采用S3C2440A的嵌入式U-BOOT千兆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

U—BooT支持網(wǎng)絡(luò)功能，在下載操作系統(tǒng)內(nèi)核和大的文件系統(tǒng)時，比其它不支持網(wǎng)絡(luò)的引導(dǎo)加載程序速度更快、更方便。目前U—BOOT僅支持10M／100M的網(wǎng)絡(luò)功能，隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，千兆網(wǎng)絡(luò)功能必將大量應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)中。本文介紹了一種讓U—BOOT支持千兆網(wǎng)絡(luò)功能的方法，可以使U—BOOT功能更加強(qiáng)大，使用更加方便。

U—BOOT簡介

U—BOOT的全稱是Universal Boot Loader，它遵循GPL條款的開放源碼項(xiàng)目，支持多種處理器，如ARM、PowerPC、MIPS等，也支持Linux、VxWorks、QNX、RTEMS、ARTOS、LynxOS等嵌入式操作系統(tǒng)。

U-BOOT包含兩種不同的工作模式：啟動加載模式和下載模式。啟動加載模式也稱為自主模式，即U—BOOT從目標(biāo)機(jī)上的某個固態(tài)存儲設(shè)備上將操作系統(tǒng)加載到RAM中運(yùn)行，這種模式是U—BOOT的正常工作模式。下載模式就是在開發(fā)或生產(chǎn)過程中，U—BOOT通過網(wǎng)絡(luò)連接等通信手段從主機(jī)下載操作系統(tǒng)內(nèi)核和文件系統(tǒng)等到目標(biāo)機(jī)的RAM中，然后再寫到目標(biāo)機(jī)上的FLASH類固態(tài)存儲設(shè)備中。U—BOOT允許用戶在這兩種工作模式間進(jìn)行切換，系統(tǒng)啟動時會延時等待一段時間，如果這時用戶沒有按鍵，U—BOOT就默認(rèn)進(jìn)入啟動加載模式。

U—BOOT代碼采用一種高度模塊化的編程方式，可以很方便地在不同的硬件平臺上進(jìn)行移植。U—BOOT下包含多個目錄，如圖1所示。其中BOARD目錄下存放了所有其支持的目標(biāo)板子目錄，比如BOARD／SMDK2440/就是本文將要用到的目標(biāo)板；COMMON目錄是與體系結(jié)構(gòu)無關(guān)的文件，實(shí)現(xiàn)各種命令的C文件；CPU目錄存放了其支持的CPU類型，比如arm920t、mips、mpc8260和nios等，每個特定的子目錄中都包括cpu．c和interrupt．c、start．s；DRIVERS目錄存放了各種外設(shè)接口的驅(qū)動程序，其中就包含本文用到的千兆網(wǎng)絡(luò)的驅(qū)動程序；FS目錄存放了一些文件系統(tǒng)，U—BOOT現(xiàn)在支持cramfs、fat、fdos、jffs2和registerfs；net目錄存放的是與網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的代碼，BOOTP協(xié)議、TFTP協(xié)議、RARP協(xié)議和NFS文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，INCLUDE目錄存放了一些相關(guān)頭文件，還有對各種硬件平臺支持的匯編文件、系統(tǒng)的配置文件和對文件系統(tǒng)支持的文件。



硬件平臺

本文使用的硬件平臺是基于S3C2440A的開發(fā)板和基于非PCI千兆以太網(wǎng)控制芯片AX88180的嵌入式網(wǎng)卡，如圖2所示。S3C2440A是ARM920T核的16／32位RISC嵌入式微處理器，運(yùn)行頻率高達(dá)500MHz，開發(fā)板上有64M NAND閃存、64M SDRAM；網(wǎng)卡由MAC芯片AX88180、PHY芯片88E1111、RJ45等電路組成；S3C2440A目標(biāo)板與網(wǎng)卡之間采用目標(biāo)板32位擴(kuò)展總線相連接，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時也可以將這兩部分設(shè)計(jì)在同一塊板上。




