U-Boot在MPC8265平台上的移植与分析

发布: 2010-12-25 01:52 | 作者: 段薇 | 来源: | 字体: 小中大

系统处理器启动时，首先执行一个预定地址处的指令，通常这个位置是只读内存，存放系统初始化或引导程序，其功能是执行CPU初始化并配置其他硬件，然后copy操作系统到RAM中。

在嵌入式Linux系统中，这些工作由Bootloacler(引导加载程序)完成，它是在嵌入式系统CPU加电复位和进入操作系统之前运行的代码，主要用于完成由硬件启动到操作系统启动的过渡，为操作系统提供基本的运行环境，如初始化CPU、堆栈、存储器系统等，其数值必须要符合用户的硬件配置，并且按特定顺序写入。嵌入式Linux系统的引导、配置甚至应用程序的运行都与Bootloader有关。

Bootloader源代码与CPU的内核结构和嵌入式设备的板级配置有关，必须根据具体的系统设计要求进行移植。目前，开源社团已经发展了多种引导Linux内核的bootloader，比如PowerPC体系的U-Boot、miniBoot，ARM体系的blob，Intel x32体系的gurb、openBIOS等。

以MPC8265微处理器和嵌入式Linux为背景，针对性地提出U-Boot的移植方法并进行分析研究，此方法可广泛用于基于MPC282xx系列处理器的嵌入式Linux系统应用开发中。

1 U-Boot引导加载程序

1．1 U-Boot简介

U-Boot(Universal Boot Loader)是遵循GPL条款的开放源码项目。它支持多种嵌入式处理器，如ARM、PowerPC、MIPS等，也支持Linux、VxWorks、QNX、RTEMS、ARTOS、LynxOS等多种嵌入式操作系统。这2个特点正是U-Boot项目的开发目标，即支持尽可能多的嵌入式处理器和嵌入式操作系统。

U-Boot支持的主要功能如下：1)系统引导：支持NFS挂载、从Flash中引导(压缩或非压缩)系统内核；RAMDISK(压缩或非压缩)形式的根文件系统；2)强大的操作系统接口功能，可灵活设置、传递多个关键参数给操作系统，适合系统在不同开发阶段的调试要求与产品发布：3)支持目标板环境参数多种存储方式(如Flash、NVRAM、EEPROM)；4)CRC32校验，可校验Flash中内核、RAMDISK镜像文件是否完好；5)设备驱动：串口、SDRAM、Flash、以太网、LCD、NVRAM、EEP-ROM、键盘、USB、PCMCIA、PCI、RTC等驱动支持；6)上电自检功能：SDRAM、Flash自动检测，SDRAM故障检测，CPU型号。

1．2 U-Boot主要目录结构

U-Boot源代码采用高度模块化的编程方式，便于在不同的硬件平台上移植。U-Boot源代码包含多个目录，其中与移植相关的主要有：1)board：目标板相关文件，存放U-Boot支持的所有目标板的子目录。目标板上大部分资源的初始化代码就在这个文件夹中，如SDRAM、Flash驱动；2)common：独立于处理器体系结构的通用代码，实现U-Boot各种公共命令的C文件；3)cpu：存放U-Boot支持的各类型CPU的相关文件，主要是初始化执行环境，比如mpc8260子目录包含串口、网口、LCD驱动及中断初始化等文件；4)drivers：通用设备的驱动程序，如CFI flash驱动；5)fs：U-Boot支持的文件系统，如ext2、cramfs、fat、fdos、jffs2和registerfs等；6)net：与网络功能有关的文件，如B00TP、TFTP、RARP和NFS相关代码；7)include：存放头文件。子目录include／configs下与目标板相关的配置头文件是移植过程中经常要修改的文件，可配置目标板的各项参数(如波特率、引导启动参数等)。还有对各种硬件平台支持的汇编文件、系统的配置文件和对文件系统支持的文件。U-Boot源代码可以从DENX的网站(http：／／www．denx．de)下载，本文使用的版本是U-Boot-1．2．0。

2 U-Boot的运行流程

U-Boot的运行流程如图1所示，目标板上电，启动MPC8265存储控制器CS0有效，选中Flash，CPU地址线上输出硬件复位中断向量对应的地址，此时执行第1条指令，对应＼cpu＼mpc8260＼start．S中的_start：开始执行。完成CPU本身基本的初始化后，初始化CPU内部寄存器，设置IMMR、ICTRL等。然后跳转到＼cpu＼mpc8260＼cpu_init．c的函数cpu_init_f处，进行CPU的底层初始化，主要设置watchdog、SIUMCR寄存器、PIT、锁相环、系统定时器、存储控制器和CPM等。从start．S中跳转到＼lib_ppe＼board．c的函数board_init_f处，实现目标板上的第1次初始化，完成SMC初始化和一些硬件测试，尤其是RAM初始化，并分配内存空间，保存板级信息，准备在RAM中重定向U-Boot代码。完成后，跳转到start．S中的函数relocate_code()处，重定向代码，将U-Boot代码搬至SDRAM工作，开始在RAM中运行。然后跳转到board．c文件的函数board_init_r()处，执行板上的第2次初始化，主要完成一些数据结构、高端模块及系统设备的相关初始化。最后，U-Boot执行board_init_r()中的函数main_loop()，根据用户从控制台的输入，完成预先设定的工作。