U-Boot在S5PV210上的分析及移植

馮寶祥，鄧人銘

（廣州粵嵌通信科技股份有限公司，廣州 510663）

U-Boot在S5PV210上的分析及移植

馮寶祥，鄧人銘

（廣州粵嵌通信科技股份有限公司，廣州 510663）

U-Boot是一種在嵌入式平臺上使用非常廣泛的Bootloader，而S5PV210微處理器的啟動過程比較復(fù)雜。以GEC210為實(shí)驗平臺，分析U-Boot的啟動過程，并提出在GEC210平臺上的移植方法。應(yīng)用結(jié)果表明，U-Boot在GEC210開發(fā)板上運(yùn)行良好，可以成功地引導(dǎo)Linux2.6.35.7內(nèi)核。

U-Boot；S5PV210；GEC210；移植

0 引言

U-Boot是一種通用的Bootloader，是遵循GPL條款的開放源碼項目，由德國DENX小組開發(fā)。U-Boot支持多種架構(gòu)的CPU，如X86、ARM、PowerPC、MIPS等；也支持Linux、VxWorks、WinCE等多種嵌入式操作系統(tǒng)。U-Boot代碼開源、穩(wěn)定、可配置性及可移植性強(qiáng)，所以在嵌入式平臺中是一種應(yīng)用比較廣泛的啟動代碼。

1 GEC210啟動過程概述

GEC210是廣州粵嵌通信科技股份有限公司開發(fā)的一款基于ARM架構(gòu)Cortex-A8內(nèi)核的開發(fā)平臺，該硬件平臺采用三星公司的S5PV210微處理器作為主控芯片，S5PV210是一款高效率、高性能、低功耗的32位RISC微處理器，主頻可以工作在1GHz，而且?guī)в胸S富的外圍接口。GEC210開發(fā)板的硬件框架見圖1。

在GEC210平臺上加載啟動嵌入式Linux系統(tǒng)主要分成5個步驟：

①上電自啟動執(zhí)行S5PV210芯片內(nèi)部iROM中固化的BL0引導(dǎo)程序；

②BL0將Nand Flash中U-Boot的第一階段代碼BL1拷貝到S5PV210內(nèi)部的iRAM中，并跳轉(zhuǎn)到iRAM中執(zhí)行BL1，BL1初始化了DDR2內(nèi)存；

③BL1將Nand Flash中的U-Boot第二階段代碼BL2拷貝到DDR2內(nèi)存中，并跳轉(zhuǎn)到DDR2內(nèi)存中執(zhí)行BL2；

④BL2將Nand Flash中的Linux內(nèi)核映像拷貝到DDR2內(nèi)存中，并在DDR2內(nèi)存中解壓及啟動內(nèi)核；

⑤內(nèi)核加載完畢后，掛載根文件系統(tǒng)，并啟動執(zhí)行默認(rèn)的Linux應(yīng)用程序。

圖1 GEC210開發(fā)板的框架圖

2 S5PV210內(nèi)部BL0的啟動過程

S5PV210 CPU內(nèi)部自帶一個64KB的iROM和一個96KB的iRAM，芯片出廠時在iROM中已經(jīng)固化了一個基本的啟動代碼，即BL0，BL0不需要用戶修改。S5PV210支持多種啟動方式，如：Nor Flash、Nand Flash、One Nand，Uart、USB、SD卡等。啟動方式通過S5PV210的外部引腳設(shè)定，本文講述的U-Boot移植和分析選擇Nand Flash啟動方式。S5PV210上電啟動時運(yùn)行BL0，并由BL0判斷啟動方式。BL0的主要工作內(nèi)容如下：

