转：基于ATMEL AT91RM9200的嵌入式Linux移植笔记（3）

转：基于ATMEL AT91RM9200的嵌入式Linux移植笔记（3）

2006－08－17 u－boot移植1 首先，了解一下bootloader。bootloader是系统加电后运行的第一段代码。它要完成的工作就是初始化硬件设备，建立内存空间的映射图，这样为最终调用操作系统内核做好准备。2 bootloader的操作模式（1）启动加载模式（bootloading）（2）下载模式（downloading）开发时要用（2），target board上的bootloader将通过串口或者网络等通信手段从host上下载内核映象和根文件系统映象等到ram中。3 bootloader的启动方式：网络启动、磁盘启动、flash启动。4
bootloader的种类区分一下“bootloader”和“monitor”的概念。bootloader只是引导设备并且执行主程 序的固件；而monitor还提供了更多的命令行接口，可以进行调试、读写内存、烧写flash、配置环境变量等。monitor在嵌入式系统开发过程中 还可以提供很好的调试功能，开发完成后，就完全配置成了一个bootloader。所以，习惯上把它们统称为bootloader。我现在要使用的 u－boot就是典型的monitor。5 bootloader的启动流程搜集了一些资料，写的比较精彩，放在这里。。。资料一：系统上电，检测BMS，选择系统的启动方式，如果BMS为高电平，则系统从片
内ROM启动。AT91RM9200的ROM上电后被映射到了0x0和0x100000处，在这两个地址处都可以访问到ROM。由于9200的ROM中固 化了一个BOOTLOAER程序。所以PC从0X0处开始执行这个BOOTLOAER(准确的说应该是一级BOOTLOADER)。这个BOOTLOER 依次完成以下步骤：

1． PLL SETUP

设置PLLB产生48M时钟频率提供给USB DEVICE。同时DEBUG USART也被初始化为48M的时钟频率。

2． 相应模式下的堆栈设置

3． 检测主时钟源（Main oscillator）

4． 中断控制器（AIC）的设置

5． C 变量的初始化

6． 跳到主函数

完成以上步骤后，我们可以认为BOOT过程结束，接下来的就是LOADER的过程，或者也可以认为是装载二级BOOTLOER。AT91RM9200按 照DATAFLASH、EEPROM、连接在外部总线上的8位并行FLASH的顺序依次来找合法的BOOT程序。所谓合法的指的是在这些存储设备的开始地
址处连续的存放的32个字节，也就是8条指令必须是跳转指令或者装载PC的指令，其实这样规定就是把这8条指令当作是异常向量表来处理。必须注意的是第6 条指令要包含将要装载的映像的大小。关于如何计算和写这条指令可以参考用户手册。一旦合法的映像找到之后，则BOOT程序会把找到的映像搬到SRAM中 去，所以映像的大小是非常有限的，不能超过16K的大小。当BOOT程序完成了把合法的映像搬到SRAM的任务以后，接下来就进行存储器的REMAP，经 过REMAP之后，SRAM从映设前的0X200000地址处被映设到了0X0地址并且程序从0X0处开始执行。而ROM这时只能在0X100000这个
地址处看到了。至此9200就算完成了一种形式的启动过程。如果BOOT程序在以上所列的几种存储设备中找到合法的映像，则自动初始化DEBUG USART口和USB DEVICE口以准备从外部载入映像。对DEBUG口的初始化包括设置参数115200 8 N 1以及运行XMODEM协议。对USB DEVICE进行初始化以及运行DFU协议。现在用户可以从外部（假定为PC平台）载入你的映像了。在PC平台下，以WIN2000为例，你可以用超级终 端来完成这个功能，但是还是要注意你的映像的大小不能超过13K。一旦正确从外部装载了映像，接下来的过程就是和前面一样重映设然后执行映像了。我们上面
讲了BMS为高电平，AT91RM9200选择从片内的ROM启动的一个过程。如果BMS为低电平，则AT91RM9200会
从片外的FLASH启动，这时片外的FLASH的起始地址就是0X0了，接下来的过程和片内启动的过程是一样的，只不过这时就需要自己写启动代码了，至于 怎么写，大致的内容和ROM的BOOT差不多，不同的硬件设计可能有不一样的地方，但基本的都是一样的。由于片外FLASH可以设计的大，所以这里编写的 BOOTLOADER可以一步到位，也就是说不用像片内启动可能需要BOOT好几级了，目前AT91RM9200上使用较多的bootloer是u-boot，这是一个开放源代码的软件，用户可以自由下载并根据自己的应用配置。资料2
loader.bin, boot.bin, u-boot.bin代码执行流分析.