驅(qū)動程序

在U-BOOT中嵌入千兆網(wǎng)絡(luò)功能需要設(shè)計(jì)千兆網(wǎng)卡驅(qū)動程序，并在U—BOOT中進(jìn)行移植，在相應(yīng)的硬件平臺上實(shí)現(xiàn)通過千兆網(wǎng)口下載等功能。網(wǎng)卡驅(qū)動程序主要由初始化程序eth_init(bd_t*bd)、關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)設(shè)備程序eth_halt(void)、發(fā)送數(shù)據(jù)包程序eth_send(volatilevoid*packet，intlength)、接收數(shù)據(jù)包程序inteth_rx(void)等組成。初始化程序的工作主要是配置和初始化硬件，在初始化程序里可以完成對網(wǎng)絡(luò)控制芯片AX88180和PHY芯片的配置，比如將接口設(shè)置為1000Mbps、全雙工模式等。數(shù)據(jù)發(fā)送就是將上層協(xié)議打包好的數(shù)據(jù)放在發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，然后由網(wǎng)卡發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上；數(shù)據(jù)接收就是在網(wǎng)卡接收到網(wǎng)絡(luò)傳來的數(shù)據(jù)包產(chǎn)生中斷后，從緩沖區(qū)將數(shù)據(jù)取出交給上層協(xié)議程序進(jìn)行解包處理。中斷服務(wù)程序處理網(wǎng)卡發(fā)送數(shù)據(jù)包后、接收到數(shù)據(jù)包后產(chǎn)生的中斷以及PHY產(chǎn)生的中斷等。

網(wǎng)卡初始化程序如下：

int eth_init(bd_t*bd)
{
memset(&axlocal，0，sizeof(AX88180_PRIVATE))；
RESET_MAC；
DISABLE_INTERRUPT；
WRITE_MACREG(CMD，WAKEMOD)；
tmp16=bd-＞bi_enetaddr；
macid0_val=(tmp16＜＜8) │ bd＞bi_enetaddr[0]；
tmp16=bd-＞bi_enetaddr；
macid1_val=(tmp16＜＜8)│ bd＞bi_enetaddr；
tmp16=bd-＞bi_enetaddr；
macid2_val=(tmpl6＜＜8)│ bd＞bi_enetaddr；
WRITE_MACREG(MACID0，macid0_val)；
WRITE_MACREG(MACID1，macid1_val)；
WRITE_MACREG(MACID2，macid2_val)；[!--empirenews.page--]
ax88180_PHY_initial()；
ax88180_meida_config()；
WRITE_MACREG(RXFILTER，DEFAULT_RXFILTER)；
INT TXRX VARIABLES；
READ_MACREG(ISR，tmp_regval)；
PRINTK(INIT_MSG,”ax88180；The interrupt status="0x"％081x＼n”．tmp_regval)；
if(tmp_regval)
WRITE_MACREG(ISR，tmp_regval)；
WRITE_MACREO(CMD，RXEN │ TXEN │ WAKEMOD)；
return0；}

驅(qū)動移植

驅(qū)動移植是在基于S3C2440A硬件平臺的U—BooT中添加驅(qū)動程序代碼和相關(guān)配置，具體如下：

1．在drivers／目錄中添加網(wǎng)口設(shè)備驅(qū)動程序ax88180．c和ax88180．h。

2．在lib_arm／board．C中相應(yīng)位置(參考CS8900)添加如下代碼：

#ifdef CONFIG_DRIVER_AX88180
extern Void ax88180_get_enetaddr(uchar*addr)；
#endif
#ifdef CONFIG_DRIVER_AX88180
ax88180_get_enetaddr(gd一＞bd＞bi_enetaddr)；
#endif

3．在include/configs/smdk2440．h中相應(yīng)位置(參考CS8900)添加如下代碼：

#define CONFIG_DRIVER_AX88180 1 #define AX88180_BASE
Ox08000000

4．最后在drivers／Makefile中加入ax88180．o，重新編譯生成U—BooT即可。

結(jié)語

U-BOOT廣泛應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)中，本文闡述的方法可以使U-BOOT功能更強(qiáng)大、使用更方便，文中介紹的硬件平臺給嵌入式系統(tǒng)千兆網(wǎng)絡(luò)功能的設(shè)計(jì)提供了一定的指導(dǎo)。本設(shè)計(jì)雖然基于S3C2440A平臺，對其它類似的系統(tǒng)也有很好的借鑒作用，本文介紹的方法已經(jīng)在產(chǎn)品中得到應(yīng)用，效果良好。