U-Boot在基于BF561的嵌入式Linux系統(tǒng)上的移植

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1? 引言

????嵌入式Linux系統(tǒng)常用的Boot Loader有arm-boot、redboot、U-Boot等。U-Boot (全稱Universal Boot Loader)是當(dāng)前比較流行的遵循GPL條件的開放源碼項(xiàng)目。U-Boot具有源碼公開的特點(diǎn)，開發(fā)人員可根據(jù)自身需要進(jìn)行裁減；支持多種處理器和嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核；具有多種設(shè)備驅(qū)動(dòng)源碼：支持多種引導(dǎo)方式；具有功能強(qiáng)大且成熟、穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)。在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中廣泛采用。U-Boot嚴(yán)重依賴于底層硬件，不同的CPU或嵌入式板及設(shè)備需要不同的U-Boot，因此，在嵌入式系統(tǒng)中建立通用的U-Boot是非常困難的，故U-Boot需針對(duì)開發(fā)版本量身定做。

2? 開發(fā)平臺(tái)

????系統(tǒng)的開發(fā)板硬件系統(tǒng)如圖1所示。

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圖1　BF561開發(fā)板

????目標(biāo)板以Blackfin嵌入式處理器BF561為核心，數(shù)據(jù)地址線復(fù)用到SDRAM、 Flash、USB、Ethernet，并通過FPGA實(shí)現(xiàn)邏輯控制。此外，將UART端口轉(zhuǎn)換為RS232端口引出。其中SDRAM的地址為 0x00000000～0x02000000，F(xiàn)lash的地址為0x20000000～0x20300000。宿主機(jī)采用Window和 Suse10.0雙操作系統(tǒng)，采用串行接口和以太網(wǎng)連接宿主機(jī)和目標(biāo)板，程序先在宿主機(jī)上編譯，然后下載至目標(biāo)板上運(yùn)行，目標(biāo)板的終端被重定向到串行接口，由宿主機(jī)輸出。

????開發(fā)環(huán)境的建立步驟如下：

????⑴在宿主機(jī)上設(shè)置終端：大部分嵌入式系統(tǒng)在宿主機(jī)上大多都采用kermit或minaicom實(shí)現(xiàn)與目標(biāo)板的通信，本系統(tǒng)采用inicom。minicom是Linux下一個(gè)類似于Windows超級(jí)終端的友好串口通信程序。在終端輸入 bash#minicom-s進(jìn)入minicom設(shè)置畫面，設(shè)置串口波特率、有效數(shù)據(jù)位、停止位以及奇偶校驗(yàn)位分別為57600、8 bit、1位停止位以及無奇偶校驗(yàn)位等。

????⑵安裝交叉編譯器：交叉編譯是在一個(gè)架構(gòu)下編譯另外一個(gè)架構(gòu)的目標(biāo)文件。要從http：//blackfin.uclinux.org網(wǎng)站上下載Blackfin ToolChain，然后安裝并修改環(huán)境變量PATH，使其包含ToolChain的安裝目錄。

bash# rpm–Uvh blackfin-toolchain-06r1-4.i386.rpm

bash$ export PATH=$PATH：/opt/uClinux/bfin-uclinux/ bin

在U-Boot-1.1.3/Makefile下可以看到選擇交叉編譯器為bfin-uclinux-gcc。

ifeq($(ARCH)，blackfin)

?????? CROSS_COMPILE = bfin-uclinux-gcc

3　U-Boot啟動(dòng)兩階段

????U-Boot代碼一般分為stage1和stage2兩大部分。stage1依賴于CPU體系結(jié)構(gòu)如設(shè)備初始化代碼，常用匯編語言編寫以達(dá)到短小精悍，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率的目的。它主要包括cpu/bf561目錄下的start.s。stage2一般采用C語言編寫實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能，這樣代碼則具有更好的可讀性和可移植性，主要包括lib blackfin/board.c文件和common/main.c文件中main_loop函數(shù)。

????stagel從CPU入口函數(shù)cpu/bf561/start.s開始，通常包含以下步驟，

????(1)基本硬件的初始化，為隨后執(zhí)行kernel準(zhǔn)備好基本的硬件環(huán)境。包括：屏蔽所有中斷，引導(dǎo)裝載程序的執(zhí)行過程中不必執(zhí)行任何中斷，中斷屏蔽可通過寫CPU的中斷屏蔽寄存器或狀態(tài)寄存器實(shí)現(xiàn)；設(shè)置CPU的速度和時(shí)鐘頻率，初始化pll；RAM初始化，初始化內(nèi)存控制器的各個(gè)寄存器；初始化UART，向串口打印U-Boot的字符信息；關(guān)閉CPU內(nèi)部指令，數(shù)據(jù)cache。

????(2) 為加載U-Boot的stage2準(zhǔn)備RAM空間，通常將stage2置于整個(gè)RAM空間的最頂層1MB空間。

????(3)拷貝U-Boot的stage2到RAM。判斷是否是Flash運(yùn)行，如果是就將stage2的代碼拷貝到TEXT BASE處。將stage2安排到RAM空間的最頂層1MB是較推薦的方法。

????(4)設(shè)置堆棧指針sp為C語言代碼執(zhí)行做好準(zhǔn)備。

????(5)跳轉(zhuǎn)到stage2的C語言代碼入口點(diǎn)。

????stage2主要包括lib-blackfin/board.c中board_init_f、board_init_r函數(shù)以及common/main.C中main_loop函數(shù)。通常包含以下步驟：

????(1) 初始化此階段需用的硬件設(shè)備，由board_init_f和board_init_r函數(shù)實(shí)現(xiàn)。

void board_init_f(ulong bootflag)

{……………

????? init_IRQ()；????????? //初始化中斷

????? init_baudrate()；????? //設(shè)置串口波特率

????? serial_init()；???????? //設(shè)置串口工作方式

}

void board_init_r(gd_t*id，ulong dest_addr)

{……………

????? size = flash_init()；??? //Flash 初始化……………

????? for (；；)

???????? {main_loop()；??? //設(shè)置延時(shí)時(shí)間，確定目標(biāo)板是進(jìn)入下載模式還是啟動(dòng)加載模式

}

}

????(2)內(nèi)存映射檢測。

????(3)加載內(nèi)核并為內(nèi)核設(shè)置啟動(dòng)參數(shù)。

????(4)調(diào)用內(nèi)核。

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