Armboot在EV40評(píng)估板上的移植

摘要：介紹Armboot以及EV40評(píng)估板的特點(diǎn)；詳細(xì)討論Armboot在EV40上的移植并給出主要代碼；以Flash編程為例，介紹與評(píng)估板相關(guān)Armboot命令的實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：Armboot AT91M40800 ARM 移植

1 Armboot簡(jiǎn)介

Armboot是一個(gè)bootloader,是為基于ARM或者StrongARM CPU的嵌入式系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的。它支持多種類型的Flash；允許映像文件經(jīng)由bootp、dhcp、tftp從網(wǎng)絡(luò)傳輸；支持從串口線下載S-record或者binary文件；允許內(nèi)存的顯示及修改；支持jffs2文件系統(tǒng)等。Armboot源碼公開，可以在http://www.sourceforg.net/projects/armboot下載。

2 EV40評(píng)估板簡(jiǎn)介

Micetek祥佑數(shù)碼科技有限公司配合其Hitool for ARM開發(fā)工具推出了基于AT91X40系列微控制器的ARM EV40（簡(jiǎn)稱EV40）評(píng)估板。可用來開發(fā)、調(diào)試和評(píng)估以Atmel ARM為硬件基礎(chǔ)的嵌入式系統(tǒng)。EV40評(píng)估板包括一個(gè)AT91X40系列的微控制器AT91M40800以及一些外圍器件。

主要的外圍部分包括：2個(gè)串口、1個(gè)復(fù)位按鈕、3個(gè)應(yīng)用按鍵、3個(gè)LED指示燈、1個(gè)7段LED顯示器、512KB以太網(wǎng)接口、USB接口、PC104接口、EBI擴(kuò)展接口、I/O擴(kuò)展接口、時(shí)鐘源選擇、觸摸板接口和LCD接口。

3 Armboot在EV40上的移植

本文的主要目的是使讀者盡快地能在EV40上運(yùn)行Armboot，因此，去掉（或修改）了一些完整版本所具有的代碼（比如中斷處理），從而加快開發(fā)。同時(shí)，這里使用Hitool for ARM開發(fā)工具，完成代碼的修改、編譯及調(diào)試。

3.1 初始化

Armboot的運(yùn)行，開始于cpu/$cpu/start.s，完成一系列的初始化后（中間調(diào)用board/$board/memsetup.s）,調(diào)用common/board.c中的函數(shù)start_armboot作為C語言程序的入口。如果使用Hitool，并正確地配置startup config（使用初始文件micev40_em.inc）。使用Hitool自動(dòng)生成的start_up.s代替start.s，把B_main替換為

ldr pc,_start_armboot

startarmboot:.word start_armboot

如果沒有micev40_em.inc,則自行創(chuàng)建，內(nèi)容如下：

long ffe00000 0x01002529 long ffe00014 0x02502021

long ffe00004 0x022028al long ffe00018 0x60000000

long ffe00008 0x03002529 long ffe0001c 0x70000000

long ffe0000c 0x40000000 long ffe00020 0x00000001

long ffe00010 0x02402021 long ffe00024 0x00000006

這部分的作用相當(dāng)于borad$board.s。用來初始化EBI的各個(gè)寄存器。

接下來是串口的初始化。這部分比較重要，作用是實(shí)現(xiàn)主機(jī)與目標(biāo)板的通信，從而在超級(jí)終端（console）上提供用戶接口。

在start_armboot函數(shù)中，cpu_init(bd)、board_init（bd）可以屏蔽掉；serial_init(bd)用來初始化串口。初始化過程的一個(gè)示例如下（使用USART0）。

①計(jì)算時(shí)鐘分頻數(shù)CD，公式為：

異步模式

CD=選擇的時(shí)鐘/16波特率（結(jié)果四舍五入）

同步模式

CD=選擇的時(shí)候/波特率（CD必須為偶數(shù)）

CD將作US_BRGR（波特率發(fā)生寄存器）的值。

②設(shè)置PS_PCER（省電模塊的外圍時(shí)鐘使能寄存器），它的各位和中斷源對(duì)應(yīng)。首先使能外圍的時(shí)鐘：

#define PS_PCER_US0 0x04

PS_PCER=PS_PCER_US0;

③設(shè)置PIO_PDR（PIO禁止寄存器）。此寄存器用于禁止PIO控制器控制單個(gè)引腳，而用作外圍引腳。并行I/O口線中一些為復(fù)用口線，可以由PIO控制器控制或作為其它外圍引腳。如P13（SCK0，SUART0時(shí)鐘信號(hào)）、P14（TXD0，USART0數(shù)據(jù)發(fā)送端）、P15（RXD0，USART0數(shù)據(jù)接收端）。

#define PIO_PDR_RXD0 0x8000

#define PIO_PDR_TXD0 0x4000

#define PIO_PDR_TXD0 0x2000

如果使用MCK（主時(shí)鐘），

PIO_PDR=PIO_PDR_RXD0|PIO_PDR_TXD0;

