U-Boot在S3CEV40上的移植分析与实现

第３５卷（２００７）第８期　计算机与数字工程　‘１７９　Ｕ—Ｂｏｏｔ在Ｓ３　ＣＥＶ４０上的移植分析与实现　陈华锋吕杨　（昆明理工大学信息工程与自动化学院昆明６５００５１）　摘要介绍功能完善的嵌入式Ｂｏｏｔ　Ｌ０ａｄｅｒ—ｕ—Ｂｏｏｔ，详细描述了它的运行原理，着重阐述其在￥３ＣＥＶ４０开发板　上的移植过程，并对移植结果进行了测试。　关键词Ｂｏｏｔ　Ｌｏａｄｅｒ　Ｕ—Ｂｏｏｔ　Ｓ３ＣＥＶ４０￥３Ｃ４４Ｂ０ｘ移植　中图分类号ＴＰ３１　１　引言　工具，特别支持Ｌｉｎｕｘ，为板级移植做了大量的　工作。　系统引导程序Ｂｏｏｔ　Ｌｏａｄｅｒ是在系统复位后执　Ｕ—Ｂｏｏｔ压缩包中主要目录结构如下：　行的第一段代码，相当于Ｐｃ上的ＢＩＯＳ以及商业　ｂｏａｒｄ一与开发板相关的文件。　实时操作系统中的板级支持包ＢＳＰ。－Ｂｏｏｔ　Ｌｏａｄｅｒ　ｃｏｍｍｏｎ一存放独立于处理器体系结构的通用　首先完成系统硬件的初始化，包括时钟的设置、存　代码，如内存大小探测与故障检测等等。该目录下　储区的映射等，设置堆栈指针，然后跳转到操作系　ｍａｉｎ．Ｃ可以看作ｓｈｅｌｌ程序，负责接受用户输入并　统内核的入口，将系统控制权交给操作系统。Ｂｏｏｔ　送给相应的处理函数执行。　Ｌｏａｄｅｒ的实现高度依赖于硬件，包括处理器的体系　ｃｐｕ—ＣＰＵ相关文件，其下子目录都是以ｕ—　结构、具体型号、硬件电路板的设计。Ｕ—Ｂｏｏｔ是　Ｂｏｏｔ所支持的ＣＰＵ命名。主要是针对特定处理器　当前功能较为完善的Ｂｏｏｔ　Ｌｏａｄｅｒ，它操作简便，支　的初始化和操作代码，启动代码ｓｔａｒｔ．Ｓ文件存放　持多种体系结构的处理器，同时提供了完备的命令　在这里。　体系。Ｅｍｂｅｓｔ￥３ＣＥＶ４０开发板是英蓓特公司制作　ｄｒｉｖｅｒｓ一通用设备驱动程序。　的基于Ｓａｍｓｕｎｇ　Ｓ３Ｃ４４Ｂ０ｘ处理器的全功能ＡＲＭ　ｆｓ—Ｕ—Ｂｏｏｔ所支持文件系统的相关文件。　开发板，其硬件系统包括存储器，Ｉ／Ｏ，数码管，液晶　ｉｎｃｌｕｄｅ一各种头文件和配置文件。　显示屏，触摸屏，键盘，音频输出，通讯接口包含串　ｌｉｂ—ｘｘｘ一与某一处理器体系结构相关的文　口、以太网接口，ＵＳＢ接口，Ｉ２Ｃ接口，高级扩展包　件，如ｌｉｂ—ａｒｍ目录中包含着与ＡＲＭ处理器相关　括ＩＤＥ硬盘、ＣＦ卡、Ｆｌａｓｈ电子硬盘，是一款应用和　的文件。　接口非常全面的开发板。　２．２　Ｕ—Ｂｏｏｔ运行过程分析　２　Ｕ—Ｂｏｏｔ　Ｕ—Ｂｏｏｔ的运行过程如图１所示。