U-Boot(Universal Boot Loader)是遵循GPL條款的開放源碼項(xiàng)目，由德國工程師Wolfgang Denk從8xxROM代碼發(fā)展而來，已經(jīng)在許多嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中被采用。U-Boot的源代碼配置裁剪方法簡單、易于移植，提供十分強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持多種文件格式的下載，其軟件項(xiàng)目經(jīng)常更新，最新的U-Boot 1.1.6支持的處理器體系結(jié)構(gòu)包括有ARM，Intel i386，Intel XScale，MIPS，Blackfin，MPC，NIOS，NIOS 2和PowerPC。

將U-Boot移植到Blackfin系列的DSP之上，發(fā)揮出U-Boot這一bootloader所具有的優(yōu)勢，在基于DSP芯片的嵌入式系統(tǒng)的后續(xù)開發(fā)中，降低開發(fā)難度，縮短開發(fā)周期。本文將介紹U-Boot在ADSP-BF533上移植的實(shí)現(xiàn)過程。

1 移植實(shí)例

此次移植是在基于ADSP-BF533的evb533開發(fā)板上實(shí)現(xiàn)，以Colinux(Cooperative Linux)作為編譯的平臺完成。所用的開發(fā)板的主要配置如下：處理器：基于Blackfin體系結(jié)構(gòu)的ADSP-BF533；FLASH：1 M×16 b共2 MBAMD AM29LV160DB(NOR FLASH)；SDRAM：16 M×16 b共32 M，HY HY57V651620BTC10P；以太網(wǎng)控制器：CIRRUS LOGIC CS8900A-CQ3；串行通信接口：2個標(biāo)準(zhǔn)RS 232接口；以太網(wǎng)接口：1個RJ-45以太網(wǎng)接口；調(diào)試接口：1個14針JTAG接口；仿真器：Embest DSP仿真器EasyIce。

1.1 交叉編譯工具鏈以及編譯平臺

關(guān)于交叉編譯工具鏈的選擇，可從blackfin網(wǎng)站下載編譯器的源代碼binutils，elf2flt，gcc，編譯得到支持black-fin系列的交叉編譯器，編譯過程如下所示：

關(guān)閉當(dāng)前所有的終端窗口之后，再打開終端窗口，輸入bfin-uclinux-gcc-version并回車，如果能看到有輸出“bfin-uclinux-gcc(GCC)3.4.4”即代表交叉編譯環(huán)境的安裝工作結(jié)束。

編譯的平臺Colinux是一種對Linux kernel的移植，讓一臺機(jī)器可以協(xié)同運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)，Colinux不同于VMware等虛擬機(jī)器，其本身并不是模擬一臺PC，而是透過他本身的特殊設(shè)計(jì)，讓在其中運(yùn)行的Linux kernel直接使用windows的硬件資源。

1.2 下載最新的U-Boot源代碼

U-Boot項(xiàng)目注冊在SourceForge.net中，項(xiàng)目的主頁位于http：／／sourceforge.net／projects／u-boot／，提供了U-Boot的最新穩(wěn)定發(fā)行版本源代碼的下載。目前最新穩(wěn)定發(fā)行版本是u-boot-1.1.6，該發(fā)行版本加入了對blackfin系列處理器的支持。在其源代碼包中，部分目錄結(jié)構(gòu)如下：board目錄下是U-Boot目前已支持的目標(biāo)板相關(guān)文件；CPU目錄下是U-Boot支持的CPU體系結(jié)構(gòu)的相關(guān)文件，本文相應(yīng)處理器所需要的相關(guān)文件是bf533目錄；drivers目錄下是開發(fā)板上一些通用設(shè)備的驅(qū)動程序；include目錄下是U-Boot所需要的頭文件，其中的configs子目錄放置的是對應(yīng)開發(fā)板的配置文件；lib_blackfin目錄下放置的是與blackfin體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的代碼。

1.3 移植時需要修改的文件

移植所需要修改的文件可以參照U-Boot源代碼包中已經(jīng)支持的ezkit533目標(biāo)板中的對應(yīng)文件。

(1)修改頂層目錄下的Makefile和MAKEALL腳本，為要進(jìn)行移植的目標(biāo)板添加相應(yīng)的條目，首先是為該bf533芯片所在的實(shí)驗(yàn)板建立編譯項(xiàng)：

