2018年02月05日 | 基于S3C2410嵌入式设备的U-Boo移植及自启动的实现

　　S3C2410是三星公司针对嵌入式系统推出的高性价比微处理器，它是基于ARM9TDMI内核的16/32位RISC处理器，工作主频为200MHz。由于现有的Linux系统引入了设备文件的概念，读写串口可以像读写普通文件一样进行操作，非常方便。

　　一、Linux系统的安装

　　安装过程首先出现欢迎对话框，如上图所示。Red Hat先后会询问用户使用何种语言、用户使用的键盘类型（默认选项为美式键盘）以及安装软件的位置（选择本地CD -ROM）等许多需用户选择的问题。

　　使用Disk Druid建立Linux文件系统然后通过PC机对开发板进行设置，并执行以下命令，从而对开发板进行内核及文件系统的烧写工作：

     此时，关闭开发板电源，接上LCD。重新启动开发板，LCD上将出现QT的定标程序，定标后就进入QT的接口。

　　二、U-Boot启动程序及流程

　　U-Boot是在PC- Boot的基础上进化而来的一个开源的嵌i入式Boot Loader。它主要完成了系统环境的初始化，将后期执行j代码复制到SDRAM空间，为Linux内核的运行提供条件。根据{其功能实现方式的不同可以分为两个阶段。可以通过修改配置应用到其他的开发板上。所以，选择U-Boot不仅能应用于S3C2410，而且能为以后在其他开发板上的研究提供基础。

　　本文选择最常见的版本U-Boot -1.1.6为例介绍U- Boot的启动和相关移植程序。

　　1．U-Boot运行前期阶段  ARM系列处理器在上电或复位时从物理地址Ox00000000处开始执行，此处也是第一片Flash所使用的存储空间的起始位置，而U-Boot就存放在Flash的最前端。U - Boot第一阶段由汇编语言实现，以达到短小精悍的目的，主要完成系统硬件环境的初始化，其工作流程如下图所示。

　　U - Boot在这一步的启动过程中，需要初始化启动环境，然后完成对后续工作的准备，诸如串口、网口、Flash等硬件设备的初始化工作，将kernel映像和根文件系统映像从Flash上读到RAM空间中，同时调用已经下载好的内核。

　　2．U-Boot运行后期阶段在完成了启动环境初始化时，进入到后期启动阶段。此部分的代码用C语言来实现，以便于实现更复杂的功能和取得更好的代码可读性和可移植性。函数_start_armboot0是执行映像的入口点。

　　(1 )U-Boot必要的初始化工作：系统初始化至少一个串口，以便和终端用户进行I/O输出信息，包括系统信息和操作菜单等；初始化计时器，方便读秒计时；初始化Flash，注册Flash操作函数，为实现Flash读写做准备。在加载程序U- Boot中可以通过kermit协议从宿主机接收可烧写的二进制文件，将该文件先放置于SDRAM中，然后通过NORFlash操作程序来完成对NORFlash AM29LV160DB的擦除，并将文件烧写到NORFlash中。后期的工作流程如图所示。

　　(2)使用TFTP网络协议下载Linux操作系统：在加载程序U-Boot中包含TFTP网络下载文件方式，其下载速度比Kermit协议方式速度快几十倍，可大大节省文件下载时间，极大的简便了嵌入式程序的调试方法。

　　因为TFTP使用UDP，而UDP使用lP，lP还可以使用其它本地通信方法。因此一个TFTP包中会有以下几段：本地媒介头，lP头，数据报头，TFTP头，剩下的就是TFTP数据了。TFTP在lP头中不指定任何数据，但是它使用UDP中的源和目标端口以及包长度域。由TFTP使用的包标记(TID)在这里被用做端口，因此TID必须介于0—65,535之间。TFTP头中包括两上字节的操作码，这个码指出了包的类型，可以根据TFTP包格式进行必要的移植工作。

　　三、U-Boot的移植流程

　　不同的板极硬件配置要求进行U-Boot的移植工作，移植U-Boot的工作包括添加开发板硬件相关的文件、配置U- Boot，然后编译。U-Boot -1.1.4版本支持SMDK2410开发板，并且SMDK2410同样采用S3C2410芯片，因此选取SMDK2410作为移植参考，定义目标板需要添加的U-Boot：

　　1．在boarcl/目录下建立目标板目录  由于U- Boot中本身支持很多开发板和处理器，所以可以找到和处理器型号相同或相近的开发板，在此基础之上再进行相应的修改。此处选择smdk2410作为模板。

　　2．创建S3C2410目录及文件，要对Makefile进行修改Mkdir board/S3C2410

　　3．通过修改文件smdk2410．h来修改U-Boot软硬件配置增加PING命令功能

　　4．修改2M的Flash通过查询相关数据手册中有关Flash的地址，并在对应的S3C2410．h文件中找到有关信息。在此要用到一些硬件的知识，最关键的是扇区的计算，由于在ARM中Flash是按扇区划分的，每个扇区的大小是64K，所以2M就需要32个扇区，但是由数据手册可知S0，S1，S2，S3扇区的大小分别为：16K，8K，8K，32K，所以要加上3个扇区才能得到正确的结果。

　　四、结论

　　通过对U-Boot的启动流程的详细分析和制作，不仅对其有一个整体的了解，而且也可以依据本文进行制作。通过对U-Boot的重要参数的设置也使得其功能进一步增强。读者也可以仿效文中的步骤对其他型号的开发板进行制作，为以后的开发带来了方便。在制作过程中要注意的是接口参数的设置问题和越界问题。