在ARMSYS上進(jìn)行uClinux內(nèi)核移植的總結(jié)

1。簡述

針對(duì)“如何在以S3C44B0X為核心的ARMSYS開發(fā)板上建立uClinux內(nèi)核移植”的一個(gè)總結(jié)，其內(nèi)容包括對(duì)Bootloader的功能分析和uClinux2。4。24發(fā)行版內(nèi)核基礎(chǔ)上針對(duì)S3C44B0X開發(fā)板進(jìn)行修改的重點(diǎn)內(nèi)容的逐一列舉。

2。Bootloader

2。1Bootloader概述

BootLoader就是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行的一段程序。通過這段程序，我們可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。因此，正確建立uClinux的移植的前提條件是具備一個(gè)與uClinux配套、易于使用的Bootloader。

ARMSYS開發(fā)板提供了這樣一個(gè)uClinux專用的Bootloader，該Bootloader程序燒錄在系統(tǒng)的地址0x0處，每次上電即運(yùn)行，能夠正確完成硬件系統(tǒng)的初始化和uClinux的引導(dǎo)。

理論上，uClinux引導(dǎo)時(shí)并非一定需要一個(gè)獨(dú)立于內(nèi)核的Bootloader。然而，將Bootloader與內(nèi)核分開設(shè)計(jì)能夠使軟件架構(gòu)更加清晰，也有助于靈活地支持多種引導(dǎo)方式，實(shí)現(xiàn)一些有用的輔助功能。

ARMSYS提供的Bootloader的主要任務(wù)可以概括如下：

1．硬件初始化；

2。從主機(jī)下載新的內(nèi)核映像和文件系統(tǒng)映像；

3。燒寫NorFlash和Nandflash；

4。加載uClinux內(nèi)核映像并啟動(dòng)運(yùn)行；

5。提供串行超級(jí)終端上的人機(jī)操作界面。

2。2存儲(chǔ)空間分布

Bootloader采用默認(rèn)的存儲(chǔ)空間分布地址來加載uClinux內(nèi)核、文件系統(tǒng)，并按照正確引導(dǎo)uClinux的運(yùn)行。在ARMSYS的Bootloader中，默認(rèn)的存儲(chǔ)空間分布如下表：

內(nèi)容起始地址存儲(chǔ)介質(zhì)

Bootloader程序空間0x00000000Flash

壓縮內(nèi)核映像0x00010000Flash

ROM文件系統(tǒng)映像0x000e0000Flash

內(nèi)核運(yùn)行地址0x0c008000SDRAM

壓縮內(nèi)核解壓地址0x0c100000SDRAM

文件系統(tǒng)加載0x0c700000SDRAM

這個(gè)存儲(chǔ)空間的分配方式也不是固定不變的，可以通過修改Bootloader中的相關(guān)代碼來改變。

2。3Bootloader的工作

完整的Bootloader引導(dǎo)流程可描述如下：

硬件初始化階段一

◎硬件初始化；

◎復(fù)制二級(jí)中斷異常矢量表；

◎初始化各種處理器模式；

◎復(fù)制RO和RW，清零ZI(跳轉(zhuǎn)到C代碼入口函數(shù))。

硬件初始化階段二

◎初始化本階段使用到的硬件設(shè)備；

◎建立人機(jī)界面；

◎?qū)崿F(xiàn)映像文件的下載和燒錄工具；

◎?qū)崿F(xiàn)映像文件的加載和運(yùn)行工具。

下面對(duì)上述各步驟進(jìn)行逐一說明，并對(duì)與uClinux相關(guān)的內(nèi)容詳細(xì)加以說明。

2。3。1硬件初始化

板子上電或復(fù)位后，程序從位于地址0x0的ResetExceptionVector處開始執(zhí)行，因此需要在這里放置Bootloader的第一條指令：bResetHandler，跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)為ResetHandler處進(jìn)行第一階段的硬件初始化，主要內(nèi)容為：關(guān)WatchdogTimer，關(guān)中斷，初始化PLL和時(shí)鐘，初始化存儲(chǔ)器控制器。比較重要的是PLL的輸出頻率要計(jì)算正確，ARMSYS中把它設(shè)置為64MHz；這實(shí)際上就是處理器的工作主頻，這個(gè)時(shí)間參數(shù)在第二階段計(jì)算SDRAM的刷新計(jì)數(shù)值和UART的波特率等參數(shù)時(shí)還要用到。