以上三个文件时at91rm9200启动所需要的三个bin,他们的实现代码并不难。

如果是你是采用at91rm9200的评估版，应该能得到其源码。

loader.bin 执行流程,这个文件主要在片内启动从串口下载代码时会用到

loader/entry.S init cpu

b main ---> crt0.S

--> copydata --> clearbss --> b boot

main.c --> boot -->

/*Get internel rom service address*/

/* Init of ROM services structure */

pAT91 = AT91C_ROM_BOOT_ADDRESS;

/* Xmodem Initialization */

--> pAT91->OpenSBuffer

--> pAT91->OpenSvcXmodem

/* System Timer initialization */

---> AT91F_AIC_ConfigureIt

/* Enable ST interrupt */

AT91F_AIC_EnableIt

AT91F_DBGU_Printk("XMODEM: Download U-BOOT ");

Jump.S

// Jump to Uboot BaseAddr exec

Jump((unsigned int)AT91C_UBOOT_BASE_ADDRESS)

boot.bin执行流程 该文件会在从片内启动时被下载到板子上，以后还会被烧写到片外Flash中，以便在片外启动时

用它来引导并解压u-boot.bin.gz，并跳转到u-boot来执行。

boot/entry.S

b main --> crt0.S --> copydata --> clearbss --> b boot

AT91F_DBGU_Printk(" ");

AT91F_DBGU_Printk("************************************** ");

AT91F_DBGU_Printk("** Welcome to at91rm9200 ** ");

AT91F_DBGU_Printk("************************************** ");

boot/misc.s /* unzip uboot.bin.gz */

----> decompress_image(SRC,DST,LEN) --> gunzip

//jump to ubootBaseAddr exec 这里跳转到解压u-boot.bin.gz的地址处直接开始执行u-boot

asm("mov pc,%0" : : "r" (DST));

u-boot.bin执行流程

u-boot/cpu/at91rm9200/start.S

start --->reset

---> copyex ---> cpu_init_crit

---> /* set up the stack */ --> start_armboot

u-boot/lib_arm/board.c

init_fnc_t *init_sequence[] = {

cpu_init, /* basic cpu dependent setup */

board_init, /* basic board dependent setup */

interrupt_init, /* set up exceptions */

env_init, /* initialize environment */

init_baudrate, /* initialze baudrate settings */

serial_init, /* serial communications setup */

console_init_f, /* stage 1 init of console */

display_banner, /* say that we are here */

dram_init, /* configure available RAM banks */

display_dram_config,

checkboard,

NULL,

};

---> start_armboot ---> call init_sequence

---> flash_init --> display_flash_config

---> nand_init ---> AT91F_DataflashInit

---> dataflash_print_info --> env_relocate

---> drv_vfd_init --> devices_init --> jumptable_init

---> console_init_r --> misc_init_r --> enable_interrupts

---> cs8900_get_enetaddr --> board_post_init -->

u-boot/common/main.c

for (;;)

{ /* shell parser */

main_loop () --> u_boot_hush_start --> readline

--> abortboot

-->printf("Hit any key to stop autoboot: %2d ", bootdelay);

}

以上是at91rm9200启动并进入u-boot的执行流分析。后面u-boot还会将uImage解压到特定的位置并开始执行内核代码。6 u-boot-1.1.1的移植自己先用u－boot－1.1.1，主要步骤如下：（1）下载u－boot－1.1.1http://sourceforge.net/projects/u-boot（2)解压用户：armlinux$mkdir
bootloader$cd bootloader$tar jxvf ../source/u-boot-1.1.1.tar.bz2$cd u-boot-1.1.1（3）修改首先看一下结构$ tree -L 1 -d

