U-Boot在MPC8265平臺上的移植與分析

系統處理器啟動(dòng)時(shí)，首先執行一個(gè)預定地址處的指令，通常這個(gè)位置是只讀內存，存放系統初始化或引導程序，其功能是執行CPU初始化并配置其他硬件，然后copy操作系統到RAM中。
在嵌入式Linux系統中，這些工作由Bootloacler(引導加載程序)完成，它是在嵌入式系統CPU加電復位和進(jìn)入操作系統之前運行的代碼，主要用于完成由硬件啟動(dòng)到操作系統啟動(dòng)的過(guò)渡，為操作系統提供基本的運行環(huán)境，如初始化CPU、堆棧、存儲器系統等，其數值必須要符合用戶(hù)的硬件配置，并且按特定順序寫(xiě)入。嵌入式Linux系統的引導、配置甚至應用程序的運行都與Bootloader有關(guān)。
Bootloader源代碼與CPU的內核結構和嵌入式設備的板級配置有關(guān)，必須根據具體的系統設計要求進(jìn)行移植。目前，開(kāi)源社團已經(jīng)發(fā)展了多種引導Linux內核的bootloader，比如PowerPC體系的U-Boot、miniBoot，ARM體系的blob，Intel x32體系的gurb、openBIOS等。
以MPC8265微處理器和嵌入式Linux為背景，針對性地提出U-Boot的移植方法并進(jìn)行分析研究，此方法可廣泛用于基于MPC282xx系列處理器的嵌入式Linux系統應用開(kāi)發(fā)中。

1 U-Boot引導加載程序
1．1 U-Boot簡(jiǎn)介
U-Boot(Universal Boot Loader)是遵循GPL條款的開(kāi)放源碼項目。它支持多種嵌入式處理器，如ARM、PowerPC、MIPS等，也支持Linux、VxWorks、QNX、RTEMS、ARTOS、LynxOS等多種嵌入式操作系統。這2個(gè)特點(diǎn)正是U-Boot項目的開(kāi)發(fā)目標，即支持盡可能多的嵌入式處理器和嵌入式操作系統。
U-Boot支持的主要功能如下：1)系統引導：支持NFS掛載、從Flash中引導(壓縮或非壓縮)系統內核；RAMDISK(壓縮或非壓縮)形式的根文件系統；2)強大的操作系統接口功能，可靈活設置、傳遞多個(gè)關(guān)鍵參數給操作系統，適合系統在不同開(kāi)發(fā)階段的調試要求與產(chǎn)品發(fā)布：3)支持目標板環(huán)境參數多種存儲方式(如Flash、NVRAM、EEPROM)；4)CRC32校驗，可校驗Flash中內核、RAMDISK鏡像文件是否完好；5)設備驅動(dòng)：串口、SDRAM、Flash、以太網(wǎng)、LCD、NVRAM、EEP-ROM、鍵盤(pán)、USB、PCMCIA、PCI、RTC等驅動(dòng)支持；6)上電自檢功能：SDRAM、Flash自動(dòng)檢測，SDRAM故障檢測，CPU型號。
1．2 U-Boot主要目錄結構
U-Boot源代碼采用高度模塊化的編程方式，便于在不同的硬件平臺上移植。U-Boot源代碼包含多個(gè)目錄，其中與移植相關(guān)的主要有：1)board：目標板相關(guān)文件，存放U-Boot支持的所有目標板的子目錄。目標板上大部分資源的初始化代碼就在這個(gè)文件夾中，如SDRAM、Flash驅動(dòng)；2)common：獨立于處理器體系結構的通用代碼，實(shí)現U-Boot各種公共命令的C文件；3)cpu：存放U-Boot支持的各類(lèi)型CPU的相關(guān)文件，主要是初始化執行環(huán)境，比如mpc8260子目錄包含串口、網(wǎng)口、LCD驅動(dòng)及中斷初始化等文件；4)drivers：通用設備的驅動(dòng)程序，如CFI flash驅動(dòng)；5)fs：U-Boot支持的文件系統，如ext2、cramfs、fat、fdos、jffs2和registerfs等；6)net：與網(wǎng)絡(luò )功能有關(guān)的文件，如B00TP、TFTP、RARP和NFS相關(guān)代碼；7)include：存放頭文件。子目錄include／configs下與目標板相關(guān)的配置頭文件是移植過(guò)程中經(jīng)常要修改的文件，可配置目標板的各項參數(如波特率、引導啟動(dòng)參數等)。還有對各種硬件平臺支持的匯編文件、系統的配置文件和對文件系統支持的文件。U-Boot源代碼可以從DENX的網(wǎng)站(http：／／www．denx．de)下載，本文使用的版本是U-Boot-1．2．0。

2 U-Boot的運行流程
U-Boot的運行流程如圖1所示，目標板上電，啟動(dòng)MPC8265存儲控制器CS0有效，選中Flash，CPU地址線(xiàn)上輸出硬件復位中斷向量對應的地
址，此時(shí)執行第1條指令，對應＼cpu＼mpc8260＼start．S中的_start：開(kāi)始執行。完成CPU本身基本的初始化后，初始化CPU內部寄存器，設置IMMR、ICTRL等。然后跳轉到＼cpu＼mpc8260＼cpu_init．c的函數cpu_init_f處，進(jìn)行CPU的底層初始化，主要設置watchdog、SIUMCR寄存器、PIT、鎖相環(huán)、系統定時(shí)器、存儲控制器和CPM等。從start．S中跳轉到＼lib_ppe＼board．c的函數board_init_f處，實(shí)現目標板上的第1次初始化，完成SMC初始化和一些硬件測試，尤其是RAM初始化，并分配內存空間，保存板級信息，準備在RAM中重定向U-Boot代碼。完成后，跳轉到start．S中的函數relocate_code()處，重定向代碼，將U-Boot代碼搬至SDRAM工作，開(kāi)始在RAM中運行。然后跳轉到board．c文件的函數board_init_r()處，執行板上的第2次初始化，主要完成一些數據結構、高端模塊及系統設備的相關(guān)初始化。最后，U-Boot執行board_init_r()中的函數main_loop()，根據用戶(hù)從控制臺的輸入，完成預先設定的工作。