基于S3C2440的u-boot的移植

Bootloader代码是芯片复位后进入操作系统之前执行的一段代码，主要用于完成由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，如初始化CPU、堆栈、存储器系统等。Bootloader代码与CPU芯片的内核结构、具体型号、应用系统的配置及使用的操作系统等因素有关，其功能类似于PC机的BIOS程序。由于Bootloader和CPU及电路板的配置情况有关，因此不可能有通用的bootloader ，开发时需要用户根据具体情况进行移植。嵌入式Linux系统中常用的bootloader有armboot、redboot、blob、u-boot 等，其中u-boot是当前比较流行，功能比较强大的bootloader，可以支持多种体系结构，但相对也比较复杂。Bootloader的实现依赖于 CPU的体系结构，大多数bootloader都分为stage 1和stage2两大部分。Bootloader的基本原理见参考文献。u-boot是sourceforge网站上的一个开放源代码的项目。它可对 PowerPC MPC5XX、MPC8XX、MPC82XX、 MPC7XX、MPC74XX、ARM（ARM7、ARM9、StrongARM、VxWorks、NetBSD、QNX、RTEMS、ARTOS、 LynxOS等，主要用来开发嵌入式系统初始化代码bootloader。软件的主站点是http://sourceforge.net/projects/u-boot。u-boot最初是由denx的PPC-boot发展而来的，它对PowerPC系列处理器的支持最完善，对Linux操作系统的支持最好。源代码开放的U-boot软件项目经常更新。

当前最新版本是NOV.2.2006 Update的U-boot-1.1.6。

２ u-boot系统启动流程

大多数bootloader都分为stage1和stage2两大部分，u-boot也不例外。依赖于cpu体系结构的代码（如设备初始化代码等）通常都放在stage1且可以用汇编语言来实现，而stage2则通常用Ｃ语言来实现，这样可以实现复杂的功能，而且有更好的可读性和移植性。

2.1 stage1 (start.s代码结构)

u-boot的stage1代码通常放在start.s文件中，它用汇编语言写成，其主要代码部分如下：

（１）定义入口。由于一个可执行的Image必须有一个入口点，并且只能有一个全局入口，通常这个入口arm结构的cpu放在ROM(Flash)的0x00地址（MIPS放在0xBFC00000），因此，必须通知编译器以使其知道这个入口，该工作可通过修改连接器脚本来完成。

（２）设置异常向量(Exception Vector)。

（３）设置CPU的速度、时钟频率及中断控制寄存器。

（４）初始化内存控制器。

（５）将ROM中的程序复制到RAM中。

（６）初始化堆栈。

（７）转到RAM中执行，该工作可使用指令ldrpc来完成。

2.2 stage2 C语言代码部分

lib_arm/board.c中的start_armboot是Ｃ语言开始的函数，也是整个启动代码中Ｃ语言的主函数，同时还是整个u-boot(armboot)的主函数，该函数主要完成如下操作： (Line236)

（１）调用一系列的初始化函数。

（２）初始化Flash设备。

（３）初始化系统内存分配函数。

（４）如果目标系统拥有NAND设备，则初始化NAND设备。

（５）如果目标系统有显示设备，则初始化该类设备。

（６）初始化相关网络设备，填写IP、MAC地址等。

（７）进入命令循环（即整个boot的工作循环），接受用户从串口输入的命令，然后进行相应的工作。

３移植实例

友善之臂QQ2440V3开发板

本系统开发板主要由S3C2440嵌入式微处理器、16ＭＢ的Flash （AM29LV160）、64MB的Nand Flash((K9F1208U0)、64MB的SDRAM(Hy57v561620)、网卡驱动IC（CS8900A）以及ARM JTAG接口组成。

3.1 u-boot文件下载

u-boot文件的下载有两种方法,第一种是在Linux环境下通过CVS下载最新的文件，方法是：

$cvs-dpserver anonymous@cvs.sourceforge.net/cvsroot/u-boot login

当要求输入匿名登录的密码时，可直接按回车键

$cvs-z6-dpserver anonymous@cvs.sourceforge.net/cvsroot/u-boot\co.Pmodulename

第二种是通过ftp//ftp.denx.de/pub/u-boot/下载正式发布的压缩文件。

3.2 u-boot文件的结构

初次下载的文件有很多，解压后存放在u-boot文件目录下，具体内容已在readme文件中做了详细的介绍，其中与移植相关的主要文件夹有：

(1)CPU它的每个子文件夹里都有如下文件：

makefile

config.mk

cpu.c和处理器相关的代码

interrupts.c中断处理代码

serial.c串口初始化代码

start.s全局开始启动代码

(2)Board它的每个子文件夹里都有如下文件：

makefile

config.mk

smdk2410.c和板子相关的代码（以smdk2410为例）

flash.c Flash操作代码

memsetup.s初始化SDRAM代码

u-boot.lds对应的连接文件

(3) lib_arm体系结构下的相关实现代码，比如memcpy等的汇编语言的优化实现。

3.3 交叉编译环境的建立

要得到下载到目标板的u-boot二进制启动代码，还