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1 Armboot簡(jiǎn)介 Armboot是一個(gè)bootloader,是為基于ARM或者 StrongARM CPU的嵌入式系統所設計的。它支持多種類(lèi)型的Flash；允許映像文件經(jīng)由bootp、dhcp、tftp從網(wǎng)絡(luò )傳輸；支持從串口線(xiàn)下載S- record或者binary文件；允許內存的顯示及修改；支持jffs2文件系統等。Armboot源碼公開(kāi)，可以在 http://www.sourceforg.net/projects/armboot下載。 2 EV40評估板簡(jiǎn)介 Micetek祥佑數碼科技有限公司配合其Hitool for ARM開(kāi)發(fā)工具推出了基于A(yíng)T91X40系列微控制器的ARM EV40（簡(jiǎn)稱(chēng)EV40）評估板�？捎脕�(lái)開(kāi)發(fā)、調試和評估以Atmel ARM為硬件基礎的嵌入式系統。EV40評估板包括一個(gè)AT91X40系列的微控制器AT91M40800以及一些外圍器件。 主要的外圍部分包括：2個(gè)串口、1個(gè)復位按鈕、3個(gè)應用按鍵、3個(gè)LED指示燈、1個(gè)7段LED顯示器、512KB以太網(wǎng)接口、USB接口、PC104接口、 EBI擴展接口、I/O擴展接口、時(shí)鐘源選擇、觸摸板接口和LCD接口。 3 Armboot在EV40上的移植 本文的主要目的是使讀者盡快地能在EV40上運行Armboot，因此，去掉（或修改）了一些完整版本所具有的代碼（比如中斷處理），從而加快開(kāi)發(fā)。同時(shí)，這里使用Hitool for ARM開(kāi)發(fā)工具，完成代碼的修改、編譯及調試。 3.1 初始化 Armboot 的運行，開(kāi)始于cpu/$cpu/start.s，完成一系列的初始化后（中間調用board/$board/memsetup.s）,調用common /board.c中的函數start_armboot作為C語(yǔ)言程序的入口。如果使用Hitool，并正確地配置startup config（使用初始文件micev40_em.inc）。使用Hitool自動(dòng)生成的start_up.s代替start.s，把B_main替換為 ldr pc,_start_armboot startarmboot:.word start_armboot 如果沒(méi)有micev40_em.inc,則自行創(chuàng )建，內容如下： long ffe00000 0x01002529 long ffe00014 0x02502021 long ffe00004 0x022028al long ffe00018 0x60000000 long ffe00008 0x03002529 long ffe0001c 0x70000000 long ffe0000c 0x40000000 long ffe00020 0x00000001 long ffe00010 0x02402021 long ffe00024 0x00000006 這部分的作用相當于borad$board.s。用來(lái)初始化 EBI的各個(gè)寄存器。 接下來(lái)是串口的初始化。這部分比較重要，作用是實(shí)現主機與目標板的通信，從而在超級終端（console）上提供用戶(hù)接口。 在start_armboot函數中，cpu_init(&bd)、board_init（&bd）可以屏蔽掉；serial_init(&bd)用來(lái)初始化串口。初始化過(guò)程的一個(gè)示例如下（使用USART0）。 ①計算時(shí)鐘分頻數 CD，公式為： 異步模式 CD=選擇的時(shí)鐘/16×波特率（結果四舍五入） 同步模式 CD= 選擇的時(shí)候/波特率（CD必須為偶數） CD將作US_BRGR（波特率發(fā)生寄存器）的值。 ②設置PS_PCER（省電模塊的外圍時(shí)鐘使能寄存器），它的各位和中斷源對應。首先使能外圍的時(shí)鐘： #define PS_PCER_US0 0x04 PS_PCER=PS_PCER_US0; ③設置PIO_PDR（PIO禁止寄存器）。此寄存器用于禁止PIO控制器控制單個(gè)引腳，而用作外圍引腳。并行I/O口線(xiàn)中一些為復用口線(xiàn)，可以由PIO控制器控制或作為其它外圍引腳。如P13（SCK0，SUART0時(shí)鐘信號）、P14（TXD0，USART0數據發(fā)送端）、 P15（RXD0，USART0數據接收端）。 #define PIO_PDR_RXD0 0x8000 #define PIO_PDR_TXD0 0x4000 #define PIO_PDR_TXD0 0x2000 如果使用 MCK（主時(shí)鐘）， PIO_PDR=PIO_PDR_RXD0|PIO_PDR_TXD0; 如果使用SCK（外部時(shí)鐘）， PIO_PDR=PIO_PDR_RXD0|PIO_PDR_TXD0|PIO_PDR_SCK0。 ④復位接收器和發(fā)送器。這是通過(guò)設置US_CR（USART控制寄存器）。 #define US_RSTRX 0x0004 #define US_RSTRX 0x0008 #define US_RXDIS 0x0020 #define US_TXDIS 0x0080 US_CR=US_RSTRX|US_RSTTX|US_RXDIS|US_TXDIS ⑤ 清除發(fā)送和接收計數寄存器。 US_TCR=0 US_RCR=0 ⑥設置波特率產(chǎn)生寄存器 US_BRGR。 US_BRGR=CD ⑦設置USART模式寄存器US_MR。 #define US_CHMODE_NORMAL 0x0000 /*普通模式*/ #define US_NBSTOP_1 0x0000 /*停止位1*/ #define US_PAR_NO 0x800 /*無(wú)奇偶校驗*/ #define US_CHRL_8 0xC0 /*數據位8*/ #define US_CLKS_MCK 0x00 /*主時(shí)鐘*/ #define US_ASYNC_MODE(US_CHMODE_NORMAL +US_NBSTOP_1+US_PAR_NO+US_CHRL_8+US_CLKS_MCK) US_MR=US_ASYNC_MODE ⑧設置發(fā)送時(shí)間確保寄存器US_TTGR。 US_TTGR=0 ⑨使能接收器和發(fā)送器。 #define US_TXEN 0x0040 #define US_RXEN 0x0010 US_CR=US_RXEN|US_TXEN ⑩屏蔽所有USART中斷。 US_IDR=0xFFFFFFFF ⑾最好在這里插入一個(gè)延時(shí)循環(huán)，保證初始化工作的順利工作。 For(i=0;i<=10;i++); 為了讓讀者更清楚理解以上個(gè)寄存器的來(lái)源，這里以USART0各寄存器的定義為例： //USART的各個(gè)寄存器 typedef volatile unsigned int at91_reg； typedef struct { at91_reg US_CR /*控制寄存器*/ at91_reg US_MR /*模式寄存器*/ at91_reg US_IER /*中斷使能寄存器*/ at91_reg US_IDR /*中斷禁止寄存器*/ at91_reg US_IMR /*中斷屏蔽寄存器*/ at91_reg US_CSR /*通道狀態(tài)寄存器*/ at91_reg US_RHR /*接收保持寄存器*/ at91_reg US_THR /*發(fā)送保持寄存器*/ at91_reg US_BRGR /*波特率產(chǎn)生寄存器*/ at91_reg US_TTOR /*接收超時(shí)寄存器*/ at91_reg US_TTGR /*發(fā)送器時(shí)間確保寄存器* at91_reg Reserved at91_reg US_RPR /*接收指針寄存器*/ at91_reg US_RCR /*接收計數寄存器*/ at91_reg US_TPR /*發(fā)送指針寄存器*/ at91_reg US_TCR; /*發(fā)送計數寄存器*/ }StructUSART； #define USART0_BASE ((StructUSART*)0xFFFD0000) 3.2 通過(guò)串口接收數據 #define US_RXRDY 0x1 While((US_CSR & US_RXRDY)==0){} /*等待 US_RHR（接收保持寄存器）收到字符*/character=US_RHR /*收到字符后，把它賦給某一變量供以后使用*/ 以上內容用于cpu$cpu.c中的serial_getc()函數。 3.3 通過(guò)串口發(fā)送數據 #define US_TXRDY 0x2 while((US_CSR & US_TXRDY)==0){} /*等待 US_THR（發(fā)送保持寄存器）送出字符*/ US_THR=character /*當US_THR為空后，往里寫(xiě)下一個(gè)要發(fā)送字符* 以上內容用于cpu$cpu.c中的serial_putc()函數。 3.4 計數器的使用 在 cpu$cpu.c中，有個(gè)udelay(unsigned long usec)函數，作用是延時(shí)usec ms。通過(guò)使用定時(shí)器/計數器TC（Timer/Counter）模塊完成該功能。同串口使用制似，也需要初始化一系列的寄存器，然后執行某種觸發(fā)，使計數器復位，時(shí)鐘啟動(dòng)；當計數器值到這TC_RC時(shí)，會(huì )發(fā)生RC比較，導致TC_SR（狀態(tài)寄存器）的CPCS位（0x10）置位。由此可見(jiàn)，適當設置 TC_RC寄存器的值，可以產(chǎn)生不同長(cháng)短的延時(shí)；通過(guò)判斷CPCS位，可作為延時(shí)結束的標志。 3.5 設置自動(dòng)引導命令 Armboot 在開(kāi)始會(huì )有幾秒的延時(shí)，讓你選擇是否自動(dòng)引導。如果不自動(dòng)引導，則可通過(guò)console，敲入命令，手工引導。 自動(dòng)引導采用的命令來(lái)源于環(huán)境變量。環(huán)境變量是由一些以“0”結束的形如“name=value”的字符串所組成的序列，整個(gè)序列以?xún)蓚�(gè)“0”結束。環(huán)境變量存儲于結構 env_t的data數組中。