第5章21嵌入式系统.ppt

1、5.2 U-Boot简介，5.2.1 U-Boot项目DENX软件工程中心的沃尔夫冈登克(Wolfgang Denk)首先基于8xxrom的源代码创建了PPCBoot项目，并不断增加了对处理器的支持。后来，Sysgo Gmbh将PPCBoot移植到ARM平台上，创建了ARMBoot项目，然后在PPCBoot项目和ARMBoot项目的基础上，创建了U-Boot项目。目前，U-Boot已经能够支持数百个采用PowerPC、ARM、X86和MIPS架构的开发板，并且已经成为最通用、最灵活、开发最活跃的开源Bootloader，目前仍由DENX的Wolfgang Denk维护。uboot的源代码包可以

2、从sourceforge网站下载，也可以订阅活跃的uboot用户电子邮件论坛，这对uboot的开发和使用非常有帮助。u盘包下载网站：5.2.2 U盘的源代码结构你可以从网站上下载u盘的源代码包，比如u盘1.1.2.tar.bz2，解压后就可以得到u盘的源程序。顶层目录下有18个子目录，分别存储和管理不同的源程序。存储在这些目录中的文件有它们自己的规则，这些规则可以分为三类：第一类与处理器架构或开发板硬件直接相关。第二类存储一般功能或驱动程序。第三类目录存储应用程序、工具或u盘文档。表5.2列出了u盘顶层目录下各级目录的存储原则。U-Boot的源代码包含对几十个处理器和数百个开发板的支持。然而，

3、对于特定的开发板，配置编译过程只需要一些程序。本文以S3C2410 arm920t处理器为例，分析了S3C2410处理器和开发板所依赖的程序，以及u盘的一般功能和工具。表5.2引导源代码的顶层目录显示引导源代码是通过GCC和Makefile编译的。顶层目录中的makefile可以先设置开发板的定义，然后递归调用各级子目录中的makefile，最后将编译后的程序链接到u盘映像中。1顶层目录下的Makefile顶层目录下的Makefile负责U-Boot的整体配置编译。按照配置顺序阅读关键行。每种开发板都需要在Makefile中有一个开发板配置定义。例如，smdk2410开发板的定义如下：smdk

4、2410 _ config:unconfig。/MK config $(: _ config=)armam 920t smdk 2410 null s3c 24x 0在上述程序中，执行配置U-Boot命令使smdk2410_config，并通过。/mkconfig脚本。文件的内容由Makefile根据开发板的配置生成。Arch=arm cpu=arm 920 board=smdk 2410 soc=s3c 24 x 0，返回到顶层目录中Makefile的开头，以下程序包含这些变量定义：# load ARCH，BOARD，和CPU配置包括/config . mkexport ARCH CPU B

5、OARD厂商SOC makefile的编译选项和规则在顶层目录的config.mk文件中定义，各种体系结构的公共规则在该文件中直接定义，并且通过ARCH、CPU、BOARD和SOC等变量为不同的硬件平台定义不同的选项。不同体系结构的规则包含在ppc_config.mk、arm_config.mk、mips_config.mk和其他文件中。，顶层目录中的Makefile还定义了交叉编译器和编译U-Boot的目标文件，具体如下：ifeq ($(ARCH)，Arm)CROSE _ COMPILE=Arm-Linux-/*交叉编译器的前缀*/# endif export CROSE _ COMPILE

6、 # U-Boot对象.顺序很重要(即必须首先启动)objs=中央处理器/$(中央处理器)/start.o/*与处理器相关的目标文件*/，libs=lib _ generic/libgeneric . a/*定义相关目录。在每个目录中，将目标文件连接到*。a file */libs=board/$(board dir)/lib $(board)。alibs=中央处理器/$(中央处理器)/lib $(中央处理器)。a ifdef SOC lips=CPU/$(CPU)/$(SOC)/lib $(SOC)。aendilibs=lib _ $(ARCH)/lib $(ARCH)。U-Boot映像编译

7、的依赖关系定义如下：all=U-Boot . srec U-Boot . binsystem . mapall 3360 $(all)U-Boot . srec : U-Boot $(OBJCOPY)$ OBJCFLAGS-O srec $ $ U-Boot . bin : U-Boot $(OBJCOPY)$ OBJCFLAGS-O二进制$ $ U-Boot : depend $(subders)$(OBJS)$(LIBS)$(LDSCRIPT)，*(_u_boot_cmd_)。*)/-u1/p | sort | uniq；$(LD)$(LD flags)$ $ unde _ sym $(o

8、bjs)-开始-组$(libs)$(platform _ libs)-结束-组-映射u-boot。map-o u-boot，makefile的默认编译目标是all，包括u-boot。引导库和引导库依赖于引导库。u盘根据u盘映射地址表通过ld命令将目标文件组装成u盘。其他Makefile不再详细分析，上述代码分析应该为阅读代码提供参考。2开发板配置头文件定义程序中开发板的配置选项或参数，即配置头文件为include/configs/.h。替换为相应的板定义。头文件中定义了两种类型的变量：(1)选项：前缀是CONFIG_，用于选择处理器、设备接口、命令、属性等。例如，# define fig _