Ｕ—Ｂｏｏｔ编　译后的代码定义一般在１００ｋＢ左右，分成两个阶　２．１　Ｕ—Ｂｏｏｔ简介　段来执行。第一阶段的代码在ｓｔａｒｔ．Ｓ中定义，它　Ｕ—Ｂｏｏｔ是由开源项目ＰＰＣＢｏｏｔ发展起来的，　包括从系统上电后在ＯｘＯ０００００００地址开始执行的　ＡＲＭｂｏｏｔ并入ＰＰＣＢｏｏｔ后，和其他一些ａｒｃｈ的　部分。这部分代码运行在Ｆｌａｓｈ中，包括对　ｏＬａｄｅｒ合称Ｕ—Ｂｏｏｔ。Ｕ—Ｂｏｏｔ的支持是持续性　Ｓ３Ｃ４４Ｂ０ｘ的一些寄存器的初始化和将Ｕ—Ｂｏｏｔ的　的，其发布网址为：ｈｎｐ：／／ｓｏｕｒｃｅｆｏｒｇｅ．ｎｅｔ／ｐｒｏｊｅｃｔｓ／　第二阶段代码从Ｆｌａｓｈ，拷贝到ＳＤＲＡＭ中。第二阶　Ｕ—ｂｏｏｔ／。Ｕ—Ｂｏｏｔ最新版本为Ｕ—Ｂｏｏｔ一１．１．４。　段的起始地址是在第一阶段代码中指定的，被复制　ｕ—Ｂｏｏｔ支持的处理器构架包括ＰｏｗｅｒＰＣ，　到ＳＤＲＡＭ后，就从第一阶段跳到这个入口地址开　ＡＲＭ，ＭＩＰＳ和ｘ８６等等。Ｕ—Ｂｏｏｔ提供大量外设　始执行剩余部分代码。第二阶段主要是进行ＢＳＳ　驱动，支持多个文件系统，附带调试、脚本、引导等　段设置、堆栈的初始化等工作，然后转入ｂｏａｒｄ．Ｃ　收到本文时间：２００６年１０月１６日　作者简介：陈华锋，男，硕士研究生，研究方向：嵌入式技术。吕杨，女，教授，研究方向：计算机控制与嵌入式技术。　维普资讯 http://www.cqvip.com １８０　陈华锋等：Ｕ—Ｂｏｏｔ在￥３ＣＥＶ４０上的移植分析与实现　第３５卷　文件中的ｓｔａｒｔ＿ａｒｍｂｏｏｔ函数进行各种初始化设置，　３．２建立￥３ＣＥＶ４０开发板的编译空间　主要有：ＣＰＵ相关的设置、板子相关的设置、中断　在Ｕ—Ｂｏｏｔ包中已有Ｂ２板与开发板　设置、初始化环境变量、设置ｂａｕｄ参数、串口初始　Ｓ３ＣＥＶ４０同是使用Ｓ３Ｃ４４Ｂ０ｘ处理器，所以可以在　化、控制台设置、显示标题、可用内存配置、ｌｆａｓｈ初　Ｂ２板基础上进行移植。使用如下命令建立　始化等等。最后会跳转到ｍａｉｎ—ｌｏｏｐ函数中，接受　Ｓ３ＣＥＶ４０开发板的编译空间：　命令并进行命令处理。　（１）ｂｏａｒｄ目录下　系统复位，进入管理模式　＃ｃｄ　Ｕ—ｂｏｏｔ一１．１．４　３　Ｕ—Ｂｏｏｔ的移植　＃ｃｄ　ｂｏａｒｄ　调用ｅｐｕ　ｉｎｉｔ—ｅｒｉｔ，　进行硬件设备初始化　３．１建立交叉编译环境　＃ｃｐ～Ｒ　ｄａｖｅ　ｅｍｂｅｓｔ　Ｕ—Ｂｏｏｔ的编译工作　＃ｅｄ　ｅｍｂｅｓｔ　调用ｌｏｗｌｅｖｅｌ～ｉｎｉｔ，　＃ｍｖ　Ｂ２　ｓ３ｃｅｖ４０　设置内存控制寄存器　是在Ｌｉｎｕｘ操作系统下完　＃ｃｄ　ｓ３Ｉｅｅｖ４０　成的，所以首先要建立　＃ｍｖ　Ｂ２．