嵌入式系統(tǒng)結構與協(xié)同性探討

2.2 基于ARM-μCLinux 系統(tǒng)bootloader 設計

　　在系統(tǒng)結構模型以及設計流程的基礎上，下面通過實例說明bootloader 的主要設計過程。

　　基于ARM-μCLinux 嵌入式系統(tǒng)的啟動引導過程：通過串口更新系統(tǒng)軟件平臺，完成啟動、初始化、操作系統(tǒng)內(nèi)核的固化和引導等。硬件平臺由內(nèi)嵌ARM10 的處理器、存儲器2MBFlash 和16MBSDRAM、串口以及以太網(wǎng)口組成。軟件平臺組成：系統(tǒng)引導程序、嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核、文件系統(tǒng)。采用Flash 存儲bootloader、內(nèi)核等，直接訪問內(nèi)核所在地址區(qū)間的首地址。

　　2.3 μCLinux 內(nèi)核的加載

　　系統(tǒng)采用μCLinux 自帶的引導程序加載內(nèi)核，用自舉模式和內(nèi)核啟動模式相互切換;同時,切換到內(nèi)核啟動模式，自動安全地啟動系統(tǒng)。針對ARM7TDMI 的無MMU 特性，采用修改后的μCLinux 內(nèi)核引導程序加載操作系統(tǒng)和初始化環(huán)境，解決內(nèi)核加載的地址重映射問題和操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理問題。

　　2.4 WinCE 系統(tǒng)下BootLoader

　　完成定制WinCE 的加載主要工作是編寫啟動加載程序bootloader 和板級支持包BSP。Bootloader 涉及到基本的硬件操作，如CPU 的結構、指令等，同時涉及以太網(wǎng)下載協(xié)議TFTP 和映像文件格式。Bootloader支持命令輸入的方式，不用人工干預加載WinCE，其主控部分通過串口來接收用戶的命令。

　　2.5 系統(tǒng)板級支持包BSP

　　由于硬件環(huán)境、Bootloader 映射范圍以及二次開發(fā)等原因，系統(tǒng)啟動加載程序Bootloader 不能把經(jīng)過裁剪的OS 直接引導進入硬件環(huán)境，需要建立BSP 文件，如VxWorks 的BSP 和Linux 的BSP 相對于某一CPU 來說盡管實現(xiàn)的功能一樣，寫法和接口定義可以完全不同。BSP 的結構與內(nèi)容差異性較大，依據(jù)不同的系統(tǒng)和應用環(huán)境，應設計建立合理、穩(wěn)定的BSP 內(nèi)核。

　　2.6 交叉融合

　　在分析過程、任務劃分以及系統(tǒng)協(xié)同性的基礎上，對系統(tǒng)底層軟件設計應考慮Bootloader、BSP、接口以及應用程序交叉與融合。應用BSP 組成靈活性，設計充分考慮軟硬件協(xié)同。接口驅(qū)動程序，如網(wǎng)絡驅(qū)動、串口驅(qū)動和系統(tǒng)下載調(diào)試、部分應用程序可添加到BSP 中，從系統(tǒng)結構的角度是，簡化軟件層次和硬件尤其是存貯體系結構，當操作系統(tǒng)運行于硬件相對固定的系統(tǒng)，BSP 也相對固定，不需要做任何改動，建立獨立的應用程序包。如果BSP 中的應用程序不斷升級，將對系統(tǒng)穩(wěn)定性造成影響。

　　圖 4 表征了嵌入式系統(tǒng)三個軟件環(huán)節(jié)的結構變化，Bootloader、BSP、接口驅(qū)動程序以及部分應用程序?qū)a(chǎn)生融合與交叉。對于一次開發(fā)功能強大的嵌入式系統(tǒng)，應充分利用嵌入式處理器供應商提供的Bootloader，使建立BSP 的過程變得相對容易。