9、arm 920 t1 # define fig _ driver _ cs 89001，(2)参数：以CFG_为前缀，用于定义总线频率、串行端口波特率、闪存地址和其他参数。示例：# definecfg _ flash _ base0x 0000000 # definecfg _ prompt=，3编译结果根据对Makefile的分析，编译过程分为两个步骤：第一步是配置，例如：makesmdk2410 _ config第二步是编译并执行make命令。编译后，可以得到各种格式的u盘的图像文件和符号表，如表5-3所示。表5-3由引导编译生成的图像文件。u盘的三种镜像格式都可以刻录到闪存中，但是需要知

10、道加载程序是否能够识别这种格式。一般来说，u盘是最常用的格式，可以根据二进制格式直接下载，根据绝对地址写入闪存。Boot和Boot.srec格式的图像有自己的定位信息。引导工具在工具目录中也有一些引导工具，其中一些是经常使用的。表5-4说明了几种工具的使用。表5-4U-Boot工具，它们都有源代码，所以你可以参考它们来重写其他工具。Mkimage是一个通用工具，Linux内核映像和内存磁盘文件系统映像都可以转换成u盘格式。5.2.4 U盘移植u盘可以支持多种架构的处理器，支持越来越多的开发板。因为引导程序完全依赖于硬件平台，所以有必要在新的电路板上移植引导程序。在开始移植uboot之前，先熟悉

11、待移植平台的硬件电路板和处理器，确认uboot是否已经支持新开发的板的处理器和输入输出设备。如果u盘已经支持类似的电路板，迁移过程将非常简单。移植u盘的工作是添加与开发板硬件相关的文件，配置选项，然后配置和编译。在开始迁移之前，有必要分析U-Boot已经支持的开发板，并将开发板与最近的硬件配置进行比较。选择的原则是：第一，处理器是相同的；第二，处理器架构是相同的；然后是外围接口，如以太网接口。下面以S3C2410的开发板fs2410为例来说明u盘的移植。迁移过程参考SMDK2410开发板，该开发板已在U-Boot-1.1.2中得到支持。移植u盘的基本步骤如下。(1)在顶部Makefile:sm

12、dk 2410 _ config : unconfig中为开发板添加新的配置选项。/MK config $(: _ config=)armamm 920t smdk 2410完整的S3C24x0请参阅以上两行程序。编写以下两行程序：fs2410 _ config:unconfig。/mkconfig $(: _ config=)armam 920 TFS 2410 null s3c 24x 0，(2)创建一个新目录来存储开发板的相关代码，并添加以下文件：board/fs 2410/config . mkboard/fs 2410/flash . cbboard/fs 2410/fs 2410

13、. cbboard/fs 2410/makefileboard/fs 2410/memsetup . sboard/fs 2410/u-boot . LDS。(4)配置开发板，即，使fs2410_config(5)编译U-Boot。执行make命令，成功编译后就可以获得u盘映像。一些错误与配置选项有关。通常，打开某些功能选项会带来错误，并且参考板的配置将尽可能相同。(6)添加驱动程序或功能选项。在编译的基础上，实现了u盘以太网接口和闪存读写功能。FS2410开发板的以太网驱动程序与smdk2410完全相同，可以直接使用。CS8900驱动文件如下：drivers/cs 8900 . cdiver

14、s/cs 8900 . h闪存的选择比较复杂，受闪存芯片价格或购买因素的影响。因为大多数开发板都有不同的尺寸和型号，所以有必要移植闪存驱动程序。每个开发板目录下通常都有一个Flash.c文件，需要根据具体的Flash类型进行修改。(7)调试u盘源代码，直到u盘可以在开发板上正常启动。5.2.5添加引导命令引导命令为用户提供交互功能，并实现了几十个常用命令。如果开发板需要特殊操作，您可以添加一个新的U-Boot命令。每个引导命令都是由引导宏定义的。宏在include/command.h头文件中定义，每个命令定义一个cmd_tbl_t结构。示例：#定义u _ boot _ cmd(名称，maxar

15、gs，rep，cmd，用法，帮助)cmd _ TBL _ t _ U _ Boot _ cmd _ name # struct _ section=# name，maxargs，rep，cmd，用法，帮助，每个U-Boot命令结构中包含的成员变量有：命令名称，最大参数数，重复次数，命令执行函数，用法和帮助。从控制台输入的命令由common/command.c中的程序解释和执行.Find_cmd()负责匹配输入命令，并从列表中找到相应的命令结构。基于U-Boot命令的基本框架，通过分析简单的icache操作命令，可以掌握添加新命令的方法。(1)定义缓存命令。所有U-Boot命令的标志位在incl

16、ude/cmd_confdefs.h中定义，即# definecfg _ cmd _ cache0x 0000010 ull/* icache、dcache */其他命令也在此定义。(2)实现缓存命令的操作功能。以下是/cmd_cache.c文件中icache命令的代码：# if (config _ commands，int do _ icache (cmd _ TBL _ t * cmdtp，int flag，int argc，Char *argv) /*指令cache *的操作函数/switch (argc)情况2: /*如果参数个数为1，则执行打开或关闭指令Cache的操作*/switch (on _ off (argv1)情况03360 icache _ disable()；/*打开指令缓存*/中断；案例1: icache _ enable()；/*关闭指令缓存*/中断；/* FALL THUMB */case 1:/*如果参数数为0，则获取指令缓