2。3。2建立二級(jí)異常中斷矢量表

異常中斷矢量表（ExceptionVectorTable）是Bootloader與uClinux內(nèi)核發(fā)生聯(lián)系關(guān)鍵的地方之一。即使uClinux內(nèi)核已經(jīng)得到處理器的控制權(quán)運(yùn)行，一旦發(fā)生中斷，處理器還是會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到從0x0地址開始的第一級(jí)異常中斷矢量表中的某個(gè)表項(xiàng)（依據(jù)于中斷類型）處讀取指令運(yùn)行。

在編寫B(tài)ootloader時(shí)，地址0x0處的一級(jí)異常中斷矢量表只需簡單地包含向二級(jí)異常中斷矢量表的跳轉(zhuǎn)指令就可以。這樣，就能夠正確地將發(fā)生的事件交給uClinux的中斷處理程序來處理。對(duì)于uClinux內(nèi)核，它在RAM空間中基地址為0xc000000處建立了自己的二級(jí)異常中斷矢量表，因此，Bootloader的第一級(jí)異常中斷矢量表如下所示：

bResetHandler;ResetHandler

ldrpc，=0x0c000004;UndefinedInstructionHandler

ldrpc，=0x0c000008;SoftwareInterruptHandler

ldrpc，=0x0c00000c;PrefetchAbortHandler

ldrpc，=0x0c000010;DataAbortHandler

b。

ldrpc，=0x0c000018;IRQHandler

ldrpc，=0x0c00001c;FIQHandler

LTORG

如果在Bootloader執(zhí)行的全過程中都不必響應(yīng)中斷，那么上面的設(shè)置已能滿足要求。但在我們的ARMSYS上提供了USB下載器，需要用到中斷，那么Bootloader必須在同樣的地址（0xc000000）處配置自己的二級(jí)異常中斷矢量表，以便同uClinux兼容。這張表事先存放在FlashMemory里，引導(dǎo)過程中由Bootloader將其復(fù)制到RAM地址0x0C000000，存放矢量表：

;IRQ==theprogramputthisphraseto0xc000000

ExceptionHanlderBegin

b。

ldrpc，MyHandleUndef;HandlerUndef

ldrpc，MyHandleSWI;HandlerSWI

ldrpc，MyHandlePabort;HandlerPabort

ldrpc，MyHandleDabort;HandlerDAbort

b。;HandlerReserved

ldrpc，MyHandleIRQ;HandlerIRQ

ldrpc，MyHandleFIQ;HandlerFIQ

MyHandleUndefDCDHandleUndef;reserveaword(32bit)

MyHandleSWIDCDHandleSWI

MyHandlePabortDCDHandlePabort

MyHandleDabortDCDHandleDabort

MyHandleIRQDCDHandleIRQ

MyHandleFIQDCDHandleFIQ

ExceptionHanlderEnd

建立二級(jí)矢量表：

;****************************************************

;*SetupIRQhandler*

;****************************************************

ldrr0，=(_IRQ_BASEADDRESS+0x100)

ldrr2，=_IRQ_BASEADDRESS

addr3，r0，#0x100

0

CMPr0，r3

STRCCr2，[r0]，#4;cc：Carryclear;saveR2toR0address，R0=R0+4。

BCC%B0

ldrr1，=_IRQ_BASEADDRESS

ldrr0，=ExceptionHanlderBegin;ifthereisn't'subspc，lr，#4'at0x18，0x1c

ldrr3，=ExceptionHanlderEnd

0

CMPr0，r3;putthevectortableat_IRQ_BASEADDRESS(0xc000000)