ｅ　ｓ３ｅｅｖ４０．ｅ　复制Ｕ－Ｂｏｏｔ到ＲＡＭ　Ｌｉｎｕｘ操作系统环境。可　修改Ｍａｋｅｆｉｌｅ文件中的“Ｂ２”为“ｓ３ｅｅｖ４０”。　以在机器上安装一个真实　设置堆栈　（２）ｉｎｅｌｕｄｅ／ｅｏｎｆｉｇｓ目录下　的Ｌｉｎｕｘ操作系统，也可　＃ｃｄ　Ｕ—ｂｏｏｔ一１．１．４　转入函数ｓｔａｒｔ＿ａｒｍｂｏｏｔ　以在Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统下　＃ｃｄ　ｉｎｅｌｕｄｅ／ｅｏｎｆｉｇｓ　完成初始化　安装并启动仿真软件ＶＭ－　‘＃ｃｐ　Ｂ２．ｈ　ｓ３ｅｅｖ４０．ｈ　转入函数ｍａ　一ｌｏｏｐ，　ｗａｒｅ　Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ后，在其　３．３修改与开发板相关文件　接受并处理命令　中安装虚拟Ｌｉｎｕｘ操作系　（１）ｅｐｕ／ｓ３ｃ４４ｂＯ／ｓｔａｒｔ．Ｓ　图１　Ｕ—Ｂｏｏｔ运行过程．巩。　ｓｔａｒｔ．Ｓ是Ｕ—Ｂｏｏｔ复位启动执行的第一段代　编译Ｕ—Ｂｏｏｔ可选用　码，主要根据开发板例程４４ｂｉｎｉｔ．Ｓ修改。重点要　交叉编译器ａｒｒｒｌ—ｌｉｎｕｘ—ｇｃｃ（Ｕ—Ｂｏｏｔ默认的编译　修改的是ＰＬＬＣＯＮ寄存器的值，在“ｅｐｕ—ｉｎｉｔ—ｅｒｉｔ：”　器）。启动Ｌｉｎｕｘ操作系统后，在网上下载ｃｒｏｓｓ一　之前添加如下代码：　２．９５．３．ｔｒａ．ｂｚ２文件，解压￣１］／ｕｓｒ／ｌｏｅａｌ／ａｒｍ目录下　＃ｄｅｆｉｎｅ　Ｍ＿ＤＩＶ５６／／Ｆｉｎ＝８ＭＨｚ　Ｆｏｕｔ：（（５６＋８）／８）　得到２．９５．３版本的交叉编译工具，并在／ｅｔｃ／　８＝６４ＭＨｚ　ｂａｓｈｒｅ文件中添加一项：ｅｘｐｏｒｔ　ＰＡＴＨ＝／ｕｓｒ／ｌｏｅａｌ／　＃ｄｅｆｉｎｅ　ＰＤＩＶ２　＿ａｒｍ／２．９５．３／ｂｉｎ：￥ＰＡＴＨ，以保障在任何目录中都　＃ｄｅｆｉｎｅ　Ｓ＿ＤＩＶ１　能进行编译工作。　在“ｃｐｕ—ｉｎｉｔ—ｅｒｉｔ：”代码中添加如下代码：　＃ｅｌｉｆ　ＣＯＮＦＩＧｓ３　Ｃ４４Ｂ０＿＿ＣＬＯＣＫ＿ＳＰＥＥＤ＝：６４　—若选用ａｒｍ—ｅｌｆ—ｇｃｃ来编译Ｕ—Ｂｏｏｔ，则下载　Ｉｄｒｒ０，＝（（Ｍ—ＤＩＶ＜＜１２）＋（Ｐ—ＤＩＶ＜＜４）＋Ｓ—　ａｒｒｒｌ—ｅｌｆ—ｔｏｏｌｓ一２００３０３１４．ｓｈ，然后执行命令：ｓｈ　ＤＩＶ）／／Ｆｉｎ＝８ＭＨｚ．Ｆｏｕｔ＝６４ＭＨｚ　ａｌＴｌｌ—ｅｌｆ—ｔｏｏｌｓ一２００３０３１４．