在A(yíng)RMSYS上進(jìn)行uClinux內核移植的總結

1。簡(jiǎn)述

針對“如何在以S3C44B0X為核心的ARMSYS開(kāi)發(fā)板上建立uClinux內核移植”的一個(gè)總結，其內容包括對Bootloader的功能分析和uClinux2。4。24發(fā)行版內核基礎上針對S3C44B0X開(kāi)發(fā)板進(jìn)行修改的重點(diǎn)內容的逐一列舉。

2。Bootloader

2。1Bootloader概述

BootLoader就是在操作系統內核運行之前運行的一段程序。通過(guò)這段程序，我們可以初始化硬件設備、建立內存空間的映射圖，從而將系統的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適的狀態(tài)，以便為最終調用操作系統內核準備好正確的環(huán)境。因此，正確建立uClinux的移植的前提條件是具備一個(gè)與uClinux配套、易于使用的Bootloader。

ARMSYS開(kāi)發(fā)板提供了這樣一個(gè)uClinux專(zhuān)用的Bootloader，該Bootloader程序燒錄在系統的地址0x0處，每次上電即運行，能夠正確完成硬件系統的初始化和uClinux的引導。

理論上，uClinux引導時(shí)并非一定需要一個(gè)獨立于內核的Bootloader。然而，將Bootloader與內核分開(kāi)設計能夠使軟件架構更加清晰，也有助于靈活地支持多種引導方式，實(shí)現一些有用的輔助功能。

ARMSYS提供的Bootloader的主要任務(wù)可以概括如下：

1．硬件初始化；

2。從主機下載新的內核映像和文件系統映像；

3。燒寫(xiě)NorFlash和Nandflash；

4。加載uClinux內核映像并啟動(dòng)運行；

5。提供串行超級終端上的人機操作界面。

2。2存儲空間分布

Bootloader采用默認的存儲空間分布地址來(lái)加載uClinux內核、文件系統，并按照正確引導uClinux的運行。在A(yíng)RMSYS的Bootloader中，默認的存儲空間分布如下表：

內容起始地址存儲介質(zhì)

Bootloader程序空間0x00000000Flash

壓縮內核映像0x00010000Flash

ROM文件系統映像0x000e0000Flash

內核運行地址0x0c008000SDRAM

壓縮內核解壓地址0x0c100000SDRAM

文件系統加載0x0c700000SDRAM

這個(gè)存儲空間的分配方式也不是固定不變的，可以通過(guò)修改Bootloader中的相關(guān)代碼來(lái)改變。

2。3Bootloader的工作

完整的Bootloader引導流程可描述如下：

硬件初始化階段一

◎硬件初始化；

◎復制二級中斷異常矢量表；

◎初始化各種處理器模式；

◎復制RO和RW，清零ZI(跳轉到C代碼入口函數)。

硬件初始化階段二

◎初始化本階段使用到的硬件設備；

◎建立人機界面；

◎實(shí)現映像文件的下載和燒錄工具；

◎實(shí)現映像文件的加載和運行工具。

下面對上述各步驟進(jìn)行逐一說(shuō)明，并對與uClinux相關(guān)的內容詳細加以說(shuō)明。

2。3。1硬件初始化

板子上電或復位后，程序從位于地址0x0的ResetExceptionVector處開(kāi)始執行，因此需要在這里放置Bootloader的第一條指令：bResetHandler，跳轉到標號為ResetHandler處進(jìn)行第一階段的硬件初始化，主要內容為：關(guān)WatchdogTimer，關(guān)中斷，初始化PLL和時(shí)鐘，初始化存儲器控制器。比較重要的是PLL的輸出頻率要計算正確，ARMSYS中把它設置為64MHz；這實(shí)際上就是處理器的工作主頻，這個(gè)時(shí)間參數在第二階段計算SDRAM的刷新計數值和UART的波特率等參數時(shí)還要用到。

2。3。2建立二級異常中斷矢量表

異常中斷矢量表（ExceptionVectorTable）是Bootloader與uClinux內核發(fā)生聯(lián)系關(guān)鍵的地方之一。即使uClinux內核已經(jīng)得到處理器的控制權運行，一旦發(fā)生中斷，處理器還是會(huì )自動(dòng)跳轉到從0x0地址開(kāi)始的第一級異常中斷矢量表中的某個(gè)表項（依據于中斷類(lèi)型）處讀取指令運行。

在編寫(xiě)Bootloader時(shí)，地址0x0處的一級異常中斷矢量表只需簡(jiǎn)單地包含向二級異常中斷矢量表的跳轉指令就可以。這樣，就能夠正確地將發(fā)生的事件交給uClinux的中斷處理程序來(lái)處理。對于uClinux內核，它在RAM空間中基地址為0xc000000處建立了自己的二級異常中斷矢量表，因此，Bootloader的第一級異常中斷矢量表如下所示：

bResetHandler;ResetHandler

ldrpc，=0x0c000004;UndefinedInstructionHandler

ldrpc，=0x0c000008;SoftwareInterruptHandler

ldrpc，=0x0c00000c;PrefetchAbortHandler

ldrpc，=0x0c000010;DataAbortHandler

b。

ldrpc，=0x0c000018;IRQHandler

ldrpc，=0x0c00001c;FIQHandler

LTORG

如果在Bootloader執行的全過(guò)程中都不必響應中斷，那么上面的設置已能滿(mǎn)足要求。但在我們的ARMSYS上提供了USB下載器，需要用到中斷，那么Bootloader必須在同樣的地址（0xc000000）處配置自己的二級異常中斷矢量表，以便同uClinux兼容。這張表事先存放在FlashMemory里，引導過(guò)程中由Bootloader將其復制到RAM地址0x0C000000，存放矢量表：