①關(guān)閉看門狗定時器（watchdog timer）。

②初始化I cache（Instruction cache）。

③初始化iRAM中的棧和堆，注冊異常向量表等。

④初始化系統(tǒng)時鐘PLL。

⑤判斷啟動設(shè)備。

⑥檢查BL1的校驗和，如果正確，就從Nand Flash中拷貝U-Boot前16kB的BL1到iRAM中。

⑦執(zhí)行iRAM中的BL1代碼。

3 U-Boot的第一階段代碼BL1

U-Boot代碼一般分成兩個部分，分別為stage1，即BL1和 stage2即 BL2。其中 BL1源碼文件為/cpu/ s5pc11x/start.S和/board/samsung/smdkc110/lowlevel_init. S。BL1是使用ARM匯編語言編寫的源代碼，主要完成CPU級的初始化工作，如：

①關(guān)閉看門狗和中斷。②初始化系統(tǒng)時鐘。

③初始化DDR2內(nèi)存。

④初始化DDR2內(nèi)存中的stack。⑤初始化串口。⑥將BSS段清0。

⑦將Nand Flash中的BL2拷貝到DDR2內(nèi)存。

⑧跳轉(zhuǎn)到DDR2內(nèi)存中，執(zhí)行BL2中的start_armboot（）函數(shù)。

將BL2拷貝到DDR2內(nèi)存后，在/cpu/s5pc11x/start. S源文件中調(diào)用start_armboot（）函數(shù)，進(jìn)入U-Boot的第二階段。BL1跳轉(zhuǎn)到BL2的代碼如下：

ldr pc，_start_armboot_start_armboot：.word start_armboot

4 U-Boot第二階段代碼BL2

BL2代碼的源文件是/lib_arm/board.c，start_armboot（）函數(shù)是BL2的入口。主要完成板級的初始化，如：

①初始化U-Boot的兩個結(jié)構(gòu)體gd_t和bd_t，用來存放U-Boot的全局信息和GEC210開發(fā)板信息。

②初始化網(wǎng)卡。

③初始化LCD顯示屏。

④初始化I2C總線接口。

⑤進(jìn)入main_loop（）循環(huán)，接收用戶輸入U-Boot命令，并根據(jù)命令進(jìn)行相應(yīng)的處理。

⑥用戶不輸入U-Boot命令，則在默認(rèn)計時等待時刻到來后執(zhí)行bootcmd命令，將Linux內(nèi)核映像uImage 從Nand Flash拷貝到DDR2內(nèi)存，并解壓啟動內(nèi)核。

在include/configs/smdkv210single.h頭文件中，設(shè)置U-Boot的默認(rèn)啟動命令bootcmd：

#define CONFIG_BOOTCOMMAND "nand read 0x30008000 0x600000 0x500000；bootm 0x30008000"

該bootcmd命令的主要作用是將Nand Flash中0x600000地址開始的uImage（大小不超過5M Byte）拷貝到DDR2內(nèi)存的0x30008000地址，并啟動該地址上的uImage。在U-Boot源碼的main_loop（）循環(huán)中，獲取bootcmd命令參數(shù)并執(zhí)行，最后啟動uImage。代碼如下：

s=getenv（"bootcmd"）；//讀取啟動命令

run_command（s，0）；//執(zhí)行bootcmd

5 U-Boot的移植過程

針對GEC210開發(fā)板的U-Boot移植采用三星官方提供的SMDKV210開發(fā)平臺源碼包，移植過程的主要方法是比較GEC210和SMDKV210平臺之間的差異，對源代碼進(jìn)行修改。

5.1 配置U-Boot源碼

修改U-Boot源碼頂層的Makefile文件，設(shè)置CPU的架構(gòu)和交叉工具鏈：

ifeq（$（ARCH），arm）

CROSS_COMPILE=/usr/local/arm/arm-2009q3/bin/armnone-linux-gnueabi-

使用三星公司的默認(rèn)配置文件，對U-Boot源碼進(jìn)行配置：

#make smdkv210single_config

5.2 U-Boot源代碼移植

修改include/configs/smdkv210single.h文件：

（1）更改串口控制臺

#define CONFIG_SERIAL1 1

（2）更改DDR2內(nèi)存配置

GEC210開發(fā)板設(shè)計內(nèi)存時，采用4片16bits的DDR2 SDRAM，其中每2片并聯(lián)在一起，分別接到DDR2控制器的通道0和通道1上。內(nèi)存的配置方法如下：