如果使用SCK（外部時(shí)鐘），

PIO_PDR=PIO_PDR_RXD0|PIO_PDR_TXD0|PIO_PDR_SCK0。

④復(fù)位接收器和發(fā)送器。這是通過設(shè)置US_CR（USART控制寄存器）。

#define US_RSTRX 0x0004

#define US_RSTRX 0x0008

#define US_RXDIS 0x0020

#define US_TXDIS 0x0080

US_CR=US_RSTRX|US_RSTTX|US_RXDIS|US_TXDIS

⑤清除發(fā)送和接收計(jì)數(shù)寄存器。

US_TCR=0

US_RCR=0

⑥設(shè)置波特率產(chǎn)生寄存器US_BRGR。

US_BRGR=CD

⑦設(shè)置USART模式寄存器US_MR。

#define US_CHMODE_NORMAL 0x0000 /*普通模式*/

#define US_NBSTOP_1 0x0000 /*停止位1*/

#define US_PAR_NO 0x800 /*無奇偶校驗(yàn)*/

#define US_CHRL_8 0xC0 /*數(shù)據(jù)位8*/

#define US_CLKS_MCK 0x00 /*主時(shí)鐘*/

#define US_ASYNC_MODE(US_CHMODE_NORMAL

+US_NBSTOP_1+US_PAR_NO+US_CHRL_8+US_CLKS_MCK)

US_MR=US_ASYNC_MODE

⑧設(shè)置發(fā)送時(shí)間確保寄存器US_TTGR。

US_TTGR=0

⑨使能接收器和發(fā)送器。

#define US_TXEN 0x0040

#define US_RXEN 0x0010

US_CR=US_RXEN|US_TXEN

⑩屏蔽所有USART中斷。

US_IDR=0xFFFFFFFF

⑾最好在這里插入一個(gè)延時(shí)循環(huán)，保證初始化工作的順利工作。

For(i=0;i=10;i++);

為了讓讀者更清楚理解以上個(gè)寄存器的來源，這里以USART0各寄存器的定義為例：

//USART的各個(gè)寄存器

typedef volatile unsigned int at91_reg；

typedef struct

{

at91_reg US_CR ; /*控制寄存器*/

at91_reg US_MR ; /*模式寄存器*/

at91_reg US_IER ; /*中斷使能寄存器*/

at91_reg US_IDR ; /*中斷禁止寄存器*/

at91_reg US_IMR ; /*中斷屏蔽寄存器*/

at91_reg US_CSR ; /*通道狀態(tài)寄存器*/

at91_reg US_RHR ; /*接收保持寄存器*/

at91_reg US_THR ; /*發(fā)送保持寄存器*/

at91_reg US_BRGR ; /*波特率產(chǎn)生寄存器*/

at91_reg US_TTOR ; /*接收超時(shí)寄存器*/

at91_reg US_TTGR ; /*發(fā)送器時(shí)間確保寄存器*

at91_reg Reserved ;

at91_reg US_RPR ; /*接收指針寄存器*/

at91_reg US_RCR ; /*接收計(jì)數(shù)寄存器*/

at91_reg US_TPR ; /*發(fā)送指針寄存器*/

at91_reg US_TCR; /*發(fā)送計(jì)數(shù)寄存器*/

}StructUSART；

#define USART0_BASE ((StructUSART*)0xFFFD0000)

3.2 通過串口接收數(shù)據(jù)

#define US_RXRDY 0x1

While((US_CSR US_RXRDY)==0){}

/*等待US_RHR（接收保持寄存器）收到字符*/character=US_RHR

/*收到字符后，把它賦給某一變量供以后使用*/

以上內(nèi)容用于cpu$cpu.c中的serial_getc()函數(shù)。

3.3 通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)

#define US_TXRDY 0x2

while((US_CSR US_TXRDY)==0){}

/*等待US_THR（發(fā)送保持寄存器）送出字符*/

US_THR=character

/*當(dāng)US_THR為空后，往里寫下一個(gè)要發(fā)送字符*

以上內(nèi)容用于cpu$cpu.c中的serial_putc()函數(shù)。

3.4 計(jì)數(shù)器的使用

在cpu$cpu.c中，有個(gè)udelay(unsigned long usec)函數(shù)，作用是延時(shí)usec ms。通過使用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TC（Timer/Counter）模塊完成該功能。同串口使用制似，也需要初始化一系列的寄存器，然后執(zhí)行某種觸發(fā)，使計(jì)數(shù)器復(fù)位，時(shí)鐘啟動(dòng)；當(dāng)計(jì)數(shù)器值到這TC_RC時(shí)，會(huì)發(fā)生RC比較，導(dǎo)致TC_SR（狀態(tài)寄存器）的CPCS位（0x10）置位。由此可見，適當(dāng)設(shè)置TC_RC寄存器的值，可以產(chǎn)生不同長(zhǎng)短的延時(shí)；通過判斷CPCS位，可作為延時(shí)結(jié)束的標(biāo)志。

