U-Boot在MPC8265平臺(tái)上的移植與分析

系統(tǒng)處理器啟動(dòng)時(shí)，首先執(zhí)行一個(gè)預(yù)定地址處的指令，通常這個(gè)位置是只讀內(nèi)存，存放系統(tǒng)初始化或引導(dǎo)程序，其功能是執(zhí)行CPU初始化并配置其他硬件，然后copy操作系統(tǒng)到RAM中。
在嵌入式Linux系統(tǒng)中，這些工作由Bootloacler(引導(dǎo)加載程序)完成，它是在嵌入式系統(tǒng)CPU加電復(fù)位和進(jìn)入操作系統(tǒng)之前運(yùn)行的代碼，主要用于完成由硬件啟動(dòng)到操作系統(tǒng)啟動(dòng)的過(guò)渡，為操作系統(tǒng)提供基本的運(yùn)行環(huán)境，如初始化CPU、堆棧、存儲(chǔ)器系統(tǒng)等，其數(shù)值必須要符合用戶(hù)的硬件配置，并且按特定順序?qū)懭?。嵌入式Linux系統(tǒng)的引導(dǎo)、配置甚至應(yīng)用程序的運(yùn)行都與Bootloader有關(guān)。
Bootloader源代碼與CPU的內(nèi)核結(jié)構(gòu)和嵌入式設(shè)備的板級(jí)配置有關(guān)，必須根據(jù)具體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行移植。目前，開(kāi)源社團(tuán)已經(jīng)發(fā)展了多種引導(dǎo)Linux內(nèi)核的bootloader，比如PowerPC體系的U-Boot、miniBoot，ARM體系的blob，Intel x32體系的gurb、openBIOS等。
以MPC8265微處理器和嵌入式Linux為背景，針對(duì)性地提出U-Boot的移植方法并進(jìn)行分析研究，此方法可廣泛用于基于MPC282xx系列處理器的嵌入式Linux系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)中。

1 U-Boot引導(dǎo)加載程序
1．1 U-Boot簡(jiǎn)介
U-Boot(Universal Boot Loader)是遵循GPL條款的開(kāi)放源碼項(xiàng)目。它支持多種嵌入式處理器，如ARM、PowerPC、MIPS等，也支持Linux、VxWorks、QNX、RTEMS、ARTOS、LynxOS等多種嵌入式操作系統(tǒng)。這2個(gè)特點(diǎn)正是U-Boot項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)目標(biāo)，即支持盡可能多的嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)。
U-Boot支持的主要功能如下：1)系統(tǒng)引導(dǎo)：支持NFS掛載、從Flash中引導(dǎo)(壓縮或非壓縮)系統(tǒng)內(nèi)核；RAMDISK(壓縮或非壓縮)形式的根文件系統(tǒng)；2)強(qiáng)大的操作系統(tǒng)接口功能，可靈活設(shè)置、傳遞多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)給操作系統(tǒng)，適合系統(tǒng)在不同開(kāi)發(fā)階段的調(diào)試要求與產(chǎn)品發(fā)布：3)支持目標(biāo)板環(huán)境參數(shù)多種存儲(chǔ)方式(如Flash、NVRAM、EEPROM)；4)CRC32校驗(yàn)，可校驗(yàn)Flash中內(nèi)核、RAMDISK鏡像文件是否完好；5)設(shè)備驅(qū)動(dòng)：串口、SDRAM、Flash、以太網(wǎng)、LCD、NVRAM、EEP-ROM、鍵盤(pán)、USB、PCMCIA、PCI、RTC等驅(qū)動(dòng)支持；6)上電自檢功能：SDRAM、Flash自動(dòng)檢測(cè)，SDRAM故障檢測(cè)，CPU型號(hào)。
1．2 U-Boot主要目錄結(jié)構(gòu)
U-Boot源代碼采用高度模塊化的編程方式，便于在不同的硬件平臺(tái)上移植。U-Boot源代碼包含多個(gè)目錄，其中與移植相關(guān)的主要有：1)board：目標(biāo)板相關(guān)文件，存放U-Boot支持的所有目標(biāo)板的子目錄。目標(biāo)板上大部分資源的初始化代碼就在這個(gè)文件夾中，如SDRAM、Flash驅(qū)動(dòng)；2)common：獨(dú)立于處理器體系結(jié)構(gòu)的通用代碼，實(shí)現(xiàn)U-Boot各種公共命令的C文件；3)cpu：存放U-Boot支持的各類(lèi)型CPU的相關(guān)文件，主要是初始化執(zhí)行環(huán)境，比如mpc8260子目錄包含串口、網(wǎng)口、LCD驅(qū)動(dòng)及中斷初始化等文件；4)drivers：通用設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，如CFI flash驅(qū)動(dòng)；5)fs：U-Boot支持的文件系統(tǒng)，如ext2、cramfs、fat、fdos、jffs2和registerfs等；6)net：與網(wǎng)絡(luò)功能有關(guān)的文件，如B00TP、TFTP、RARP和NFS相關(guān)代碼；7)include：存放頭文件。子目錄include／configs下與目標(biāo)板相關(guān)的配置頭文件是移植過(guò)程中經(jīng)常要修改的文件，可配置目標(biāo)板的各項(xiàng)參數(shù)(如波特率、引導(dǎo)啟動(dòng)參數(shù)等)。還有對(duì)各種硬件平臺(tái)支持的匯編文件、系統(tǒng)的配置文件和對(duì)文件系統(tǒng)支持的文件。U-Boot源代碼可以從DENX的網(wǎng)站(http：／／www．denx．de)下載，本文使用的版本是U-Boot-1．2．0。

2 U-Boot的運(yùn)行流程
U-Boot的運(yùn)行流程如圖1所示，目標(biāo)板上電，啟動(dòng)MPC8265存儲(chǔ)控制器CS0有效，選中Flash，CPU地址線(xiàn)上輸出硬件復(fù)位中斷向量對(duì)應(yīng)的地
址，此時(shí)執(zhí)行第1條指令，對(duì)應(yīng)＼cpu＼mpc8260＼start．S中的_start：開(kāi)始執(zhí)行。完成CPU本身基本的初始化后，初始化CPU內(nèi)部寄存器，設(shè)置IMMR、ICTRL等。然后跳轉(zhuǎn)到＼cpu＼mpc8260＼cpu_init．c的函數(shù)cpu_init_f處，進(jìn)行CPU的底層初始化，主要設(shè)置watchdog、SIUMCR寄存器、PIT、鎖相環(huán)、系統(tǒng)定時(shí)器、存儲(chǔ)控制器和CPM等。從start．S中跳轉(zhuǎn)到＼lib_ppe＼board．c的函數(shù)board_init_f處，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)板上的第1次初始化，完成SMC初始化和一些硬件測(cè)試，尤其是RAM初始化，并分配內(nèi)存空間，保存板級(jí)信息，準(zhǔn)備在RAM中重定向U-Boot代碼。完成后，跳轉(zhuǎn)到start．S中的函數(shù)relocate_code()處，重定向代碼，將U-Boot代碼搬至SDRAM工作，開(kāi)始在RAM中運(yùn)行。然后跳轉(zhuǎn)到board．c文件的函數(shù)board_init_r()處，執(zhí)行板上的第2次初始化，主要完成一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、高端模塊及系統(tǒng)設(shè)備的相關(guān)初始化。最后，U-Boot執(zhí)行board_init_r()中的函數(shù)main_loop()，根據(jù)用戶(hù)從控制臺(tái)的輸入，完成預(yù)先設(shè)定的工作。