U-Boot在基于BF561的嵌入式Linux系统上的移植

 

1  引言

    嵌入式Linux系统常用的Boot Loader有arm-boot、redboot、U-Boot等。U-Boot (全称Universal Boot Loader)是当前比较流行的遵循GPL条件的开放源码项目。U-Boot具有源码公开的特点，开发人员可根据自身需要进行裁减；支持多种处理器和嵌入式操作系统内核；具有多种设备驱动源码：支持多种引导方式；具有功能强大且成熟、稳定等诸多优点。在嵌入式系统开发过程中广泛采用。U-Boot严重依赖于底层硬件，不同的CPU或嵌入式板及设备需要不同的U-Boot，因此，在嵌入式系统中建立通用的U-Boot是非常困难的，故U-Boot需针对开发版本量身定做。

2  开发平台

    系统的开发板硬件系统如图1所示。

 

图1　BF561开发板

    目标板以Blackfin嵌入式处理器BF561为核心，数据地址线复用到SDRAM、 Flash、USB、Ethernet，并通过FPGA实现逻辑控制。此外，将UART端口转换为RS232端口引出。其中SDRAM的地址为 0x00000000～0x02000000，Flash的地址为0x20000000～0x20300000。宿主机采用Window和 Suse10.0双操作系统，采用串行接口和以太网连接宿主机和目标板，程序先在宿主机上编译，然后下载至目标板上运行，目标板的终端被重定向到串行接口，由宿主机输出。

    开发环境的建立步骤如下：

    ⑴在宿主机上设置终端：大部分嵌入式系统在宿主机上大多都采用kermit或minaicom实现与目标板的通信，本系统采用inicom。minicom是Linux下一个类似于Windows超级终端的友好串口通信程序。在终端输入 bash#minicom-s进入minicom设置画面，设置串口波特率、有效数据位、停止位以及奇偶校验位分别为57600、8 bit、1位停止位以及无奇偶校验位等。

    ⑵安装交叉编译器：交叉编译是在一个架构下编译另外一个架构的目标文件。要从http：//blackfin.uclinux.org网站上下载Blackfin ToolChain，然后安装并修改环境变量PATH，使其包含ToolChain的安装目录。

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下可以看到选择交叉编译器为bfin-uclinux-gcc。

ifeq($(ARCH)，blackfin)

       CROSS_COMPILE = bfin-uclinux-gcc

3　U-Boot启动两阶段

    U-Boot代码一般分为stage1和stage2两大部分。stage1依赖于CPU体系结构如设备初始化代码，常用汇编语言编写以达到短小精悍，提高系统运行效率的目的。它主要包括cpu/bf561目录下的start.s。stage2一般采用C语言编写实现复杂功能，这样代码则具有更好的可读性和可移植性，主要包括lib blackfin/board.c文件和common/main.c文件中main_loop函数。

    stagel从CPU入口函数cpu/bf561/start.s开始，通常包含以下步骤，

    (1)基本硬件的初始化，为随后执行kernel准备好基本的硬件环境。包括：屏蔽所有中断，引导装载程序的执行过程中不必执行任何中断，中断屏蔽可通过写CPU的中断屏蔽寄存器或状态寄存器实现；设置CPU的速度和时钟频率，初始化pll；RAM初始化，初始化内存控制器的各个寄存器；初始化UART，向串口打印U-Boot的字符信息；关闭CPU内部指令，数据cache。

    (2) 为加载U-Boot的stage2准备RAM空间，通常将stage2置于整个RAM空间的最顶层1MB空间。

    (3)拷贝U-Boot的stage2到RAM。判断是否是Flash运行，如果是就将stage2的代码拷贝到TEXT BASE处。将stage2安排到RAM空间的最顶层1MB是较推荐的方法。

    (4)设置堆栈指针sp为C语言代码执行做好准备。

    (5)跳转到stage2的C语言代码入口点。

    stage2主要包括lib-blackfin/board.c中board_init_f、board_init_r函数以及common/main.C中main_loop函数。通常包含以下步骤：

    (1) 初始化此阶段需用的硬件设备，由board_init_f和board_init_r函数实现。

void board_init_f(ulong bootflag)

{……………

      init_IRQ()；          //初始化中断

      init_baudrate()；      //设置串口波特率

      serial_init()；         //设置串口工作方式

}

void board_init_r(gd_t*id，ulong dest_addr)

{……………

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

      for (；；)

         {main_loop()；    //设置延时时间，确定目标板是进入下载模式还是启动加载模式

}

}

    (2)内存映射检测。

    (3)加载内核并为内核设置启动参数。

    (4)调用内核。