3.5 設(shè)置自動(dòng)引導(dǎo)命令

Armboot在開始會(huì)有幾秒的延時(shí)，讓你選擇是否自動(dòng)引導(dǎo)。如果不自動(dòng)引導(dǎo)，則可通過console，敲入命令，手工引導(dǎo)。

自動(dòng)引導(dǎo)采用的命令來源于環(huán)境變量。環(huán)境變量是由一些以“0”結(jié)束的形如“name=value”的字符串所組成的序列，整個(gè)序列以兩個(gè)“0”結(jié)束。環(huán)境變量存儲(chǔ)于結(jié)構(gòu)env_t的data數(shù)組中。有3處可以存放環(huán)境變量，一是SDRAM，在env_init(bd)（中完成初始化；二是Flash。這里定義放在第三個(gè)扇區(qū)，即

#define CFG_ENV_ADDR(PHYS_FLASH_1+0x20000)/*環(huán)境變量扇區(qū)地址*/

env_t*env=(env_t*)CFG_ENV_ADDR。

三是default_environment。Default_environment是一個(gè)定義好的全局?jǐn)?shù)組，作用相當(dāng)于env_t中的data。

使用getenv(bd_t*bd，uchar *name)從環(huán)境變量中條目（形如“name=value”;value可以為空""）查找匹配name的條目；成功返回value對(duì)應(yīng)的地址，失敗返回0。

通過源碼我們可以看出，這里采用的環(huán)境變量是default_environment，而且，name=bootcmd；因此，如果采用自動(dòng)boot，則會(huì)自動(dòng)執(zhí)行bootp，bootm。由于筆者并不打算讓Armboot自動(dòng)執(zhí)行任何命令，所以，將CONFIG_BOOTCOMMAND置空。

4 Flash編程

到此為止，Armboot基本上可以說能夠在板子上運(yùn)行了。一些和板子無關(guān)的命令已經(jīng)可以運(yùn)行，比如查看內(nèi)存md；下載binary文件loadb（使用kermit模式/協(xié)議）等等。也有些命令依然還不能運(yùn)行，它們根據(jù)具體的目標(biāo)板有不同的代碼。比如loads、erase等。

這里我們以Flash編程為例，實(shí)現(xiàn)erase命令。Loads中也需要調(diào)用和Flash有關(guān)的函數(shù)。以下的編程是針對(duì)Fujitsu MBM29LV160TE的。不同的Flash，命令序列和命令地址都可能不同。

4.1 Flash擦除

Flash的擦除是按照扇區(qū)來擦除的，扇區(qū)的大小由具體的Flash規(guī)定。

EV40使用的Flash是Fujitsu MBM29LV160TE。它規(guī)定，一個(gè)存儲(chǔ)體上有35個(gè)扇區(qū)s0～s34；s0～s30大小為64KB（0x10000），s31大小為32KB，s32～s33大小為8KB，s34大小為16KB。

具體實(shí)現(xiàn)6個(gè)命令序列：

typedef volatile unsigned short flash_word；

#define CFG_FLASH_BASE 0x100000

flash_word *flash_address=CFG_FLASH_BASE,*s_address；

s_address=擦除扇區(qū)的起始地址；

*（flash_address+0x555）=0xAA；/*命令1*/

*（flash_address+0x2AA）=0x55;/*命令2*/

*（flash_address+0x555）=0x80;/*命令3*/

*（flash_address+0x555）=0xAA;/*命令4*/

*（flash_address+0x2AA）=0x55;/*命令5*/

*s_address=0x30; /*命令6*/

//扇區(qū)的擦除需要時(shí)間，擦除成功的標(biāo)志是*s_address==0xFFFF

while((*s_address!=0xFFFF)(i++1000000));

//*若超過

if(i>=1000000){

return ERR_TIMOUT;

}

4.2 Flash寫入

寫入以字（2字節(jié)）為單位，地址要字對(duì)齊。具體實(shí)現(xiàn)為4個(gè)命令序列：

s_sddress=寫入處的起始地址（偶地址）；

*（flash_address+0x555）=0xAA； /*命令1*/

*（flash_address+0x2AA）=0x55; /*命令2*/

*（flash_address+0x555）=0xA0; /*命令3*/

*s_address=data; /*命令4；data為欲寫入數(shù)據(jù)，要求是flash_word類型*/

//扇區(qū)的寫入需要時(shí)間，寫入成功的標(biāo)志是*s_address==data

while((*s_address!=data)(i++100000));

//*若超時(shí)

if(i>=100000){

return ERR_TIMOUT;

}

結(jié)語

到此為止，移植可以告一段落了，如果有已經(jīng)修改好的uClinux內(nèi)核文件，可以試試使用Armboot（源碼見網(wǎng)站http://www.dpj.com.cn），讓它來下載并引導(dǎo)內(nèi)核。還有一點(diǎn)須提醒讀者注意，Armboot官方網(wǎng)站使用arm-linux-gcc編譯。如果在寫Flash時(shí)遇到問題（高字節(jié)和低字節(jié)內(nèi)容相同），試試arm-elf-gcc suite。