#define MEMORY_BASE_ADDRESS 0x30000000

#define MEMORY_BASE_ADDRESS1 0x40000000

#define DMC0_MEMCONTROL 0x00202400

#define DMC0_MEMCONFIG_0 0x30F00313

#define DMC0_MEMCONFIG_1 0x00F00313

#define DMC1_MEMCONTROL 0x00202400

#define DMC1_MEMCONFIG_0 0x40F00313

#define DMC1_MEMCONFIG_1 0x00F00313

#define SDRAM_BANK_SIZE 0x10000000

#define PHYS_SDRAM_2 （MEMORY_BASE_ADDRESS1）

修改DDR2內(nèi)存的基地址，在board/samsung/smdkc110/smdkc110.c源文件中，將 0x20000000改為0x30000000。

（3）修改DM9000網(wǎng)卡的基地址

#define CONFIG_DM9000_BASE（0x88000000）

#define DM9000_DATA （0x88000000+8）

（4）屏蔽PMIC、SRAM和Nor Flash初始化代碼

在GEC210開發(fā)板上，并沒有使用PMIC、SRAM和Nor Flash等外設(shè)芯片，所以將 board/samsung/smdkc110/lowlevel_init.S文件中的 PMIC、SRAM和 Nor Flash的初始化代碼屏蔽掉。

5.3 U-boot 編譯

在U-Boot的源碼目錄下執(zhí)行make，編譯完成后得到u-boot.bin文件，該文件是uboot的可執(zhí)行文件。

5.4 U-Boot 測試

首 先 將 u-boot.bin燒 寫 到 Nand Flash的0x00000000地址，啟動GEC210平臺后，在串口調(diào)試終端上會顯示U-Boot正常啟動信息。U-Boot會根據(jù)默認(rèn)配置的bootcmd參數(shù)加載并啟動Linux內(nèi)核。

6 結(jié)語

U-Boot是一種開源的Bootloader，支持多種架構(gòu)的CPU，并且可以啟動多種操作系統(tǒng)，功能強(qiáng)大、應(yīng)用廣泛。本文主要講述了U-Boot在S5PV210上的啟動分析和移植過程，該分析方法和移植過程在其他嵌入式平臺上也有一定的借鑒性。

［1］Samsung Electronics Co.，Ltd.S5PV210 RISC Microprocessor User's Manual V1.10.http：//samsungsemi.com，2010.

［2］Samsung Electronics Co.，Ltd.S5PV210 iROM Application Note V0.3.http：//samsungsemi.com，2009（11）.

［3］李洪亮，邵長彬.基于S3C2410的U-Boot移植［J］.電子技術(shù)，2012（1）：12-14.

［4］許倫輝，齊寶嶺，黃艷國.U-Boot源碼分析及在S3C2440的移植過程［J］.科技廣場，2009（7）：172-174.

Analysis and Transplanting of U-Boot on S5PV210

FENG Bao-xiang，DENG Ren-ming
（Guangzhou Yueqian Communication Technology Co.，Ltd.，Guangzhou 510663）

U-Boot is a kind of Bootloader which is widely used on the embedded platform，but the startup process of S5PV210 microprocessor is more complex.Describes the startup process of U-Boot and the transplanting methods on GEC210 in details.The application result shows that the transplanted U-Boot runs well on the GEC210 development board，and can lead Linux2.6.35.7 kernel successfully.

U-Boot；S5PV210；GEC210；Transplanting

1007-1423（2016）21-0068-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.21.016

馮寶祥（1978-），男，遼寧沈陽人，碩士研究生，工程師，研究方向為嵌入式Linux技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、自動控制應(yīng)用鄧人銘（1985-），男，廣東湛江人，本科，助理工程師，研究方向為嵌入式系統(tǒng)、智能硬件設(shè)計、物聯(lián)網(wǎng)通信開發(fā)

2016-05-06

2016-07-15