ｓｈ，这个命令会在　（２）ｃｐｕ／ｓ３ｅ４４ｂＯ／ｓｅｒｉａ１．ｅ　Ｌｉｎｕｘ操作系统中自动建立一个ａｌＴｌｌ—ｅｌｆ—ｇｃｃ的　ｓｅｒｉａ１．ｅ包括对串口进行初始化及串口数据通　交叉编译环境。因为Ｕ—Ｂｏｏｔ默认的编译器为　信的一些函数。要修改的是串口初始化函数ｓｅｒｉａｌ　ａｒｒｒｌ—ｌｉｎｕｘ—ｇｃｃ，所以还要将Ｕ—ｂｏｏｔ一１．１．４／　—ｓｅｔｂｒｇ（），在每一种波特率下添加如下两行：　Ｍａｋｅｆｉｌｅ中的ＣＲＯＳＳ—ＣＯＭＰＬＩＬＥ由ａｒｌｎ—ｌｉｎｕｘ一　＃ｅｌｉｆ　ＣＯＮＦＩＧ＿￥３　Ｃ４４ＢＯ＿ＣＬＯＣＫ—ＳＰＥＥＤ＝：６４　改为ａｒｌｎ—ｅｌｆ—ｏ　ｄｉｖｉｓｏｒ＝ｘｘ；　下载并解压Ｕ—ｂｏｏｔ一１．１．４．ｔａｒ．ｂｚ２。用　其中ｄｉｖｉｓｏｒ与时钟频率为６６的大致相同（波　ｍａｋｅ　ｄｉｓｔｃｌｅａｎ、ｍａｋｅ　Ｂ２一ｅｏｎｆｉｇ、ｍａｋｅ三条命令试　特率为１１５２００时，ｄｉｖｉｓｏｒ＝３４）。　编译，出现编译错误。将Ｕ—ｂｏｏｔ一１．１．４／ｅｐｕ／　（３）ｂｏａｒｄ／ｓ３ｅｅｖ４０／ｓ３ｅｅｖ４０／ｓ３ｅｅｖ４０．ｅ　ｓ３ｅ４４ｂＯ／ｅｏｎｆｉｇ．ｍｋ倒数第二行代码ＰＬＡＴＦＯＲＭ—　ｓ３ｃｅｖ４０．ｅ程序执行对开发板Ｉ／Ｏ端口的初始　ＣＰＰＦＬＡＧＳ＋：￥（ｃａｌｌ　ｃａ—ｏｐｔｉｏｎ，一ｍａｐｃｓ一３２，　化工作。在￥３Ｃ４４ＢＯｘ处理器中，Ｉ／Ｏ端口引脚都　一ｍａｂｉ＝ａｐｅｓ—ｇｎｕ）改为ＰＬＡＴＦＯＲＭ—ＣＰＰＦＬＡＧＳ　是多功能复用引脚，在复位后这些引脚的定义是不　＋＝￥（ｃａｌｌ　ｃａ—ｏｐｔｉｏｎ，一ｍａｐｃｓ一３２，￥（ｃａｌｌ　ｃａ　确定的，所以在这里要进行明确。该文件的修改依　—ｏｐｔｉｏｎ，一ｍａｂｉ＝ａｐｅｓ—ｇｎｕ））。再次进行试编　照例程４４ｂｌｉｂ．ｅ中的函数Ｐｏｒｔ—Ｉｎｉｔ（）进行。　译，编译通过则表明Ｕ—ｂｏｏｔ包能正确编译。　（４）ｉｎｅｌｕｄｅ／ｅｏｎｆｉｇｓ／ｓ３ｅｅｖ４０．ｈ　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３５卷（２００７）第８期　计算机与数字工程　＃ｍａｋｅ　ｓ３ｅｅｖ４０ｅｏｎｆｉｇ　１８１　ｓ３ｃｅｖ４０．ｈ中是与开发板相关的一些常量定　义，这些常量要根据开发板手册进行修改，主要需　要修改的常量如下：　＃ｄｅｆｉｎｅ　ＣＯＮＦＩＧ／　—＃ｍａｋｅ　正确编译后会在Ｕ—ｂｏｏｔ一１．１．