ARM的嵌入式Bootloader实现自动升级

启目标板时，先启动Bootloader，初始化硬件环境后，在应用程序运行前，判断是否存在要升级的文件，如果存在则先把Flash指定的位置的内容擦除掉，然后再把要升级的内核或文件系统的映像文件写进相应的位置，写完后立即删除CF存储卡或移动硬盘上的升级文件，即完成升级。如图2

项目开发板上有一块8M Byte的Flash和二块32M Bit的DDR SDRAM。Flash的起始地址映射到0x00000000，其布局如下[7]：

如图所示，在虚拟地址位置0x00030000（实际物理地址为0x46030000）擦除和重写内核与文件系统映像文件。要对CF卡或移动硬盘进行文件存取，必须将CF卡或移动硬盘格式化成某种文件系统。本实验所编写的Bootloader主要支持3种文件系统：FAT16，FAT32，EXT2。系统启动时，Bootloader首先检测CF卡或移动硬盘的文件系统类型，然后按照相应的文件系统格式查询CF 卡或移动硬盘的所有文件。若发现有更新的映像文件，则读CF卡的操作，CF卡的驱动见文献[3]，将映像文件读到SDRAM中，再从SDRAM烧写到嵌入式开发版的Flash中，实现升级。

生成内核和文件系统步骤如下：

1）进入linux的armutils_2.5.127.0目录下执行make linux-config，裁剪uClinux的配置；
2）make linux 生成kernel-2.4.22-dtv-EM8624L-romfs.bin ，这是uClinux的内核；
3）make rootfs 生成rootfs-dtv-EM8624L-romfs.ext2，这是root文件系统；
4）make romfs 生成romfs-dtv-EM8624L-romfs.bin.gz，这是rom文件系统。

Bootloader在系统初次安装或传统升级时烧写内核和文件系统时用Sigma Designs 公司提供的tera term软件烧写，步骤为：
1） cd ../armutils_2.5.80.0/bin
2) uuencode romfs-config-envision8624L-romfs-rom.bin.gz x > romfs-config-envision8624L-romfs-rom.bin.gz.uuencode //生成uuencode编码的文件（为ascii码，用于在windows环境下烧入flash）；
3） 运行tera term出现boot >
4）运行config serial fast，然后选菜单setupàserial port，设置baud rate为115200(串口波特率)；
5）在Boot>download serial romfs gz ，准备接受文件；
6）选菜单file-->send file,选中romfs-config-envision8620L-romfs-rom.bin.gz.uuencode,确定后,你会看到tera term下载文件；
7). Boot> flash romfs,把文件烧到flash中；

在本实验中，升级时将生成的内核和文件系统映像文件直接以二进制形式烧进去，不需要用uuencode转，即：把romfs-dtv-EM8624L-romfs.bin放在CF卡或移动硬盘相应的文件中进行升级即可。实现的伪代码为：
#define FLASH_SIZE 0X8000000
#define LOADER_FLASHBASE 0X46030000 //romfs存放的起始物理地址
if (fp = fopen(UPDATEFILE , ”rb”)) == NULL)return;www.51kaifa.com
else
{
Flash_erase_region(LOADER_FLASHBASE , romfs_len); //删除0x46030000开始的romfs_len长度的flash区域;
Flash_write_data(LOADER_FLASHBASE ,UPDATEFILE, romfs_len); //把要升级的romfs烧写0x46030000开始的romfs_len长度的flash区域中;
}
remove(UPDATEFILE); //升级完后删除CF卡或移动硬盘的升级文件，以免下次启动又要开始升级;
system(reboot); //重启新系统

上述函数调用放在Bootloader的stage1中执行。

4 结论

本文分析了嵌入式系统的Bootloader的实现过程，并提出了通过CF卡或移动硬盘实现嵌入式系统的自动升级，一方面简化了升级过程，不需要通过串口将目标板与主机相连来实现系统升级，而只需插入CF卡或移动硬盘就可以完成自动升级，尤其对支持网络功能的嵌入式设备来说，只需远程地把要升级的文件通过网络拷贝到CF卡或硬盘中指定的目录下即可，不需要带着主机到现场去升级；另一方面，升级速度也大大提高，因为系统对CF卡或移动硬盘的存取速度远远高于串口。

本文作者创新点是:通过CF存储卡或移动硬盘在嵌入式系统的Bootloader中实现自动升级。经过调试，系统运行正常，达到自动升级的目的，具有一定的商业价值和社会价值，同时，对同类的嵌入式系统的产品开发具有一定的借鉴意义。
参考文献：
[1]王建，许毅平，周曼丽. ARM7嵌入式系统中Bootloader分析与设计[J]. 微计算机信息，2006，5-2
[2] 詹荣开 . 嵌入式系统Bootloader技术内幕
http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-btloader/index.html
[3] 张治斌，乔应旭 . SST89C54与CF卡的接口设计与实现
http://www.chinaecnet.com/xsj06/xsj064331.aspwww.51kaifa.com
[4]Raj Kamal . Embedded Systems Architecture , Programming and Design 清华大学出版社
[5] 单承刚，戴学丰，刘树东，崔登志 .基于ARM的嵌入式 BootLoader设计与启动过程 . 微计算机信息2006，32期
[6]周立功等 . ARM微控制器基础与实践[M] . 北京：北京航空航天大学出版社 . 2003