基于S3C2410开发板的BootLoader实现

1、.：.；3.3 基于S3C2410开发板的BootLoader实现本节将以实例讲述基于S3C2410开发板的BootLoader的详细实现，主要分两个方面进展引见，一是引见基于U-Boot的移植，二是引见DIY方式开发BootLoader。要移植或开发BootLoader首先要清楚详细的硬件系统，在这里就是要了解我们运用的目的板S3C2410开发板。3.3.1 S3C2410开发板引见本书中所设计的开发板相关的实例都是基于S3C2410开发板设计和测试的。S3C2410开发板是非常通用的一款ARM 9开发板，读者运用任何类型的ARM 9开发板都能参考书中的实例。S3C2410开发板的根本配置如

2、下： CPU采用三星的S3C2410 ARM920T，主频203MHz。集成有SDRAM内存控制器、NAND Flash控制器、SD卡控制器、USB Host和USB Device控制器、LCD控制器、IIC总线控制器、IIS控制器、SPI接口等多种接口。 存储器64MB的SDRAM；64MB的NAND Flash注1。* 以太网控制器10MB网口、CS8900Q3、带联接和传输指示灯。 串行接口系统提供两个串行收发DB9母口衔接器，上面分别表示COM0、COM1。 USB Host接口两个USB1.1HOST接口；一个USB 1.1Device接口。 存储接口一个SD卡接口；一个十针的AD接

3、口；一个IDE接口。 LCD和触摸屏接口 一个50芯LCD接口引出了LCD控制器和触摸屏的全部信号。提供TFT真彩LCD的接口，LCD模块不需求外接电源等，插入该接口直接可以运用。接口另外还带触摸屏的接口。 调试及下载接口20针Multi-ICE规范JTAG接口，支持SDT2.51和ADS1.2调试。 音频接口采用IIS接口芯片UDA1341，一路立体声音频输出接口可接耳机或音箱；支持录音，开发板自带主机体话筒可直接录音，另有一路话筒输入接口可接麦克风。 电源接口5V电源供电，带电源开关和指示灯。 操作系统支持Linux 2.4或以上系统，支持Windows CE。开发板上包括1片64M8位数

4、据宽度的NAND FlashK9F1208和2片16M16位数据宽度的SDRAM，地址范围为 0 x300000000 x34000000。S3C2410将系统的存储空间分为8组Bank，每组大小为128MB，共1GB。Bank0到Bank5之间的开场地址是固定的，用于ROM 或SRAM；Bank6和Bank7用于ROM、SRAM或SDRAM，这两个组是可编程且大小一样的。S3C2410具有3种启动方式，经过OM1:0管脚进展选择。 OM1:0 = 00时，处置器经过NAND Flash启动； OM1:0 = 01时，处置器经过16位宽的ROM启动； OM1:0 = 10时，处置器经过32位宽

5、的ROM启动。由于NAND Flash有容量大，比Nor Flash廉价等优势，所以经常选择NAND Flash启动。当从Nor Flash启动时，要把Flash芯片的首地址映射到0 x00000000位置，系统启动后，启动程序本身把本人从Flash搬运到RAM中去。当从NAND Flash启动时，S3C2410会自动把NAND Flash的前4KB数据搬到本人内部的RAM中去，并把内部RAM的首地址设为0 x00000000，CPU从0 x00000000地址开场运转。本章选择的实现启动方式就是经过NAND Flash启动。如图3.1所示为经过Nor Flash启动和NAND Flash启动

6、两种方式存储空间的分配，图a是nGCS0片选 的Nor Flash启动方式存储分配图；图b是NAND Flash启动方式的存储分配图。其中SFR为Special Function Register的缩写，即特殊功能存放器。3.3.2 U-Boot分析与移植本节以运用非常广泛的U-Boot为例讲述基于S3C2410开发板的BootLoader分析与移植。解压u-boot-1.1.6.tar.bz2包，查看其目录构造如下所示：# tree L 1 -d.|- board|- common|- cpu|- disk|- doc|- drivers|- dtt|- examples|- fs|- in

7、clude|- lib_arm|- lib_avr32|- lib_blackfin|- lib_generic|- lib_i386|- lib_m68k|- lib_microblaze|- lib_mips|- lib_nios|- lib_nios2|- lib_ppc|- nand_spl|- net|- post|- rtc- tools26 directories(a) (b)图3.1 两种启动方式内存映射的比较(a) Not using NAND Flash for booting ROM; (b) Using NAND Flash for booting ROM大多数Boot

8、Loader都包含“启动加载方式和“下载方式，U-Boot作为一款强大的Boot- Loader也支持这两种任务方式，并且允许用户在这两种方式之间切换。同时U-Boot也分为Stage1和Stage2两个阶段，其中依赖于CPU体系构造的代码通常都放在Stage1里，并且通常用汇编言语实现；Stage2通常用C言语实现，可以实现更复杂的功能，并且有更好的移植性和可读性。1U-Boot Stage1分析U-Boot的Stage1通常是在start.S文件中实现的，并且都是用汇编言语编写的。一个可执行性image文件必需有一个入口点，并且只能有一个全局入口点，通常这个入口点的地址放在ROMFlash