４目录下生成　四个文件：　ｓ３ｅｅｖ４０　１／　定义￥３ＣＥＶ４０开发板　Ｕ—ｂｏｏｔ—ＥＬＦ格式的文件，可以被大多数Ｄｅ—　＃ｄｅｆｉｎｅ　ＣＯＮＦＩＧｓ３Ｃ４４Ｂ０ＣＬＯＣＫＳＰＥＥＤ６４／　ＣＰＵ　一—ｂｕｇ程序识别；　Ｕ—ｂｏｏｔ．ｂｉｎ一二进制文件，纯粹的Ｕ—Ｂｏｏｔ　的频率是６４ＭＨｚ　／　＃ｄｅｆｉｎｅ　ＣＯＮＦＩＧＤＲＩＶＥＲ—ＲＴＬ８０１９／　以太网使用　二进制执行代码，不保存ＥＬＦ格式和调试信息，这　ＲＴＬ８０１９芯片　／　＃ｄｅｆｉｎｅ　ＲＴＬＳ０１９一ＢＡＳＥ　０ｘ０２１８００００／　ＲＴＬ８０１９芯片　的寄存器基址　／　＃ｄｅｆｉｎｅ　ＣＦＧＬＯＡＤ——ＡＤＤＲ　０ｘＯｅ００８０００／　默认的内　核加载地址　／　＃ｄｅｆｉｎｅ　ＣＯＮＦＩＧ—ＮＲ—ＤＲＡＭ—ＢＡＮＫＳ　１／　一块　ＳＤＡＲＡＭ　／　＃ｄｅｆｉｎｅ　ＰＨＹＳ—ＳＤＲＡＭ一１　０ｘＯｅＯ０００００／　ＳＤＲＡＭ的起　始地址　／　＃ｄｅｆｉｎｅ　ＰＨＹＳＳＤＲＡＭ１ＳＩＺＥ　０ｘ００８０００００／　ＳＤＲＡＭ　＿一的大小是８ＭＢ　／　＃ｄｅｆｉｎｅ　ＰＨＹＳＦＬＡＳＨ一１　ＯｘＯ０００００００／　Ｆｌａｓｈ的起始　地址　／　＃ｄｅｆｔＢｅ　ＰＨＹＳＦＬＡＳＨ—ＳＩＺＥ　０ｘ００２０００００／　２ＭＢ　Ｆｌａｓｈ　／　＃ｄｅｆｉｎｅ　ＣＦＧＦＬ￣ＳＨ—ＢＡＳＥ　ＰＨＹＳ—ＦＬＡＳＨ１／　定义　别名　／　＃ｄｅｆｉｎｅ　ＣＦＧ—ＭＡＸ—ＦＬＡＳＨＳＥＣＴ３２／　Ｆｌａｓｈ　ＳＳＴ３９ＶＦ１６０共３２个扇区　／　棚ｅｆｉｎｅ　ＣＦＧ—ＦＬＡＳＨＡＤＤＲ０　０ｘ５５５５　＃ｄｅｆｉｎｅ　ＣＦＧ——ＦＬＡＳＨ——ＡＤＤＲ１　０ｘ２ＡＡＡ　＃ｄｅｆｉｎｅ　ＣＦＧＥＮＶ＿Ｉｓ＿ＩＮ—ＦＬＡＳＨ１／叫哿环境变量保存　在ＦＬＡＳＨ中　／　＃ｄｅｆｉｎｅ　ＣＦＧ＿ＥＮＶＡＤＤＲ　０ｘ２００００／　保存环境变量的　起始地址　／　‘　＃ｄｅｆｉｎｅ　ＣＦＧ＿ＥＮＶ—ＳＥＣＴＳＩＺＥ　０ｘｌＯ０００／　保存环境变　量的扇区６４Ｋ　／　＃ｄｅｆｉｎｅ　ＣＦＧＭＯＮＩＴＯＲ——ＢＡＳＥ　０ｘｃ０（Ｏ）Ｏ（０３　３．４修改Ｍａｋｆｉｌｅ文件　修改Ｕ—ｂｏｏｔ一１．１．４／Ｍａｋｅｆｉｌｅ文件，在Ｂ２一　ｃｏｎｆｉｇ之后添加如下两行代码：　ｓ３　ｅｅｖ４０ｃｏｎｆｉｇ：ｕｎｃｏｎｆｉｇ　＠．／ｍｋｃｏｎｆｉｇ￥（＠：一ｃｏｎｆｉｇ＝）ａｒｎｌ　ｓ３ｃ４４ｂ０　ｓ３ｃｅｖ４０　ｅｍｂｅｓｔ　ｓ３ｃ４４ｂＯ是指处理器对应目录ｃｐｕ／ｓ３ｃ４４ｂＯ，　两个ｓ３ｃｅｖ４０分别指示开发板目录ｂｏａｒｄ／ｓ３ｃｅｖ４０／　ｓ３ｃｅｖ４０和ｂｏａｒｄ／ｓ３ｃｅｖ４０。　