基于A(yíng)RM9上linux系統的bootloader設計

1．引言

在嵌入式開(kāi)發(fā)中其中不可避免的一環(huán)就是bootloader的設計[1]，它統籌軟硬件資源，使得資源最優(yōu)配置，嵌入式系統對功耗，性能，以及成本要求很苛刻，它要求在達到用戶(hù)要求的前提下把成本和資源利用降為最低，Booloader不是驅動(dòng)開(kāi)發(fā)的一部分，但一個(gè)好的booloader可以決定該產(chǎn)品在市場(chǎng)上的成敗[2]。

采用Samsung公司的ARM920T[3]處理器與Linux2.4.18嵌入式操作系統，根據處理速度和效率的不同采用分階段實(shí)現的方法，在具體實(shí)現時(shí)不拘泥于該處理器和操作系統版本，使之更有普遍性和通用性。

2．bootloader概述

引導加載程序bootloader是系統加電后運行的第一段代碼[4]，功能類(lèi)似pc機的BIOS，在A(yíng)RM中一般都是位于地址0x00000000,這段代碼可以實(shí)現初始化硬件設備，建立內存空間映射圖，從而將系統的軟硬件帶到一個(gè)合適的狀態(tài)，以便最終為調用操作系統內核和用戶(hù)應用程序準備好正確的環(huán)境。

Bootloader的啟動(dòng)可以單階段也可以多階段，為了方便移植和增加系統的執行效率一般分為兩個(gè)階段stage1用匯編編寫(xiě)和stage2用C 語(yǔ)言編寫(xiě)，stage1主要進(jìn)行與CPU與存儲設備相關(guān)的工作進(jìn)行必要的初始化工作，是一些依賴(lài)于體系結構的代碼，例如初始化CPU運行的時(shí)鐘頻率，初始化Flash和內存的數據寬度、讀/寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)周期和刷新周期，初始化中斷系統，初始化系統中各種片內片外設備和I/O口，初始化系統各種運行模式下的寄存器和堆棧。stage2是用C語(yǔ)言實(shí)現一般的流程以及對板級驅動(dòng)的支持，包括初始化要用到用到的內核映像和文件系統映像,并將PC指針指向操作系統內核的入口處，為操作系統的運行作好準備。這樣設計代碼具有很好的移植性和可讀性，對于相同的CPU只需修改stage2，對于不同的CPU只需修改 stage1。

3．stage1設計

3．1．建立二級中斷向量表

每當有中斷或者異常發(fā)生時(shí)，ARM處理器便強制把PC指針指向向量表中對應中斷類(lèi)型的地址值。為了加快中斷響應，在Flash的0x0地址存放能跳轉到0x33ffff00地址處中斷向量的跳轉指令，即在RAM中建立一個(gè)二級中斷向量表，起始地址為0x33ffff00，除復位外，其它異常入口地址由Flash跳轉得到，部分實(shí)現代碼如下

#define _ISR_STARTADDRESS (SDRAM_END-0x100) //0x33ffff00
definepISR_RESET (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x0))// x33ffff00
#define pISR_UNDEF (*(unsigned *)(_ISR_STARTADDRESS+0x4))// x33ffff04

如表1所示:

表1.二級中斷向量表