中，沒(méi)有對(duì)NANDFLASH讀操作的驅(qū)動(dòng)，采用以下方法實(shí)現(xiàn)：

通過(guò)調(diào)用board／smdk2410／nand_read．C中的nand_read_11函數(shù)將Stage 2階段的代碼復(fù)制到ram中。

3．2 修改board／smdk2410目錄下文件

(1)增加對(duì)NANDFLASH的讀驅(qū)動(dòng)nand_read．c

(2)在smdk2410．C文件中添加對(duì)NANDFLASH初始化的程序

在此主要是對(duì)主板的GPIO的一些設(shè)置，并加上對(duì)NANDFLASH初始化程序。

(3)在Makefile文件中添加nand_read．C文件的編譯

OBJS：=smdk24 10．o FLASH．o nand_read．o

3．3 在include文件中設(shè)置NAND FLASH硬件參數(shù)

在／linux／mtd／nand_ids．h中設(shè)置參數(shù)：
 

'

3．4 編譯與運(yùn)行

進(jìn)入U(xiǎn)-Boot主目錄，重新編譯U-Boot代碼，運(yùn)行命令：

(1)查看交叉編譯器版本號(hào)

ARM-linux-gcc-v

(2)清除生成的連接

Make distclean

(3)編譯make smdk2410_cONfig

(4)make CROSS-COMPILE=arm-linux-編譯成功后，生成三個(gè)文件：

u-boot：ELF格式的文件，可被大多數(shù)Debug程序識(shí)別。

u-boot．bin：二進(jìn)制bin文件，純碎的U-Boot二進(jìn)制執(zhí)行代碼，不保存ELF格式與調(diào)試信息。

u-boot．srec：Motorola S-Record格式，可以通過(guò)串口下載到開(kāi)發(fā)板中。

將會(huì)得到的u-boot．bin文件借助于FLASH芯片燒寫(xiě)工具，通過(guò)JTAG口下載到目標(biāo)板以后，檢查U-Boot能否正常工作。若能從串口輸出正確的啟動(dòng)信息，則表明移植基本成功。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)分析U-Boot的代碼結(jié)構(gòu)和啟動(dòng)過(guò)程，并針對(duì)開(kāi)發(fā)板系統(tǒng)的硬件資源，實(shí)現(xiàn)了U-Boot的移植，并且能夠引導(dǎo)嵌入式Linux內(nèi)核和文件系統(tǒng)，為今后進(jìn)一步開(kāi)發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。