編譯項(xiàng)中的mkconfig是uboot源碼頂層目錄中的shell腳本，他的主要任務(wù)是完成對evb533開發(fā)板的配置；參看其腳本，完成的配置包含的主要是建立該開發(fā)板所需要的一些頭文件，修改uboot配置來適應(yīng)具體的開發(fā)板。該連接腳本具體包含以下4個方面：創(chuàng)建新的配置文件；創(chuàng)建該實(shí)驗(yàn)板對應(yīng)的體系結(jié)構(gòu)頭文件到／include下／asm之間的硬鏈接(使用ln命令)；創(chuàng)建make所需要的include文件；創(chuàng)建開發(fā)板所需要的頭文件，在evb533開發(fā)板上主要是將include目錄下的configs／evb533.h的內(nèi)容寫到config.h文件中。

(2)在board子目錄中建立evb533目錄，該目錄下應(yīng)該包含幾個特定的文件，應(yīng)該包含Makefile，evb533.c，flash.c，config.mk和u-boot.lds。其中evb533.c是對目標(biāo)板的初始化代碼；flash.c是目標(biāo)板所使用FLASH的驅(qū)動代碼；Makefile與config.mk來完成本層目錄的make-file文件管理；u-boot.lds是最終連接成u-boot.bin文件是所使用的連接腳本。

(3)新建include／configs／evb533.h配置文件，針對要進(jìn)行移植的目標(biāo)板進(jìn)行正確配置。

(4)在drivers子目錄中加入實(shí)驗(yàn)箱所使用的網(wǎng)卡設(shè)備的驅(qū)動cs8900.c和cs8900.h。

完成這4處的文件修改后，就可以運(yùn)行make evb533_config對開發(fā)板進(jìn)行配置，然后運(yùn)行make編譯成目標(biāo)板可用的u-boot.bin文件。

通過將Embest DSP仿真器EasyIce連接到開發(fā)板JTAG口，將該bin文件燒寫到FLASH零地址，燒寫完成后，重啟開發(fā)板，在串口中返回“evb533>”信息，代表U-Boot移植運(yùn)行成功。本文所移植的U-Boot目前已穩(wěn)定地運(yùn)行在EduKitⅢ嵌入式實(shí)驗(yàn)箱上。通過U-Boot可以實(shí)現(xiàn)串口、網(wǎng)口與PC通信，查看、修改FLASH和SDRAM，引導(dǎo)μClinux嵌入式系統(tǒng)等功能。

2 移植難點(diǎn)和重點(diǎn)

在此次移植的過程中，移植的難點(diǎn)在于FLASH設(shè)備和網(wǎng)卡設(shè)備的驅(qū)動，以及創(chuàng)建目標(biāo)板的配置文件include／configs／evb533.h。下面詳細(xì)介紹這幾個難點(diǎn)中要注意的一些問題。

2.1 FLASH的驅(qū)動編寫

U-Boot上FLASH配置的修改不僅和容量有關(guān)，還和具體型號有關(guān)，F(xiàn)LASH的燒寫和擦除一般不具有通用性，應(yīng)查看廠家的使用說明書，針對不同型號的存儲器作出相應(yīng)的修改。修改過程中，需要了解FLASH擦寫特定寄存器的寫入地址、數(shù)據(jù)命令以及扇區(qū)的大小和位置，以便進(jìn)行正確的設(shè)置。本文所使用的開發(fā)板中的evb533核心子板所使用的FLASH的型號是AM29LV160DB，為nor FLASFI，大小為2 MB。針對U-Boot的FLASH移植需要編寫以下一些接口函數(shù)列表如下：

flash_init()完成將flash設(shè)備信息賦值給flash_info_t*info結(jié)構(gòu)體的功能，如確立FLASH的各個sector的起始地址，標(biāo)記需要保護(hù)的sector塊。flash_info_t數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下所示(只列出部分)：

flash_print_info()主要完成向終端打印flash id信息，如成功識別flash會得到如下輸出“AMD AM29LV160DB(2 MB)16 kB，2×8 kB，32 kB，31×64 kB”；flash_erase()完成擦除flash的工作；write_buff()完成將ram中的數(shù)據(jù)向flash的寫操作；read_data()完成flash的讀操作。

