摘 要：Bootloader 是嵌入式系统里面在操作系统加载之前对系统进行管理的程序，它包
括对系统进行各种初始化，对flash 进行读写和管理，加载操作系统等功能。本文对基于
MIPS 4Kec 处理器的AudioCodes 的AC494 芯片进行了分析，对具体的移植工作进行了详细
的介绍
### 基于MIPS的BootLoader移植关键技术点解析
#### 一、BootLoader概念及其重要性
在探讨具体的移植工作之前，首先需要明确BootLoader的基本概念及其在嵌入式系统中的作用。BootLoader，即引导加载程序，是嵌入式系统启动过程中的第一个程序，负责初始化硬件设备、建立内存空间的映射表，并将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便最终能够运行应用程序或操作系统。具体而言，BootLoader的主要功能包括但不限于：
- **硬件初始化**：例如配置CPU寄存器、打开电源管理模块、初始化存储器等。
- **Flash管理**：包括读取、擦除和写入操作。
- **加载操作系统**：将操作系统从非易失性存储介质复制到RAM中，并跳转到操作系统的入口点。
#### 二、AC494芯片概述及其关键特性
AudioCodes的AC494芯片是一款高性能的嵌入式处理器，内置MIPS4Kec CPU。该芯片集成了丰富的外设资源，如UART模块、中断控制器、时钟管理单元、DSP、语音编解码器、以太网PHY/MAC/Switch等。此外，还包括一系列标准接口，便于与其他外部设备通信。在基于该芯片的开发板上，通常会配备8MB的Flash和64MB的SDRAM。
##### 内存映射特性
对于基于MIPS32架构的AC494芯片而言，其内存映射机制至关重要，特别是在BootLoader开发过程中。MIPS32处理器支持三种不同的内存访问模式：Kernelmode、Supervisormode和Usermode。其中，Kernelmode模式下的内存映射如图2所示，分为多个段，包括kseg0和kseg1等。这些段的映射关系决定了BootLoader如何有效地访问内存资源。
- **kseg0**：该段为非缓存区域，直接映射物理地址空间的前512MB，适用于快速访问硬件寄存器和其他高速设备。
- **kseg1**：同样映射物理地址空间的前512MB，但与kseg0不同的是，这部分内存访问不会通过缓存，适用于需要避免缓存效应的场合。
#### 三、移植所需的关键步骤
1. **编译器调整**：由于原BootLoader可能使用了特定的编译器，而在新的平台上需要使用MIPS兼容的编译器（如WindRiver的DCC），因此需要调整编译器设置以适应MIPS32指令集的需求。
2. **汇编代码重写**：由于汇编语言紧密依赖于特定的CPU架构，因此所有汇编代码都需要针对MIPS4Kec CPU进行重写。虽然保持原有的程序结构不变，但具体的指令集和寄存器使用方式会有变化。
3. **硬件驱动重构**：根据新的硬件平台特性，需要重新编写或调整与硬件外设（如UART、中断控制器）交互的代码，确保BootLoader能够正确地初始化并控制这些外设。
4. **端序处理**：考虑到原BootLoader可能在大端序的CPU上运行，而目标平台MIPS4Kec采用小端序，因此在数据传输和处理过程中需要注意字节序的转换。
5. **字节对齐问题**：与原平台相比，MIPS对字节对齐有更严格的要求，例如对于4字节的`unsigned int`类型变量，若其位于2字节边界而非4字节边界，则会导致异常。因此，在移植过程中需要特别关注数据结构的布局。
#### 四、BootLoader的总体架构及流程
BootLoader通常由两个阶段组成：第一阶段（Stage 1）主要负责硬件初始化和设置内存映射，而第二阶段（Stage 2）则实现更复杂的功能，如加载操作系统镜像、执行用户命令等。
1. **初始化阶段**：包括CPU初始化、内存检测、中断和异常向量表设置等。
2. **参数设置**：配置系统的基本运行参数。
3. **外设初始化**：初始化UART等外设，以便进行调试或用户交互。
4. **命令解释**：如果用户选择进入BootLoader菜单，则提供一个简单的命令行界面，允许用户执行各种操作（如修改系统参数、读写Flash等）。
5. **操作系统加载**：如果用户未选择进入BootLoader菜单，则自动加载预置的操作系统镜像到内存，并跳转至OS入口点。
基于MIPS4Kec处理器的AC494芯片上进行BootLoader移植是一项复杂且细致的工作，涉及到硬件特性的深入了解以及软件层面的精细调整。通过上述步骤，可以确保BootLoader能够顺利运行并发挥预期的功能。
