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vivi是当前比较流行的,专门针对ARM9处理器而设计的一款Bootloader,它操作简便,同时提供了完备的命令体系。因此,对其进行分析和研究具有一定的实际意义。
  vivi简介
  vivi是由韩国Mizi公司开发的一种Bootloader,适合于ARM9处理器,支持S3C2410x处理器,其源代码可以在http://www.mizi.com网站下载。和所有的Bootloader一样,vivi有两种工作模式,即启动加载模式和下载模式。当vivi处于下载模式时, 它为用户提供一个命令行接口,通过该接口能使用vivi提供的一些命令集。
  vivi运行过程分析
  vivi作为一种Bootloader,其运行过程分成两个阶段。第一阶段的代码vivi/arch/s3c2410/head.s中定义,大小不超过10 KB,它包括从系统上电后在0x00000000地址开始执行的部分。这部分代码运行在Flash中,它包括对S3C2410的一些寄存器、时钟等的初始化并跳转到第二阶段执行。第二阶段的代码在vivi\init\main.c中,主要进行一些开发板初始化、内存映射和内存管理单元初始化等工作,最后会跳转到boot_or_vivi()函数中,接收命令并进行处理。需要注意的是在Flash中执行完内存映射后,会将vivi代码拷贝到SDRAM中执行。如图1所示,给出了vivi的详细的运行过程。
  大多数Bootloader都分为stage1和stage2两部分,stage2 的代码通常用 C 语言来实现,以便于实现更复杂的功能并取得更好的代码可读性和可移植性。但是与普通C语言应用程序不同的是,在编译和链接Bootloader 程序时,不能使用glibc库中的函数。因此,从那里跳转进main()函数,而把main()函数的起始地址作为整个stage2执行映像的入口点也存在两个缺点:无法通过main()函数传递函数参数且无法处理main()函数返回的情况。
  一种较为巧妙的方法是利用弹簧床的概念,也就是用汇编语言写一段trampoline 小程序,并将这段程序作为stage2可执行映象的执行入口点,然后在trampoline汇编小程序中用CPU跳转指令跳入main()函数中去执行。当main()函数返回时,CPU执行路径再次回到trampoline程序。简而言之,这种方法的思想就是:用这段 trampoline小程序来作为main()函数的外部包裹。
  vivi中的trampoline程序如下:
  @ get read to call C functions
  ldr sp, DW_STACK_START @ setup stack pointer
  mov fp, #0 @ no previous frame, so fp=0
  mov a2, #0 @ set argv to NULL
  bl main @ call main
  mov pc, #FLASH_BASE @ otherwise, reboot;
  正常情况下,程序能够正常执行完毕,但是如果出错了,就回到最后一条语句重新启动系统。
  图1 vivi运行过程
  vivi的移植
  为了使移植工作更加快捷,本文选择vivi-20030929版本。它不仅提供对ARM-920T内核的支持,而且直接提供了对于S3C2410x的板级支持,这使移植工作量相对减少。
  vivi中与软件相关的修改
  vivi作为Linux系统的启动代码,在编译配置时需要用到函数库,包括交叉编译器库和头文件,交叉编译开关选项设置,还包括Linux内核代码中的库和头文件,所以,通常需要修改vivi工程管理文件Makefile。
  vivi中与硬件相关的初始化
  与具体运行在哪一个处理器平台上相关的文件都存放在vivi/arch/目录下,本系统使用S3C2410x处理器,对应的目录为s3c2410。
  其中head.s文件是vivi启动配置代码,加电复位运行的代码就是从这里开始的。由于该文件中对处理器的配置均通过调用外部定义常数或宏来实现,所以针对不同的平台,只要是S3C2410x处理器,几乎不用修改,只要修改外部定义的初始值即可。这部分初始值都在vivi/include/platform/smdk2410.h文件中定义,包括处理器时钟、存储器初始化、通用I/O口初始化以及vivi初始配置等。
  对不同Flash启动的修改
  vivi能从Nor Flash或Nand Flash启动,因此启动程序以及Linux内核及根文件系统,甚至还包括图形用户界面等就需要存放在Nor Flash或Nand Flash中。这样,作为启动程序的vivi还需要根据实际情况来修改存放这些代码的分区。本系统采用64MB Nand Flash、2MB Nor Falsh,需要由vivi进行分区才能运行Linux。分区指定的偏移地址就是代码应该存放并执行的地址。
  内核启动参数设置
  经过修改后,S3C2410x开发板能从Nand Flash中启动运行Linux,也能从Nor Flash中启动,所以相应地也要修改启动命令,如下所示:
  #ifdef CONFIG_S3C2410_N AND_BOOT
  char Linux_cmd[] = "noinitrd root=/dev/bon/2 init=/Linuxrc console=tty0 console=ttyS0 ";
  #else
  char Linux_cmd[] = "noinitrd root=/dev/mtdblock/3 init=/Linuxrc console=tty0 console=ttyS0";
  #endif
  修改并实现Flash驱动
  移植vivi的最后一步是实现Flash驱动,开发者需要根据自己系统中具体Flash芯片的型号及配置,修改驱动程序,使Flash设备能够在嵌入式系统中正常工作。如果使用的是驱动尚未支持的Flash芯片,只需仿照其他型号,将Flash型号加入该驱动程序即可。
  修改Flash驱动的关键一步是对flash. c文件的修改。flash. c是读、写和删除Flash 设备的源代码文件。 由于不同开发板中Flash 存储器的种类各不相同,所以修改flash. c 时需参考相应的Flash 芯片手册。它包括如下几个函数:
  unsigned long flash - init(void ),Flash 初始化;
  void flash - print - info(flash - info - t *info),打印Flash信息;
  int flash - erase(flash - info - t*info,ints - first,ints -last),Flash 擦除;
  volatile static int write-hword(flash - info - t*info,ulongdest,ulong data),Flash 写入;
  int write - buff(flash - info - t *info,uchar *src,ulongaddr,ulong cnt),从内存复制数据。
  当做好上述的移植工作后,就能对vivi进行编译了。在编译vivi之前,需要根据开发板进行适当的配置。保存并退出后,执行“make”命令开始编译。把编译好的vivi烧到Nor Flash中,加电重启开发板就能运行vivi了。
  结语
  Bootloader是操作系统和硬件的枢纽,相对于操作系统内核来说,它是一个硬件抽象层。它负责初始化硬件,引导操作系统内核,检测各种参数给操作系统内核使用。一个功能完备的大型Bootloader的工作量,相当于一个小型的操作系统。在嵌入式领域中,操作系统移植的关键在于Bootloader的移植和操作系统内核硬件相关部分的移植。嵌入式Linux操作系统作为开发嵌入式产品的首选,为其选择一款合适的Bootloader能节省开发时间和资金,本文对于使用vivi启动Linux内核具有较好的参考价值。
转载:http://baike.baidu.com/view/856252.html?wtp=tt
posted on 2008-10-13 20:59 老狼 阅读(1455) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: OS