.

|-- board 平台依赖，存放电路板相关的目录文件

|-- common 通用多功能函数的实现|-- cpu 平台依赖，存放cpu相关的目录文件|-- disk 通用。硬盘接口程序

|-- doc 文档

|-- drivers 通用的设备驱动程序，如以太网接口驱动

|-- dtt

|-- examples 应用例子

|-- fs 通用存放文件系统的程序

|-- include 头文件和开发板配置文件，所有开发板配置文件放在其configs里

|-- lib_arm 平台依赖，存放arm架构通用文件

|-- lib_generic 通用的库函数

|-- lib_i386 平台依赖，存放x86架构通用文件

|-- lib_m68k 平台依赖|-- lib_microblaze 平台依赖

|-- lib_mips 平台依赖|-- lib_nios 平台依赖

|-- lib_ppc平台依赖，存放ppc架构通用文件

|-- net 存放网络的程序

|-- post 存放上电自检程序

|-- rtc rtc的驱动程序

`-- tools 工具然后具体步骤为：(一）在board文件夹下面建立自己的开发板的文件夹。一般的，要选取与自己的开发板硬件设置最为接近的型 号。在u－boot－1.1.1中，已经支持at91rm9200，所以可以选取at91rm9200dk作为模板进行修改。设置你的开发板的名字，随意 即可，我的设置为：myboard。[armlinux@lqm u-boot-1.1.1]$ cd board[armlinux@lqm board]$ cp -R at91rm9200dk/ myboard/

[armlinux@lqm board]$ cd myboard

[armlinux@lqm myboard]$ ls

at91rm9200dk.c config.mk flash.c Makefile u-boot.lds（二）可以看到，这里共有5个文件。首先，要修改主文件的名字，即要把at91rm9200dk.c更改为 myboard.c。其次，要更改config.mk中TEXT_BASE的数值，与loader等一级bootloader的要一致。接下来，因为在 at91rm9200dk用的是AMD的flash，而我的开发板上用的是Intel的28F640J3，那么需要另外找Intel的flash.C，以 减少工作量。在这里，推荐用source
insight这个查看代码的工具。我是在win下面使用的，它可以很方便的读代码，并且查找调用函数等等的工作。在strong ARM构架里有xm250，它的flash是Intel的，修改的东西并不是很多。需要注意的是，xm250的flash位宽是32，而我的位宽是16， 要根据这个进行相应的修改。最后，修改Makefile，主要是修改生成文件的名字。具体操作如下：

[armlinux@lqm myboard]$ mv at91rm9200dk.c myboard.c

[armlinux@lqm myboard]$ cat config.mk

TEXT_BASE = 0x21f80000

[armlinux@lqm myboard]$ vi config.mk修改成：TEXT_BASE = 0x21f00000，然后保存退出。[armlinux@lqm myboard]$ vi Makefileinclude $(TOPDIR)/config.mkLIB = lib$(BOARD).aOBJS := myboard.o flash.o

SOBJS :=$(LIB): $(OBJS) $(SOBJS)

$(AR) crv $@ $(OBJS) $(SOBJS)clean:

rm -f $(SOBJS) $(OBJS)[armlinux@lqm myboard]$ rm flash.c

[armlinux@lqm myboard]$ cp ../xm250/flash.c ./

[armlinux@lqm myboard]$ ls

config.mk flash.c Makefile myboard.c u-boot.lds

[armlinux@lqm myboard]$ vi flash.c 34 #undef FLASH_PORT_WIDTH32 /*不定义位宽32*/

35 #define FLASH_PORT_WIDTH16 /*定义位宽16*/ 216 switch (value) {

217

218 case (FPW) INTEL_ID_28F128J3A:

219 info->flash_id += FLASH_28F128J3A;

220 info->sector_count = 128;

221 info->size = 0x01000000;

222 break; /* => 16 MB */

223

224 case (FPW) INTEL_ID_28F640J3A: /*就是这个芯片*/

225 info->flash_id += FLASH_28F640J3A;

226 info->sector_count = 64;

227 info->size = 0x00800000;

228 break; /* => 8 MB */ [armlinux@lqm myboard]$ cd ../..

