U-Boot在S3C44B0上的移植方法

Bootloader 给嵌入式操作系统提供板上硬件资源信息，并进一步加载、引导嵌入式操作系统。由于Bootloader 的功能直接与CPU和微处理器系统相关，所以不同的CPU体系将需要不同的Bootload-er。除了依赖于CPU的体系结构外，Bootloader 实际上也依赖于具体的嵌入式板级设备的配置。也就是说，对于两块不同的嵌入式板，即使它们使用同一种CPU 构建，要想让运行在其中一块上的Bootloader程序也能运行在另一板子上，通常也都需要修改Bootloader 的源程序。

本文作者使用基于ARM7TDMI 核的S3C44B0微处理器构建的嵌入式开发板，附有嵌入式开发必须的一些板上硬件资源，针对性地提供了Bootloader的移植方法，可以应用在基于ARM7 系列处理器的嵌入式系统应用开发中。

U-Boot 运行及移植条件分析

嵌入式系统的硬件部分不可能是完全一致的，由于嵌入式系统需要硬件与软件的配合才能正常工作，因此，需要针对硬件系统进行有关引导程序的设计。对于嵌入式系统来说，引导程序比较复杂，一般采用对基本符合硬件体系要求的现有引导程序进行修改，然后加以应用的方法设计引导程序，这就是引导程序的移植。

在移植操作前，需要完成两个工作，一个是寻找一个比较适合的引导程序，另一个就是对所要移植的软件进行分析，结合已有硬件系统，找出移植的条件。本文选择U-Boot 作为引导程序，移植工作就是使原有的U-Boot 能够在本文给定的硬件系统中运行。

U- Boot是德国DENX小组开发的用于多种嵌入式CPU的Bootloader引导程序，支持PowPC、ARM、MIPS、m68 K 等多种处理器平台，易于裁剪和调试。U-Boot 遵循GPL (通用公共许可) 公约，完全开放源代码。U-Boot 主要特性如表1所列。



U-Boot 运行分析

U-Boot 的启动过程主要分为两个阶段，即stage1 和stage2。
stage1用汇编语言编写，通常是与CPU的体系结构有关，如设备初始化代码等，在start.S中实现。
stage2为C 语言程序，用来加载操作系统内核，具有可读性和可移植性，是由board.c中的start-armboot() 函数来实现。U-Boot的stage1如图1 所示。

图1 　U-Boot stage1 初始化过程

stage2 包括以下步骤；①初始化本阶段要使用到的硬件设备; ②检测系统内存映射; ③将kernel映像和根文件系统映像从FLASH上读到RAM空间中; ④为内核设置启动参数; ⑤调用内核。在调试阶段，操作系统内核是通过U-Boot下载到SDRAM中，调试完毕可以将内核烧写到FLASH中。本文选用的内核是u Clinux，在FLASH 中的分布如图2 所示，这些地址可以通过修改include/ con2figs/ smdk4110.h 文件进行配置。内核运行时的RAM地址必须与u Clinux配置的运行地址相一致。由于FLASH的存储空间有限，存放在FLASH中的u Clinux核心是经过压缩的。U-Boot将压缩的u2Clinux kernel加载到SDRAM 地址0x0C300000如图3所示，如果选择启动u Clinux，则压缩的u Clin2ux核将自解压到0x0C008000，然后再跳转到该处并开始运行。

图 3中0x0C100000是U-Boot将自身的stage2的代码复制到SDRAM的起始地址，0x0C700000是默认的Load地址空间，用于 U-Boot的升级与调试，在需要升级或修改U-Boot时，将更新的U-Boot映像加载到这里，然后通过原有的U-Boot从SDRAM烧写到 FLASH覆盖原来的U-Boot，这样可以减少烧写FLASH 的次数。

移植条件分析

移植操作的目的，是为了在嵌入式开发板上用于引导嵌入式操作系统u Clinux 及其应用。

根据Bootloader 运行的分析结果，把Bootloader可移植条件分为如下两种情况。

(1) 硬件资源完全支持条件。在完全不改变U-Boot程序源代码的条件下，选用U-Boot程序完全支持的嵌入式微处理器，并且选用U-Boot完全支持的主板配置资源。基本移植条件即是通过分析U-Boot下的board目录和cpu目录，订制开发板，使开发板的配置与之相适应，但是这种情况与实际开发不太吻合。

(2) 硬件资源支持修改后的代码。开发者已经选用某种类型的嵌入式微处理器，自行设计了嵌入式系统的开发板或者直接从厂家购买的开发系统。在这种情况下，硬件资源已经确定，只能在不改变U-Boot整体结构的条件下，通过修改U-Boot的相关代码，匹配已有的开发板。

在实际应用中，最常遇到的是第2种情况。这时应该保证嵌入式主板能够正常运行，没有硬件故障，具备相应的存储媒介( FLASH、SDRAM) 用来存储和运行U-Boot。由以上分析可以看出，Bootloader 的移植条件包括；①相匹配的微处理器硬件结构; ②可对Boot-loader 进行调整修改的开发环境。

注意：以上两个条件必须同时具备，才能着手进行Bootloader 的移植工作。

U-Boot 移植操作

Bootloader的移植操作前需要作如下两个工作。

(1) 对嵌入式系统进行硬件分析，判定是否满足移植条件。根据目标板上CPU、FLASH、SDRAM的情况，以尽可能一致的原则先找出一个与目标板为同一个或同一系列微处理器的U-Boot的支持板为参考，复制相似的目录，修改文件名及内容。

(2) 确定下载U-Boot所需要的FLASH地址。这由嵌入式微处理器的中断复位向量决定，嵌入式板的硬件资源不同，中断复位向量就不同，所以不同嵌入式系统板对Bootloader在固件( EEPROM、FLASH) 中的存放地址各不相同。U-Boot 的起始地址必须和硬件复位向量一致，本文分析的ARM7嵌入式系统板的中断复位向量设置为0x0C000000，所以U-Boot的映像文件必须烧写到 FLASH的0x0地址处。

上述两项工作是移植Bootloader必需完成的前期准备工作。以下结合本文完成的移植工作，介绍移植操作的具体内容和过程。

硬件配置条件