３．５生成目标文件　在Ｕ—ｂｏｏｔ一１．１．４目录下依次使用以下三条命令：　＃ｍａｋｅ　ｄｉｓｔｅ】ｅａｎ　个文件一般用于烧录到用户开发板中；　Ｕ—ｂｏｏｔ．ｍａｐ一编译连接后程序的符号表。　Ｕ—ｂｏｏｔ．ｓｒｅｃ—Ｍｏｔｏｒｏｌａ　Ｓ—Ｒｅｃｏｒｄ格式，可　以通过串行口下载到开发板中。　４　Ｕ—Ｂｏｏｔ的烧写与运行　用Ｆｌａｓｈ烧写程序Ｆｌａｓｈ　Ｐｒｏｇｒａｍｍｅｒ将生成的　Ｕ—ｂｏｏｔ．ｂｉｎ文件烧写到￥３ＣＥＶ４０开发板上的　Ｆｌａｓｈ芯片上。复位开发板，Ｕ—Ｂｏｏｔ运行起来后，　通过串口与主机通信，在主机上运行超级终端程　序，能看到图２所示的运行结果。其中Ｓ３ＣＥＶ４０＝　＞是命令提示符，可以输入Ｕ—Ｂｏｏｔ命令查看相关　环境变量或下载文件到Ｆｌａｓｈ等等。　Ｕ－Ｂｏｏｔ　１．１．４（Ｊｕｎ　２８　２００６—１９：３７：Ｏｈ）　Ｕ－Ｂｏｏｔ　ｃｏｄｅ：ＯＣ１０００００一＞ＯｃＩＩｇＥＢＣ　ＢＳＳ：一＞ＯＣｌＩＥＯＩＯ　ＲｎＨ　Ｃ０ｎｆｉｇｕｒａｔｉ０ｎ：　Ｂａｎｋ　Ｈ０：ＯｃＯＯＯＯＯ０　８　ＨＢ　Ｆｌａｓｈ：　２　ＨＢ　＊＊＊Ｗａｒｎｉｎｇ—ｂａｄ　ＣｆｆＣ　ｕｓｉｎｇ　ｄｅｆａｕｌｔ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　Ｉｎ：　ｓｅｒｉａｌ　Ｏｕｔ：　ｓｅｒｉａｌ　Ｅｒｒ：　ｓｅｒｉａｌ　Ｈｉｔ　ａｎｙ　ｋｅｋ，ｔｏ　ｓｔｏｐ　ａｕｔｏｂｏｏｔ：　｝Ｉ｝Ｉ　Ｂｏｏｔ　ｉｎｇ　ｉｍａｇｅ　ａｔ　ＯＯＯ３ｇｇＯＯ　Ｂａｄ　Ｍａｇｉｃ　Ｎｕｍｂｅｒ　Ｓ３ＣＥＶ￣８＝＞．．　图２由串口输出的运行结果　５　结束语　至此，将Ｕ—Ｂｏｏｔ移植到开发板Ｓ３ＣＥＶ４０的　工作完成了。在Ｕ—Ｂｏｏｔ运行起来后，通过串口或　以太网口将编译好的嵌入式操作系统（如ｕＣ／ＯＳ　—ＩＩ、ｕＣＬｉｎｕｘ等）传送并烧写到Ｆｌａｓｈ当中，可以很　方便地调试操作系统内核。　参考文献　［１］马忠梅，李善平，康慨等．ＡＲＭ＆Ｌｉｎｕｘ嵌入式系统教程　［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００４　［２］田泽．嵌入式系统开发与应用实验教程（第２版）［Ｍ］．　北京：北京航空航天大学出版社，２００５．　［３］曾宏安，齐尧，焦振强等．用Ｕ—Ｂｏｏｔ构建嵌入式系统　的引导装载程序［Ｊ］．单片机与嵌入式系统应用．２００５，　２．４５～４７