[armlinux@lqm u-boot-1.1.1]$ vi Makefile#########################################################################

## AT91RM9200 Systems

#########################################################################at91rm9200dk_config : unconfig

@./mkconfig $(@:_config=) arm at91rm9200 at91rm9200dkmyboard_config : unconfig

@./mkconfig $(@:_config=) arm at91rm9200 myboard#########################################################################在这里，可以在命令模式下输入“/at91rm9200”快速查找 at91rm9200dk，仿照它的例子，写出自己板子的配置。注意的是，第二行开头要用TAB键，不是空格，否则报错。选项arm表示目标板架 构，at91rm9200表是片上系统，myboard是你自己的开发板名字。[armlinux@lqm
u-boot-1.1.1]$ vi MAKEALL LIST_ARM9=" \

at91rm9200dk integratorcp integratorap \

omap1510inn omap1610h2 omap1610inn \

smdk2400 smdk2410 trab \

VCMA9 versatile myboard \

"（三）修改主要的配置文件。配置选项比较多，主要是配置cpu，波特率，flash和sdram的类型大小，环境变量的偏移量等等，容易出错。应该首先了解硬件情况，仔细对应芯片资料进行修改。[armlinux@lqm u-boot-1.1.1]$ cd include/configs

[armlinux@lqm configs]$ cp at91rm9200dk.h myboard.h

[armlinux@lqm configs]$ vi myboard.h 41 #define CONFIG_MYBOARD 1 目标板65 #define CONFIG_BOOTDELAY 5 u－boot延时等待时间110 #define CONFIG_NR_DRAM_BANKS 1 sdram banks，我的是一个

111 #define PHYS_SDRAM 0x20000000 sdram起始地址

112 #define PHYS_SDRAM_SIZE 0x2000000 sdram容量32MB121 #undef CONFIG_HAS_DATAFLASH 未用dataflash128 #define PHYS_FLASH_1 0x10000000

129 #define PHYS_FLASH_2 0x00000000 定义，flash.c用到，但实际并未起作用

130 #define PHYS_FLASH_SIZE 0x800000 flash容量8MB 131 #define CFG_FLASH_BASE PHYS_FLASH_1 flash起始地址别名

132 #define CFG_MAX_FLASH_BANKS 1 flash最大banks数

133 #define CFG_MAX_FLASH_SECT 64 扇区总数

134 #define PHYS_FLASH_SECT_SIZE (128*1024) 每个扇区128KB

135 #define CFG_FLASH_ERASE_TOUT (2*CFG_HZ) /* Timeout for Flash Erase */

136 #define CFG_FLASH_WRITE_TOUT (2*CFG_HZ) /* Timeout for Flash Write */

137 #define CFG_FLASH_UNLOCK_TOUT (2*CFG_HZ)

138

139 #undef CFG_ENV_IS_IN_DATAFLASH

140

141 #ifdef CFG_ENV_IS_IN_DATAFLASH

142 #define CFG_ENV_OFFSET 0x20000

143 #define CFG_ENV_ADDR (CFG_DATAFLASH_LOGIC_ADDR_CS0 + CFG_ENV_OFFSET)

144 #define CFG_ENV_SIZE 0x2000 /* 0x8000 */

145 #else

146 #define CFG_ENV_IS_IN_FLASH 1

147 #define CFG_ENV_ADDR (PHYS_FLASH_1 + 0x7e0000) /* 0x107E0000 */

148 #define CFG_ENV_SIZE 0x20000 环境变量占了一个扇区，共128KB149 #endif

150

151 #define CFG_SOFT_RESET 1 定义软复位，flash.c用到

152 #define CFG_LOAD_ADDR 0x21000000 /* default load address */160 #define CFG_PROMPT "U-boot> " 提示符名字，可任意改 [armlinux@lqm configs]$ cd ../..[armlinux@lqm u-boot-1.1.1]$ make myboard_config

Configuring for myboard board...

