s3c2410的Bootloader(Vivi)簡介
0.Bootloader
Bootloader(引導加載程序)是系統(tǒng)加電后運行的第一段代碼,一般運行的時間非常短,但是對于嵌入式系統(tǒng)來說,這段代碼非常重要。在我們的臺式電腦當中,引導加載程序由BIOS(固件程序)和位于硬盤MBR中的操作系統(tǒng)引導加載程序(比如NTLOADER,GRUB和LILO)一起組成
在嵌入式系統(tǒng)當中沒有像BIOS這樣的固件程序,不過也有一些嵌入式CPU會在芯片內部嵌入一小段程序,一般用來將bootloader裝進RAM中,有點類似BIOS,但是功能比BIOS弱很多。在一般的典型系統(tǒng)中,整個系統(tǒng)的加載啟動任務全由bootloader來完成。在ARM中,系統(tǒng)上電或復位時通常從地址0x00000000處開始執(zhí)行,而在這個位置,通常安排的就是系統(tǒng)的BOOTLOADER。通過這小段程序可以初始化硬件設備、建立內存空間映射圖,從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境設置到一個合適的狀態(tài)!以為最終調用操作系統(tǒng)內核準備好正確的環(huán)境。
嵌入式LINUX系統(tǒng)從軟件的角度可看成是4個層次:
(1)引導加載程序,包括固化在固件中(firmware)中的啟動代碼(可選)和BOOTLOADER兩大部分。
(2)內核。特定于板子的定制內核以及控制內核引導系統(tǒng)的參數。
(3)文件系統(tǒng)。包括根文件系統(tǒng)和建立與FLASH內存設備上的文件系統(tǒng)。
(4)用戶應用程序。特定于用戶的應用程序,有時還包括一個GUI。
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| Bootloader | 參數 | Kernel | 文件系統(tǒng) |
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大多書BOOTLOASER都包含兩中模式,啟動加載模式和下載模式
BOOTLOADER的啟動流程
大多書分為兩個階段,第一個階段主要是包含依賴于CPU的體系結構的硬件初始化代碼,通常都是用匯編語言來實現的。這個階段的任務有:
● 基本的硬件設備初始化(屏蔽所有中斷、關閉處理器內部指令/數據CACHE等)
● 為第二階段準備RAM空間
● 如果是從某個固態(tài)存儲媒質中,則復制BOOTLOADER的第二階段代碼到RAM
● 設置堆棧
● 跳轉到第二階段的C程序入口點
第二階段通常是由C語言實現的,這個階段的主要任務有:
● 初始化本階段所要用到的硬件設備
● 檢測系統(tǒng)的內存映射
● 將內核映像和根文件系統(tǒng)映像從FLASH讀到RAM
● 為內核設置啟動參數
● 調用內核
BOOTLOADER調用LINUX內核的方法是直接跳轉到內核的第一條指令處,即跳轉MEM_START+0x8000地址處,在跳轉的時候必須滿足下面的條件
● CPU寄存器:R0為0,R1為機器類型ID,R2為啟動參數,標記列表在RAM中的起始基地址
● CPU模式:必須禁止中斷,CPU設置為SVC模式
● Cache和MMU設置:MMU必須關閉,指令CACHE可以打開也可以關閉,數據CACHE必須關閉
Vivi簡介
vivi是韓國mizi 公司開發(fā)的bootloader, 適用于ARM9處理器。 Vivi有兩種工作模式:啟動加載模式和下載模式。啟動加載模式可以在一段時間后(這個時間可更改)自行啟動linux內核,這時vivi的默認模式。在下載模式下,vivi為用戶提供一個命令行接口,通過接口可以使用vivi提供的一些命令,見下表:
命令
功能
Load
把二進制文件載入Flash或RAM
Part
操作MTD分區(qū)信息。顯示、增加、刪除、復位、保存MTD分區(qū)
Param
設置參數
Boot
啟動系統(tǒng)
Flash
管理Flash,如刪除Flash的數據
1 vivi的配置與編譯
1.1 建立交叉開發(fā)環(huán)境
網上關于這方面的內容有很多,也可以用最簡單的cross-tool來自動建立開發(fā)環(huán)境!
1.2 配置和編譯vivi
如果vivi的源代碼已根據開發(fā)板作了相應改動,則需要對源代碼進行配置和編譯,以生成燒入flash的vivi 二進制映象文件。
需修改/vivi/Makefile里的一些變量設置:
LINUX_INCLUDE_DIR = /usr/local/arm/2.95.3/include
CROSS_COMPILE = /usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-
ARM_GCC_LIBS = /usr/local/arm/2.95.3/lib/gcc-lib/arm-linux/2.95.3
進入/vivi目錄執(zhí)行make distclean。(目的是確保編譯的有效性,在編譯之前將vivi里所有的“*.o”和“*.o.flag”文件刪掉)
進入/vivi目錄里,輸入“make menuconfig”,開始選擇配置??梢訪oad一個寫好的配置文件也可以自己修改試試。注意Exit時一定要選“Yes”保存配置。
再輸入“make”正式開始編譯,一會兒就完了。如果不報錯,在/vivi里面就有你自己的“vivi”了。這個就是后面要燒寫到flash中的bootloader。
vivi代碼分析
vivi的代碼包括arch,init,lib,drivers和include等幾個目錄,共200多條文件。
Vivi主要包括下面幾個目錄:
arch:此目錄包括了所有vivi支持的目標板的子目錄,例如s3c2410目錄。
drivers:其中包括了引導內核需要的設備的驅動程序(MTD和串口)。MTD目錄下分map、nand和nor三個目錄。
init:這個目錄只有main.c和version.c兩個文件。和普通的C程序一樣,vivi將從main函數開始執(zhí)行。
lib:一些平臺公共的接口代碼,比如time.c里的udelay()和mdelay()。
include:頭文件的公共目錄,其中的s3c2410.h定義了這塊處理器的一些寄存器。Platform/smdk2410.h定義了與開發(fā)板相關的資源配置參數,我們往往只需要修改這個文件就可以配置目標板的參數,如波特率、引導參數、物理內存映射等。