U-Boot在LPC2210上的移植分析

1．引言

Bootloader是嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的第一個(gè)環(huán)節，它為最終加載操作系統內核映像建立了正確的環(huán)境。U-Boot是一個(gè)開(kāi)放源代碼的啟動(dòng)引導加載程序。筆者以PHILIP公司生產(chǎn)的LPC2210 處理器為硬件基礎，詳細分析了U-Boot軟件啟動(dòng)流程，以及針對U-Boot源碼本身并不支持的LPC2210處理器應用U-Boot作為 Bootloader的移植方法，最后給出了U-Boot在LPC2210上的移植實(shí)例。

2．Bootloader簡(jiǎn)介

Bootloader（引導加載程序）是系統加電后運行的第一段軟件代碼。通過(guò)運行Bootloader程序，可以初始化硬件設備，建立系統的內存空間映射圖，從而將系統的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)適合的狀態(tài)，以便為最終調用操作系統內核準備好正確的環(huán)境。最終，Bootloader把操作系統內核映像加載到RAM中，并將系統控制權傳遞給它。通常Bootloader對硬件的依賴(lài)性非常強，特別是在嵌入式系統世界,因此，在嵌入式系統世界里建立一個(gè)通用的Bootloader幾乎是不可能的。這就要求開(kāi)發(fā)人員根據不同的硬件環(huán)境來(lái)開(kāi)發(fā)適合自己開(kāi)發(fā)板的Bootloader程序。

3．U-Boot軟件結構

U-Boot，全稱(chēng)Universal Boot Loader，是遵循GPL條款的開(kāi)放源碼項目。U-Boot不僅僅支持嵌入式Linux系統的引導，它還支持多種主流嵌入式操作系統。這是U-Boot 中universal的一層含義。另外一層含義則是U-Boot能夠支持MIPS、ARM、XScale等諸多常用系列的處理器。這兩個(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軟件在頂層目錄下有18個(gè)子目錄，分別存放和管理不同的源程序。這些目錄按照其不同的規則可以分為三類(lèi)：

（1）與處理器體系或開(kāi)發(fā)板硬件直接相關(guān)，例如：/board,/cpu,/include等；

（2）一些通用的函數或者驅動(dòng)程序,例如：/lib_arm,/driver，/Dtt，/common等；

（3）U-Boot的應用程序，工具或者文檔，/tools,/Doc,/Fs,/Post,/net等。

4．啟動(dòng)流程分析

U-Boot軟件的啟動(dòng)程序分為Stage1和Stage2兩個(gè)階段。依賴(lài)于CPU體系結構的代碼，通常都放在Stage1中，Stage1主要完成：硬件設備初始化；為加載Stage2準備RAM空間，復制Stage2到RAM空間中；設置堆棧；跳轉到Stage2的C入口點(diǎn)。Stage2通常用 C語(yǔ)言來(lái)實(shí)現，這樣可以實(shí)現更復雜的功能，而且代碼會(huì )具有更好的可讀性和移植性，在Stage2主要完成：初始化本階段要使用的硬件設備；檢測系統內存映射；將kernel映像和根文件系統映像從Flash上讀到RAM空間；設置內核啟動(dòng)參數，調用內核。

5．LPC2210下移植實(shí)例

5.1移植前準備工作

移植過(guò)程中要從軟件和硬件兩個(gè)方面準備。首先在Linux操作系統平臺下移植適合LPC2210處理器的交叉編譯環(huán)境，直接下載arm-elf- tools-20040427.sh,將它拷貝到根目錄并增加其可執行權限，通過(guò)/arm-elf-tools-20040427.sh命令運行腳本，查看/usr/local/bin目錄下有arm-elf開(kāi)頭的編譯環(huán)境文件則證明交叉編譯環(huán)境安裝成功。

開(kāi)發(fā)板硬件平臺是基于A(yíng)RM7TDMI RISC內核的LPC2210處理器，由于Bootloader軟件是和底層的硬件是緊密相關(guān)的，所以在移植前要充分了解與移植有關(guān)的開(kāi)發(fā)板硬件信息包括：系統硬件器件地址空間分配，初始化CPU流程、NOR FLASH,RAM驅動(dòng)及擦寫(xiě)芯片時(shí)序、網(wǎng)絡(luò )芯片驅動(dòng)等。移植相關(guān)的硬件框圖如圖1所示：

硬件框圖 圖1