在基于ADSP BF533的嵌入式Linux系统上的移植

1 引言

Boot Loader(内核引导程序)是在操作系统内核运行之前运行的一段自举程序，用于初始化硬件设备、改变处理器运行模式、重组中断向量和建立内存空间映射图，从而将系统的软硬件带到一个合适的状态或者用户定制的特定状态，以便为最终加载操作系统内核准备好正确的环境[1]。

嵌入式Linux系统常用的Boot Loader有arm-boot、redboot、U-Boot等。U-Boot (全称Universal Boot Loader)是当前比较流行的遵循GPL条件的开放源码项目。U-Boot具有源码公开的特点，开发人员可根据自身需要进行裁减；支持多种处理器和嵌入式操作系统内核；具有多种设备驱动源码：支持种引导方式；具有功能强大且成熟、稳定等诸多优点，故在嵌入式系统开发过程中广泛采用。U-Boot严重依赖于底层硬件，不同的CPU或嵌入式板极设备需要不同的U-Boot，因此，在嵌入式系统中建立通用的U-Boot是非常困难的，故U-Boot需针对开发板量身定做。

2 开发平台

2.1 BF533简介

Blackfin系列DSP是ADI公司与Intel联合开发推出的第一款高性能、低功耗第四代定点DSP产品，融合了Analog Devices/Intel公司的微信号结构(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。这种组合使Blackfin处理器能够在信号处理和控制处理应用中发挥最佳的性能。且Blackfin处理器通过将工业标准接口与高性能的信号处理内核相结合在一起,用户可以快速设计出节省成本的解决方案，而且无需昂贵的外部组件。

本开发系统采用BF533，BF533是主频高达600 MHz、峰值处理能力为1.2 GMI/s的高性能Blackfin处理器。BF533内核包含2个16位MAC、2个40位ALU、4个8位视频ALU以及1个40位移位器。另外，BF533还包括1个UART口、1个SPI口、2个串行口(SPORT)、4个通用定时器(其中3个具有PWM功能)、1个实时时钟、看门狗定时器以及1个并行外设接口。外部存储器控制器可与SDRAM、SRAM、Flash和ROM实现无缝连接[2]。

2.2 系统硬件平台简介

本系统的开发板硬件系统如图1所示。

目标板以Blackfin嵌入式处理器为核心，数据地址线复用到SDRAM、Flash、USB、Ethernet，并通过FPGA实现逻辑控制。此外，将UART端口转换为RS232端口引出。其中SDRAM的地址为0x00000000～0x02000000，Flash的地址为 0x20000000～0x20300000。

宿主机采用Window和Suse10.0双操作系统，采用串行接口和以太网连接宿主机和目标板，程序先在宿主机上编译，然后下载至目标板上运行，目标板的终端被重定向到串行接口，由宿主机输出。

2.3 开发环境的建立

2.3.1 在宿主机上设置终端

大部分嵌入式系统在宿主机大多都采用kermit或minaicom实现与目标板的通信，本系统采用inicom。minicom是Linux下一个类似于Windows超级终端的友好串口通信程序。在终端输入bash#minicom-s进入minicom设置画面，设置串口波特率、有效数据位、停止位以及奇偶校验位分别为57 600、8 bit、1位停止位以及无奇偶校验位等。

2.3.2安装交叉编译器

交叉编译是在一个架构下编译另外一个架构的目标文件。要从http：//blackfin.uclinux.org网站上下载Blackfin ToolChain，然后安装并修改环境变量PATH，使其包含ToolChain的安装目录。

3 U-Boot启动两阶段

U-Boot代码一般分为stage1和stage2两大部分。stage1依赖于cpu体系结构如设备初始化代码，常用汇编语言编写以达到短小精悍,提高系统运行效率的目的。它主要包括cpu/bf533目录下的start.s。stage2一般采用C语言编写实现复杂功能，这样代码则具有更好的可读性和可移植性，主要包括lib blackfin/board.c文件和common/main．c文件中main_loop函数。

stagel从cpu入口函数cpu/bf533/start.s开始,通常包含以下步骤：

(1)基本硬件的初始化，为随后执行kernel准备好基本的硬件环境。包括：屏蔽所有中断，引导装载程序的执行过程中不必执行任何中断，中断屏蔽可通过写cpu的中断屏蔽寄存器或状态寄存器实现；设置cpu的速度和时钟频率，初始化pll；RAM初始化，初始化内存控制器的各个寄存器；初始化 UART，向串口打印U-Boot的字符信息；关闭cpu内部指令，数据cache。

(2) 为加载U-Boot的stage2准备RAM空间，通常将stage2置于整个RAM空间的最顶层1 MB空间。

(3)拷贝U-Boot的stage2到RAM。判断是否是Flash运行,如果是就将stage2的代码拷贝到TEXT BASE处。将stage2安排到RAM空间的最顶层1 MB是较推荐的方法。

(4)设置堆栈指针sp为C语言代码执行做好准备。

(5)跳转到stage2的C语言代码入口点。

stage2主要包括lib-blackfin/board.c中board_init_f、bo