U-boot在Blackfin上的移植分析与调试

引言

Boot loader代码是CPU芯片复位后进入操作系统之前执行的一段代码，主要用于完成硬件启动到操作系统启动的过渡，从而为操作系统提供基本的运行环境。Boot loader代码与CPU的内核结构、具体型号、应用系统配置及操作系统有关，其功能类似于PC机的BIOS程序。

Blackfin DSP是美国模拟器件公司与Intel联合开发的第4代DSP产品，是专为通信和互联网应用而设计的通用DSP芯片，适合处理互联网中的大量图像、声音、文本和数据流，以及汽车电子中的可视系统、宽带无线系统、消费类多媒体电子、数字摄像机、多通道VoIP、安全和监督、机顶盒和视频电话会议等。 本文对基于Blackfin 561微处理器构建的嵌入式开发板EZKIT561的U-boot第一和第二阶段的具体工作流程进行了分析，画出了各阶段的流程图，同时在U-boot第一阶段代码中加入LED指示程序来跟踪第一阶段的执行情况；而在U-boot第二阶段，则在代码的相应位置添加了向串口的打印信息，以跟踪U-boot在此阶段的执行情况。

1 Blackfin DSP简介

ADI公司推出的Blackfin处理器是专为嵌人式音频、视频、通信计算要求和功耗约束条件而设计的新型16～32位嵌入式处理器。Blackfin处理器由ADI和Intel联合开发，主要基于微信号架构(MSA)。它将一个32位RISC型指令集和双16位乘法累加(MAC)信号处理功能与通用型微控制器所具有的易用性组合在一起。这种处理特征使得Blackfin处理器在信号处理和控制处理应用中均能发挥上佳作用，因而在许多场合可免除增设单独异类处理器。

2 Boot loader及U-boot简介

2．1 Boot loader简介

Boot loader是用于初始化目标板硬件，可给嵌入式操作系统提供板上硬件资源信息，并进行装载、引导嵌人式操作系统运行的固件。最终，Boot Loader会把操作系统内核映像加载到RAM中，并将系统控制权传递给它。

大多数Boot Loader都包含两种不同的操作模式： "启动加载"模式和"下载模式"。

启动加载(Boot loading)模式也称"自主"(Autonomous)模式。即Boot Loader从目标机上的某个固态存储设备上将操作系统加载到RAM中运行。这种模式是Boot Loader的正常工作模式，因此在嵌入式产品发布的时侯，Boot Loader显然必须工作在这种模式下。

在下载(Downloading)模式下，目标机上的Boot Loader将通过串口连接或网络连接等手段从主机(Host)下载内核映像和根文件系统映像等。从主机下载的文件通常先被Boot Loader保存到目标机的RAM，然后再被Boot Loader写到目标机的FLASH等固态存储设备中。Boot Loader的这种模式通常在第一次安装内核与根文件系统时使用；此外，以后的系统更新也会使用Boot Loader的这种模式。工作于这种模式下的Boot Loader通常都会向它的终端用户提供一个简单的命令行接口。

2．2 U-boot简介

U-Boot(全称U niversal Boot Loader)是遵循GPL条款的开放源码项目。其源码目录和编译形式与Linux内核相似。事实上，不少U-Boot源码就是相应的Linux内核源程序的简化，尤其是一些设备的驱动程序，这一点从U-Boot源码的注释中就能体现。目前支持的目标操作系统有OpenBSD，NetBSD，FreeBSD，4．4BSD，Linux，SVR4，Esix，Solaris，Irix，VxWorks，LynxOS，pSOS，QNX，RTEMS，ARTOS；这是U-Boot中Universal的一层含义，另外一层含义是U-Boot除了支持PowerPC系列处理器外，还能支持Black-fin、MIPS、x86、ARM、NIOS、XScale等诸多处理器。上述两个特点正是U-Boot项目的开发目标，即支持尽可能多的嵌入式处理器和嵌人式操作系统。U-Boot的主要目录结构如表1所列。

3 基于Blackfin DSP的U-boot运行分析

大多数Boot loader都分为stagel和stage2两大部分，U-boot也是如此。

3．1 U-boot的stagel阶段

依赖于CPU体系结构的代码(比如设备初始化代码等)，通常都放在stage1中，该代码可用blackfin DSP汇编语言来实现，以达到短小精悍的目的。实际操作可在位于U-boot 1．1．3＼cpu＼bf533中的Start．S和Startl．S文件中实现，而且是从Start．S开始运行，此阶段的程序流程图如图1所示。

stage1的步骤以执行的先后主要包括硬件设备初始化、为加载Boot Loader的stage2准备RAM空间、拷贝Boot Loader的stage2到RAM空间、设置堆栈、跳转到stag2的C入口等。

3．2 U-boot的stage2阶段

通常stage2可用C语言来实现更复杂的功能，该代码具有更好的可读性和可移植性。Stage2实现的主要功能包括初始化本阶段要使用到的硬件设备，检测系统内存映射(memory map)，将ker-nel映像和根文件系统映像从flash上读到RAM空间中，为内核设置启动参数，以及调用内核等。

而基于ADSP