有3處可以存放環(huán)境變量，一是SDRAM，在env_init(&bd)（中完成初始化；二是Flash。這里定義放在第三個(gè)扇區，即 #define CFG_ENV_ADDR(PHYS_FLASH_1+0x20000)/*環(huán)境變量扇區地址*/ env_t*env=(env_t*)CFG_ENV_ADDR。 三是default_environment。 Default_environment是一個(gè)定義好的全局數組，作用相當于env_t中的data。 使用 getenv(bd_t*bd，uchar *name)從環(huán)境變量中條目（形如“name=value”;value可以為空""）查找匹配name的條目；成功返回value對應的地址，失敗返回0。 通過(guò)源碼我們可以看出，這里采用的環(huán)境變量是default_environment，而且，name=bootcmd；因此，如果采用自動(dòng)boot，則會(huì )自動(dòng)執行bootp，bootm。由于筆者并不打算讓Armboot自動(dòng)執行任何命令，所以，將 CONFIG_BOOTCOMMAND置空。 4 Flash編程 到此為止，Armboot基本上可以說(shuō)能夠在板子上運行了。一些和板子無(wú)關(guān)的命令已經(jīng)可以運行，比如查看內存md；下載binary文件loadb（使用kermit模式/協(xié)議）等等。也有些命令依然還不能運行，它們根據具體的目標板有不同的代碼。比如loads、erase等。 這里我們以Flash編程為例，實(shí)現erase命令。 Loads中也需要調用和Flash有關(guān)的函數。以下的編程是針對Fujitsu MBM29LV160TE的。不同的Flash，命令序列和命令地址都可能不同。 4.1 Flash擦除 Flash 的擦除是按照扇區來(lái)擦除的，扇區的大小由具體的Flash規定。 EV40使用的Flash是Fujitsu MBM29LV160TE。它規定，一個(gè)存儲體上有35個(gè)扇區s0～s34；s0～s30大小為64KB（0x10000），s31大小為 32KB，s32～s33大小為8KB，s34大小為16KB。 具體實(shí)現6個(gè)命令序列： typedef volatile unsigned short flash_word； #define CFG_FLASH_BASE 0x100000 flash_word *flash_address=CFG_FLASH_BASE,*s_address； s_address= 擦除扇區的起始地址； *（flash_address+0x555）=0xAA；/*命令1*/ * （flash_address+0x2AA）=0x55;/*命令2*/ *（flash_address+0x555）=0x80; /*命令3*/ *（flash_address+0x555）=0xAA;/*命令4*/ * （flash_address+0x2AA）=0x55;/*命令5*/ *s_address=0x30; /*命令6*/ // 扇區的擦除需要時(shí)間，擦除成功的標志是*s_address==0xFFFF while((*s_address!=0xFFFF)&&(i++<1000000)); //*若超過(guò) if(i>=1000000){ return ERR_TIMOUT; } 4.2 Flash寫(xiě)入 寫(xiě)入以字（2字節）為單位，地址要字對齊。具體實(shí)現為4個(gè)命令序列： s_sddress= 寫(xiě)入處的起始地址（偶地址）； *（flash_address+0x555）=0xAA； /*命令1*/ * （flash_address+0x2AA）=0x55; /*命令2*/ *（flash_address+0x555）=0xA0; /*命令3*/ *s_address=data; /*命令4；data為欲寫(xiě)入數據，要求是flash_word類(lèi)型*/ // 扇區的寫(xiě)入需要時(shí)間，寫(xiě)入成功的標志是*s_address==data while((*s_address!=data)&&(i++<100000)); //*若超時(shí) if(i>=100000){ return ERR_TIMOUT; } 結語(yǔ) 到此為止，移植可以告一段落了，如果有已經(jīng)修改好的uClinux內核文件，可以試試使用Armboot（源碼見(jiàn)網(wǎng)站 http://www.dpj.com.cn），讓它來(lái)下載并引導內核。還有一點(diǎn)須提醒讀者注意，Armboot官方網(wǎng)站使用arm-linux-gcc 編譯。如果在寫(xiě)Flash時(shí)遇到問(wèn)題（高字節和低字節內容相同），試試arm-elf-gcc suite。 參考文獻 1. 馬忠梅.徐英慧 AT91 系列ARM核微控制器結構與開(kāi)發(fā) 2003 2. 杜春雷 ARM 體系結構與編程 2003 3. 馬忠梅.馬廣云 ARM 嵌入式處理器結構與應用基礎 2002 4. Fujitsu Semiconductor Data Sheet for MBM29LV160TE/BE 作 者：北京理工大學(xué) 趙勐 陳朔鷹 馬忠梅 來(lái) 源：單片機與嵌入式系統應用2004（1） |