;IRQ==theprogramputthisphraseto0xc000000

ExceptionHanlderBegin

b。

ldrpc，MyHandleUndef;HandlerUndef

ldrpc，MyHandleSWI;HandlerSWI

ldrpc，MyHandlePabort;HandlerPabort

ldrpc，MyHandleDabort;HandlerDAbort

b。;HandlerReserved

ldrpc，MyHandleIRQ;HandlerIRQ

ldrpc，MyHandleFIQ;HandlerFIQ

MyHandleUndefDCDHandleUndef;reserveaword(32bit)

MyHandleSWIDCDHandleSWI

MyHandlePabortDCDHandlePabort

MyHandleDabortDCDHandleDabort

MyHandleIRQDCDHandleIRQ

MyHandleFIQDCDHandleFIQ

ExceptionHanlderEnd

建立二級矢量表：

;****************************************************

;*SetupIRQhandler*

;****************************************************

ldrr0，=(_IRQ_BASEADDRESS+0x100)

ldrr2，=_IRQ_BASEADDRESS

addr3，r0，#0x100

0

CMPr0，r3

STRCCr2，[r0]，#4;cc：Carryclear;saveR2toR0address，R0=R0+4。

BCC%B0

ldrr1，=_IRQ_BASEADDRESS

ldrr0，=ExceptionHanlderBegin;ifthereisn't'subspc，lr，#4'at0x18，0x1c

ldrr3，=ExceptionHanlderEnd

0

CMPr0，r3;putthevectortableat_IRQ_BASEADDRESS(0xc000000)

LDRCCr2，[r0]，#4

STRCCr2，[r1]，#4

BCC%B0

ldrr1，=DIsrIRQ;puttheIRQjudgeprogramat_IRQ_BASEADDRESS+0x80(0xc000080)

ldrr0，=IsrIRQ;ifthereisn't'subspc，lr，#4'at0x18，0x1c

ldrr3，=IsrIRQEnd

0

CMPr0，r3

LDRCCr2，[r0]，#4

STRCCr2，[r1]，#4

BCC%B0

ldrr1，=MyHandleIRQ;MyHandleIRQpointtoDIsrIRQ

ldrr0，=ExceptionHanlderBegin

ldrr4，=_IRQ_BASEADDRESS;

subr0，r1，r0

addr0，r0，r4

ldrr1，=DIsrIRQ

strr1，[r0]

定義Handlexxx：

^(_IRQ_BASEADDRESS)

HandleReset#4

HandleUndef#4

HandleSWI#4

HandlePabort#4

HandleDabort#4

HandleReserved#4

HandleIRQ#4

HandleFIQ#4

^(_IRQ_BASEADDRESS+0x80)

DIsrIRQ#4

;IntVectorTable

^(_IRQ_BASEADDRESS+0x100)

HandleADC#4

HandleRTC#4

HandleUTXD1#4

HandleUTXD0#4

HandleSIO#4

HandleIIC#4

HandleURXD1#4

HandleURXD0#4

HandleTIMER5#4

HandleTIMER4#4

HandleTIMER3#4

HandleTIMER2#4

HandleTIMER1#4

HandleTIMER0#4

HandleUERR01#4

HandleWDT#4

HandleBDMA1#4

HandleBDMA0#4

HandleZDMA1#4

HandleZDMA0#4

HandleTICK#4

HandleEINT4567#4

HandleEINT3#4

HandleEINT2#4

HandleEINT1#4

HandleEINT0#4

將異常中斷矢量重構到SDRAM，這樣的好處就是可以在其它的功能程序內對中斷處理程序的地址任意賦值。為此，我們在44b。h文件中定義：

/*ISR*/

#definepISR_RESET(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x0))

#definepISR_UNDEF(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x4))

#definepISR_SWI(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x8))

#definepISR_PABORT(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0xc))

#definepISR_DABORT(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x10))

#definepISR_RESERVED(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x14))

#definepISR_IRQ(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x18))

#definepISR_FIQ(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x1c))

#definepISR_ADC(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x100))//0x20))

#definepISR_RTC(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x104))//0x24))

#definepISR_UTXD1(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x108))//0x28))

#definepISR_UTXD0(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x10c))//0x2c))

#definepISR_SIO(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x110))//0x30))

#definepISR_IIC(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x114))//0x34))

#definepISR_URXD1(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x118))//0x38))

#definepISR_URXD0(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x11c))//0x3c))

#definepISR_TIMER5(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x120))//0x40))

#definepISR_TIMER4(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x124))//0x44))

#definepISR_TIMER3(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x128))//0x48))

#definepISR_TIMER2(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x12c))//0x4c))

#definepISR_TIMER1(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x130))//0x50))

#definepISR_TIMER0(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x134))//0x54))

#definepISR_UERR01(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x138))//0x58))

#definepISR_WDT(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x13c))//0x5c))

#definepISR_BDMA1(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x140))//0x60))

#definepISR_BDMA0(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x144))//0x64))

#definepISR_ZDMA1(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x148))//0x68))

#definepISR_ZDMA0(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x14c))//0x6c))

#definepISR_TICK(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x150))//0x70))

#definepISR_EINT4567(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x154))//0x74))

#definepISR_EINT3(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x158))//0x78))

#definepISR_EINT2(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x15c))//0x7c))

#definepISR_EINT1(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x160))//0x80))

#definepISR_EINT0(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x164))//0x84))

例如，我們要使用到Exint4567中斷，定義好中斷處理程序Meint4567Isr()后，僅需要一條語(yǔ)句：

pISR_EINT4567=(int)MEint4567Isr;

就能使中斷發(fā)生后正確跳轉到我們編寫(xiě)的處理程序上。