以上3個接口函數(shù)需要詳細(xì)地參考對應(yīng)FLASH的數(shù)據(jù)手冊，嚴(yán)格按照數(shù)據(jù)手冊規(guī)定的指令序列完成對應(yīng)操作，以取得FLASH設(shè)備的id為例，需要在1～3個總線周期分別向FLASH的0x555地址寫入0xaa，0x2aa地址寫入0x55，0x555地址寫入0x90，第4個總線周期時從FLASH的0x001地址讀出改FLASH的id信息。

除這些標(biāo)準(zhǔn)接口函數(shù)外，還要完成對FLASH中的poll data與toggle bit功能的查詢，這2者都是用來反映FLASH的操作狀態(tài)。

2.2 添加網(wǎng)卡設(shè)備控制程序

在drivers／目錄中添加網(wǎng)卡設(shè)備控制程序cs8900.c和cs8900.h，其中cs8900.c主要包括函數(shù)為：int eth_init(bd_t*bd)，初始化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；void eth_halt(void)，關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；int eth_send(volatile void*packet，int len)，發(fā)送數(shù)據(jù)包；int eth_rx(void)接收數(shù)據(jù)包。

2.3 編寫開發(fā)板的配置頭文件

在移植過程中，最容易出錯的地方就是關(guān)于目標(biāo)板頭文件的配置，頭文件的各項(xiàng)配置，關(guān)系到CPU的時鐘設(shè)置正確與否，開發(fā)板上各個設(shè)備(如串口、網(wǎng)卡、FLASH等)能否正常運(yùn)行，操作系統(tǒng)能否正確引導(dǎo)等諸多方面。下面以evb533目標(biāo)板編寫的配置頭文件include／configs／evb533.h為例，講解一些重要的配置選項(xiàng)的意義和用法，同時這些配置方法也適合于其他的開發(fā)板配置：

CONFIG_DRIVER_CS8900，用于設(shè)置目標(biāo)板上的以太網(wǎng)控制器模塊。由于目標(biāo)板上使用CS8900A作為以太網(wǎng)控制器，因此定義此選項(xiàng)為1，在編譯U-Boot時增加對CS8900A的驅(qū)動，同時設(shè)置CS8900_BASE為CS8900A內(nèi)部的RAM映射到BF533的存儲空間中的基地址0x20380300。

CONFIG_IPADDR用于設(shè)置目標(biāo)板的IP地址；CON-FIG_ETHADDR用于設(shè)置CS8900A的MAC地址；CON-FIG_NETMASK用于設(shè)置子網(wǎng)掩碼；CONFIG_SERVER-IP用于指定運(yùn)行TFTP服務(wù)器的PC的IP地址。

CONFIG_BOOTCOMMAND用于指定在CONFIG_BOOTDELAY所指定的自動引導(dǎo)延時結(jié)束之后執(zhí)行的默認(rèn)引導(dǎo)命令，這里指定為”bootm 20030000”，即執(zhí)行已經(jīng)下載到20030000地址處的zImage文件。

CONFIG_BOOTARGS定義U-Boot在啟動的時候所用到的一些參數(shù)。

CONFIG_CLKIN_HZ定義ADSP-BF533的晶振頻率，作為其他時鐘頻率的基數(shù)，如CONFIG_CCLK_HZ，CONFIG_SCLK_HZ等。

CFG_SDRAM_BASE定義bf533的SDRAM的基址#0x00000000，CFG_FLASH_BASE定義了bf533的FLASH的基址0x20000000，還定義了FLASH的大小CFGl_FLASH_SIZE等。

除此之外，還有關(guān)于串口的一些參數(shù)定義等，在此不再詳述。

3 結(jié)語

本文詳細(xì)的介紹在BF533上移植U-Boot的工作步驟及難點(diǎn)。前期的移植工作是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的必要環(huán)節(jié)，Bootloader的穩(wěn)定運(yùn)行對于后期如Linux上內(nèi)核的調(diào)試，Linux設(shè)備驅(qū)動的開發(fā)有重要意義。只有在此基礎(chǔ)上才可以進(jìn)行更深入的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，希望本文能為做相關(guān)工作的開發(fā)者提供參考。