LDRCCr2，[r0]，#4

STRCCr2，[r1]，#4

BCC%B0

ldrr1，=DIsrIRQ;puttheIRQjudgeprogramat_IRQ_BASEADDRESS+0x80(0xc000080)

ldrr0，=IsrIRQ;ifthereisn't'subspc，lr，#4'at0x18，0x1c

ldrr3，=IsrIRQEnd

0

CMPr0，r3

LDRCCr2，[r0]，#4

STRCCr2，[r1]，#4

BCC%B0

ldrr1，=MyHandleIRQ;MyHandleIRQpointtoDIsrIRQ

ldrr0，=ExceptionHanlderBegin

ldrr4，=_IRQ_BASEADDRESS;

subr0，r1，r0

addr0，r0，r4

ldrr1，=DIsrIRQ

strr1，[r0]

定義Handlexxx：

^(_IRQ_BASEADDRESS)

HandleReset#4

HandleUndef#4

HandleSWI#4

HandlePabort#4

HandleDabort#4

HandleReserved#4

HandleIRQ#4

HandleFIQ#4

^(_IRQ_BASEADDRESS+0x80)

DIsrIRQ#4

;IntVectorTable

^(_IRQ_BASEADDRESS+0x100)

HandleADC#4

HandleRTC#4

HandleUTXD1#4

HandleUTXD0#4

HandleSIO#4

HandleIIC#4

HandleURXD1#4

HandleURXD0#4

HandleTIMER5#4

HandleTIMER4#4

HandleTIMER3#4

HandleTIMER2#4

HandleTIMER1#4

HandleTIMER0#4

HandleUERR01#4

HandleWDT#4

HandleBDMA1#4

HandleBDMA0#4

HandleZDMA1#4

HandleZDMA0#4

HandleTICK#4

HandleEINT4567#4

HandleEINT3#4

HandleEINT2#4

HandleEINT1#4

HandleEINT0#4

將異常中斷矢量重構(gòu)到SDRAM，這樣的好處就是可以在其它的功能程序內(nèi)對(duì)中斷處理程序的地址任意賦值。為此，我們在44b。h文件中定義：

/*ISR*/

#definepISR_RESET(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x0))

#definepISR_UNDEF(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x4))

#definepISR_SWI(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x8))

#definepISR_PABORT(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0xc))

#definepISR_DABORT(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x10))

#definepISR_RESERVED(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x14))

#definepISR_IRQ(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x18))

#definepISR_FIQ(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x1c))

#definepISR_ADC(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x100))//0x20))

#definepISR_RTC(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x104))//0x24))

#definepISR_UTXD1(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x108))//0x28))

#definepISR_UTXD0(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x10c))//0x2c))

#definepISR_SIO(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x110))//0x30))

#definepISR_IIC(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x114))//0x34))

#definepISR_URXD1(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x118))//0x38))

#definepISR_URXD0(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x11c))//0x3c))

#definepISR_TIMER5(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x120))//0x40))

#definepISR_TIMER4(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x124))//0x44))

#definepISR_TIMER3(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x128))//0x48))

#definepISR_TIMER2(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x12c))//0x4c))

#definepISR_TIMER1(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x130))//0x50))

#definepISR_TIMER0(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x134))//0x54))

#definepISR_UERR01(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x138))//0x58))

#definepISR_WDT(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x13c))//0x5c))

#definepISR_BDMA1(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x140))//0x60))

#definepISR_BDMA0(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x144))//0x64))

#definepISR_ZDMA1(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x148))//0x68))

#definepISR_ZDMA0(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x14c))//0x6c))

#definepISR_TICK(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x150))//0x70))

#definepISR_EINT4567(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x154))//0x74))

#definepISR_EINT3(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x158))//0x78))

#definepISR_EINT2(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x15c))//0x7c))

#definepISR_EINT1(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x160))//0x80))

#definepISR_EINT0(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x164))//0x84))

例如，我們要使用到Exint4567中斷，定義好中斷處理程序Meint4567Isr()后，僅需要一條語句：

pISR_EINT4567=(int)MEint4567Isr;

就能使中斷發(fā)生后正確跳轉(zhuǎn)到我們編寫的處理程序上。