9、0 x0位置，因此必需使编译器知道这个入口地址，该过程通常经过修正衔接器的脚本文件来完成。由于S3C2410开发板与smdk2410开发板的配置接近，所以此处参考smdk2410的U-Boot实现程序。翻开board/smdk2410/ u-boot.lds文件，该脚本文件的内容如下所示：OUTPUT_FORMAT(elf32-littlearm, elf32-littlearm, elf32-littlearm)OUTPUT_ARCH(arm)ENTRY(_start)SECTIONS . = 0 x00000000; . = ALIGN(4); .text : cpu/arm920t/st

10、art.o (.text) *(.text) . = ALIGN(4); .rodata : *(.rodata) . = ALIGN(4); .data : *(.data) . = ALIGN(4); .got : *(.got) . = .; _u_boot_cmd_start = .; .u_boot_cmd : *(.u_boot_cmd) _u_boot_cmd_end = .; . = ALIGN(4); _bss_start = .; .bss : *(.bss) _end = .;其中，ENTRY(_start)在cpu/arm920t/start.S文件定义了入口点，入口地

11、址为0 x00000000。在cpu/arm920t/config.mk文件中定义了代码区基地址TEXT_BASE = 0 x33F80000。接下来分析U-Boot的Stage1的中心文件start.S。1设置异常向量表ARM处置器普通包括复位、未定义指令、SWI、预取终止、数据终止、IRQ、FIQ等异常，关于ARM处置器这些异常在后面会有专门的引见，其中U-Boot中关于异常向量的定义如下，当发生异常时执行cpu/arm920t/ interrupts.c文件。.globl _start_start: b reset ldr pc, _undefined_instruction ldr p

12、c, _software_interrupt ldr pc, _prefetch_abort ldr pc, _data_abort ldr pc, _not_used ldr pc, _irq ldr pc, _fiq2设置CPU方式为SVC方式Reset即复位，在系统中经常会用到，该操作是异常处置的第一个操作，其主要目的是设置CPU方式为SVC方式。在此有必要引见一下ARM处置器的7种任务方式。 用户方式usr ARM处置器正常的程序执行形状； 快速中断方式fiq 用于高速数据传输或通道处置； 外部中断方式irq 用于通用的中断处置； 管理方式svc 操作系统运用的维护方式； 数据访问终止

13、方式abt 当数据或指令预取终止时进入该方式，可用于虚拟存储及存储维护； 系统方式sys 运转具有特权的操作系统义务； 未定义指令中止方式und 当未定义的指令执行时进入该方式，可用于支持协处置器的软件仿真。ARM微处置器共有37个32位存放器，其中31个为通用存放器，6个为形状存放器。但是这些存放器不能被同时访问，详细哪些存放器是可编程访问的，取决于微处置器的任务形状及详细的运转方式。但在任何时候，通用存放器R0R14、程序计数器PC、一个或两个形状存放器都是可访问的。通用存放器包括R0R15，可以分为3类。 未分组存放器R0R7 在一切的运转方式下，未分组存放器都指向同一个物理存放器，它们

14、未被系统用作特殊的用途。因此，在中断或异常处置进展运转方式转换时，由于不同处置器的运转方式均运用一样的物理存放器，能够会呵斥存放器中数据的破坏，这一点在进展程序设计时应引起留意。 分组存放器R8R14 对于分组存放器，它们每一次所访问的物理存放器与处置器当前的运转方式有关。对于R8R12来说，每个存放器对应两个不同的物理存放器，当运用fiq方式时，访问存放器R8_fiqR12_fiq；当运用除fiq方式以外的其他方式时，访问存放器R8_usrR12_usr。对于R13、R14来说，每个存放器对应6个不同的物理存放器，其中的一个是用户方式与系统方式共用，另外5个物理存放器对应于其他5种不同的运转

15、方式。 程序计数器PC(R15) 在ARM形状下，位1:0为0，位31:2用于保管PC；在Thumb形状下，位0为0，位31:1用于保管PC。虽然可以用作通用存放器，但是有一些指令在运用R15时有一些特殊限制，假设不留意，执行的结果将是不可预料的。在ARM形状下，PC的0和1位是0，在Thumb形状下，PC的0位是0。留意，Thumb形状下的存放器集是ARM形状下存放器集的一个子集，程序可以直接访问8个通用存放器R7R0、程序计数器PC、堆栈指针SP、衔接存放器LR和CPSR。同时，在每一种特权方式下都有一组SP、LR和SPSR。设置CPU方式为SVC方式操作的详细实现代码如下，其中CPSR是

16、Current Program Status Register的缩写，即当前程序形状存放器，存放器 R16 用作CPSR，CPSR可在任何运转方式下被访问，它包括条件标志位、中断制止位、当前处置器方式标志位，以及其他一些相关的控制和形状位。每一种运转方式下又都有一个公用的物理形状存放器，称为SPSR是Saved Program Status Register的缩写，即备份程序形状存放器，当异常发生时，SPSR用于保管CPSR的当前值，从异常退出时那么可由SPSR来恢复CPSR。与CPU相关的存放器设置需求参考S3C2410的用户手册来实现。mrs r0,cpsrbic r0,r0,#0 x1forr r0,r0,#0 xd3msr cpsr,r03封锁看门狗看门狗即watchdog timer，是一个定时器电路，普通有一个输入叫喂狗，一个输出到MCUMicro Controller Unit，多点控制单元的RST端复位端。MCU正常任务的时候，每隔一段时间输出一个信号到喂狗端，给 WDTwatchdog timer的简写清零，假设超越规定的时间不喂狗，普通在程序跑飞时WDT 定时超越，就会给出一个复位信号到MCU，然后MCU复位