ARM嵌入式處理器已被廣泛應(yīng)用于消費電子產(chǎn)品,、無線通信,、網(wǎng)絡(luò)通信和工業(yè)控制等領(lǐng)域。其中,，ARM9的芯片更是以其低價格,、低功耗、高性能在手持設(shè)備中占據(jù)著重要市場,。在嵌入式操作系統(tǒng)中,，Linux，Vxworks,，WinCE三足鼎立,，其中Linux由于其開源性、穩(wěn)定性,、安全性,、可裁減性更是一支獨放。在嵌入式系統(tǒng)中,，如何實現(xiàn)在ARM9平臺下Linux操作系統(tǒng)的引導(dǎo)工作是嵌入式技術(shù)開發(fā)的重要環(huán)節(jié),。
1 嵌入式系統(tǒng)的軟件組成
1．1 系統(tǒng)的軟件組成
嵌入式的軟件系統(tǒng)主要由Bootloader、操作系統(tǒng),、文件系統(tǒng),、應(yīng)用程序等組成。其中,，Bootloader是介于硬件和操作系統(tǒng)之間的一層,，其作用就好像PC機中的BIOS。系統(tǒng)加電運行后,，由系統(tǒng)自動加載,。通過這段程序，可以初始化硬件設(shè)備,，建立內(nèi)存空間的映射圖,，從而將系統(tǒng)的硬件環(huán)境帶到一個合適的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準備好環(huán)境,。對于一個嵌入式系統(tǒng),，通常BootLoader是依賴于硬件而實現(xiàn)的。對于不同類型的嵌入式芯片,、不同的操作系統(tǒng)和外圍接口都需要重新移植,、修改和編譯Bootloader,。
1．2 U-Boot分析
嵌入式Linux系統(tǒng)中常用的Bootloader引導(dǎo)程序有U-Boot，redboot,，blob和vivi等,，其中U-Boot遵循GPL條款的開放源碼項目，功能最為強大,；U-Boot對PowerPC系列處理器支持最豐富,，同時還支持MIPS，x86,，ARM,，Nios，XScale等諸多常用系列的處理器,；U-Boot引導(dǎo)程序分為Stage 1和Stage 2兩大部分,，Stage 1中主要包括設(shè)備初始化、中斷設(shè)置,、時鐘設(shè)置和存儲器初始化等工作,，并且采用匯編語言實現(xiàn)，而一些通用功能大多采用C語言實現(xiàn),，放在Stage 2中,。
2 U-Boot的啟動分析
Stage 1的代碼在CPU／arm920t／start．s中定義，它包括從系統(tǒng)上電后在0x00000000地址開始執(zhí)行的部分,。這部分代碼系統(tǒng)啟動后,，從NAND FLASH自動加載到SDRAM中，它包括對S3C2410A中寄存器的初始化和將U-Boot的Stage 2代碼從FLASH拷貝到SDRAM,。Stage 2的起始地址是在Stage1代碼中指定的,。被復(fù)制到SDRAM后，就從第一階段跳到這個入口地址,，開始執(zhí)行剩余部分代碼,。第二階段主要是對內(nèi)存的分配,，對NAND FLASH以及對外圍設(shè)備的初始化,，其代碼在lib-arm／board．C中。啟動的流程分析如圖1所示,。
(1)跳轉(zhuǎn)到C語言程序之后,，首先定義初始化函數(shù)表，程序在lib-arm／board．e中,，如下所示：
(2)初始化FLASH設(shè)備和顯示FLASH設(shè)備信息；
(3)初始化系統(tǒng)內(nèi)存分配函數(shù),；
(4)如果目標系統(tǒng)擁有NAND設(shè)備,，則初始化NAND設(shè)備,；
(5)初始化顯示設(shè)備；
(6)初始化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,，填寫IP地址,、MAC地址等信息；
(7)開啟中斷處理,；
(8)進入命令循環(huán),，接收用戶從串口的命令輸入。
3 U-Boot的移植方法
本文選用交叉編譯環(huán)境arm-linux-gcc-2．95．3,，選用U-Boot-1．1．4版本作為移植平臺,。為了使U-Boot支持新的開發(fā)板，一種簡便的做法是在U-Boot已經(jīng)支持的開發(fā)板中選擇一種與目標板接近的,，在其基礎(chǔ)上進行修改,。這里選用的是smdk2410的配置。
3．1 修改cpu／arm920t／start．S文件
Start．s是采用匯編語言編寫的U-Boot程序入口代碼,，完成對底層硬件的初始化,，其中有一個很重要的功能是從NAND FLASH中把Stage 2階段的代碼復(fù)制到SDRAM中。在此階段,，涉及到對NANDFLASH的讀操作,，在U-Boot中，沒有對NANDFLASH讀操作的驅(qū)動,，采用以下方法實現(xiàn)：
通過調(diào)用board／smdk2410／nand_read．C中的nand_read_11函數(shù)將Stage 2階段的代碼復(fù)制到ram中,。
3．2 修改board／smdk2410目錄下文件
(1)增加對NANDFLASH的讀驅(qū)動nand_read．c
(2)在smdk2410．C文件中添加對NANDFLASH初始化的程序
在此主要是對主板的GPIO的一些設(shè)置，并加上對NANDFLASH初始化程序,。
(3)在該目錄下的Makefile文件中添加nand_read．C文件的編譯
OBJS：=smdk24 10．o FLASH．o nand_read．o
3．3 在include文件中設(shè)置NAND FLASH硬件參數(shù)
在／linux／mtd／nand_ids．h中設(shè)置參數(shù)：
3．4 編譯與運行
配置好以后,，進入U-Boot主目錄，重新編譯U-Boot代碼,，運行命令：
(1)查看交叉編譯器的版本號
ARM-linux-gcc-v
(2)清除生成的連接
Make distclean
(3)編譯make smdk2410_config
(4)make CROSS-COMPILE=arm-linux-編譯成功后,，將生成三個文件：
u-boot：ELF格式的文件，可以被大多數(shù)Debug程序識別,。
u-boot．bin：二進制bin文件,，純碎的U-Boot二進制執(zhí)行代碼，不保存ELF格式和調(diào)試信息,。這個文件用于燒到用戶的開發(fā)板中,。
u-boot．srec：Motorola S-Record格式，可以通過串口下載到開發(fā)板中,。
將得到的u-boot．bin文件借助于FLASH芯片燒寫工具,，通過JTAG口下載到目標板后，檢查U-Boot能否正常工作,。如果能從串口輸出正確的啟動信息,，就表明移植基本成功,。
4 結(jié) 語
目前筆者移植的U-Boot已經(jīng)能穩(wěn)定地運行在開發(fā)板上。U-Boot引導(dǎo)程序是嵌入式Linux系統(tǒng)軟件開發(fā)中的一個重要環(huán)節(jié),。在此通過分析U-Boot的代碼結(jié)構(gòu)和啟動過程,，并針對開發(fā)板系統(tǒng)的硬件資源，通過分析與調(diào)試,，實現(xiàn)了U-Boot的移植,，并且能夠引導(dǎo)嵌入式Linux內(nèi)核和文件系統(tǒng)，為今后進一步開發(fā)奠定了堅實的基礎(chǔ),。