[armlinux@lqm u-boot-1.1.1]$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-然后把生成的u－boot.bin保存，并且压缩一下得到u－boot.bin.gz。将这两个文件通过ftp传至windows上，通过SecureCRT来进行传输。这里注意，知道CROSS_COMPILE路径，前面设置环境变量时说到过。压缩命令为gzip <filename>利用交叉线将com1和开发板串口相连。首先设置为片内启动方式，上电。超级终端首先出现“CCCC”，这时利用modem协议传输loader.bin，成功后传输u－boot.bin。具体现象如下：--------------------------------------------------------------CCCCCCCCCCCC

正在开始 xmodem 传输。 按 Ctrl+C 取消。

正在传输 loader.bin...

100% 6 KB-I- AT91F_LowLevelInit(): Debug channel initialized 6 KB/s 00:00:01 0 错误loader 1.0 (Aug 8 2003 - 12:01:07)XMODEM: Download U-BOOT

CCCCCCCCCCCCC

正在开始 xmodem 传输。 按 Ctrl+C 取消。

正在传输 u-boot.bin...

100% 85 KB 6 KB/s 00:00:14 0 错误

U-Boot downloaded successfully

U-Boot 1.1.1 (Aug 17 2006 - 14:07:56)U-Boot code: 21F00000 -> 21F156CC BSS: -> 21F198D0

RAM Configuration:

Bank #0: 20000000 32 MB

Flash: 8 MB

*** Warning - bad CRC, using default environmentIn: serial

Out: serial

Err: serial

U-boot> versionU-Boot 1.1.1 (Aug 17 2006 - 14:07:56)U-boot> printenv

bootdelay=5

baudrate=115200

stdin=serial

stdout=serial

stderr=serialEnvironment tes-------------------------------------------------------设定环境变量，当然这些也可以在include/configs/<your-board>.h里面定义。

U-boot> setenv ipaddr 192.168.1.100

U-boot> setenv serverip 192.168.1.106

U-boot> setenv ethaddr 36:B9:04:00:24:80注意：物理地址应该合法，在tools文件夹内有一个文件gen_eth_addr.c，利用其生成可执行文件则能够获得有效的mac地址。你可以先用gcc编译，生成可执行文件，然后执行，获得合法的mac地址。

U-boot> saveenv

Saving Environment to Flash...

Un-Protected 1 sectors

Erasing Flash...

Erasing sector done

Erased 1 sectors

Writing to Flash...\done

Protected 1 sectorsU-boot> tftpboot 20000000 boot.bin

TFTP from server 192.168.1.106; our IP address is 192.168.1.100

Filename 'boot.bin'.

Load address: 0x20000000

Loading: ###

done

Bytes transferred = 10628 (2984 hex)U-boot> protect off 1:0

Un-Protect Flash Sectors 0-0 in Bank # 1

U-boot> erase 1:0

Erase Flash Sectors 0-0 in Bank # 1

Erasing sector 0 ... done

U-boot> cp.b 20000000 10000000 2984

Copy to Flash...-doneU-boot> tftpboot 20000000 u-boot.bin.gz

TFTP from server 192.168.1.106; our IP address is 192.168.1.100

Filename 'u-boot.bin.gz'.

Load address: 0x20000000

Loading: #########

done

Bytes transferred = 43791 (ab0f hex)

U-boot> cp.b 20000000 10010000 ab0f

Copy to Flash...\done断电重启，从片外启动。 这时遇到了一个问题，就是从flash启动时，总是提示：*** Warning - bad CRC, using default environment，具体解决方法，看我的blog的文章。解决后，重新编译就可以了。U-Boot 1.1.1 (Aug 17 2006 - 16:50:31)U-Boot code: 21F00000 -> 21F157F4 BSS: -> 21F199F4

RAM Configuration:

Bank #0: 20000000 32 MB

Flash: 8 MB

In: serial

Out: serial

Err: serial

U-Boot>经验证，这是u－boot－1.1.1已经能够正常启动了。