用U－BOOT构建嵌入式系统的引导装载程序

### U-BOOT构建嵌入式系统的引导装载程序 #### 一、引言 在嵌入式系统的开发过程中，BootLoader（引导装载程序）扮演着极其重要的角色。它不仅负责加载和初始化硬件设备，还承担着运行操作系统的重任。U-BOOT作为一款功能强大的BootLoader，因其高度灵活性和广泛的兼容性，成为了众多嵌入式项目的首选方案之一。 #### 二、U-BOOT概述 U-BOOT由德国工程师Wolfgang Denk开发，并由全球范围内的开源开发者社群持续维护和更新。它支持多种处理器架构，如PowerPC、ARM、MIPS和x86等，适用于不同类型的嵌入式系统。U-BOOT的源代码可在SourceForge的CVS服务器中免费获取。 #### 三、U-BOOT源代码目录结构 U-BOOT的源代码组织结构清晰，易于理解和扩展，主要包括以下几个部分： 1. **board**：包含了针对特定开发板的配置文件，如Makefile、u-boot.lds等，这些文件定义了硬件特性和地址分配。 2. **common**：存放与体系结构无关的通用代码，实现了各种命令功能的C语言文件。 3. **cpu**：与处理器相关的文件夹，下设子目录对应不同的CPU类型（例如arm922t、mips等）。每个子目录中包含cpu.c（用于初始化CPU、设置Cache等）、interrupt.c（处理中断和异常）以及start.S（设置系统堆栈和工作模式，为C程序入口做准备）。 4. **disk**：提供对磁盘驱动的支持，特别是分区处理的代码。 5. **doc**：项目文档资料。 6. **drivers**：通用设备驱动程序，如网卡驱动、Flash驱动、串口驱动和USB总线驱动等。 7. **fs**：支持文件系统，U-BOOT能够支持多种文件系统格式，便于在嵌入式环境中管理和加载文件。 #### 四、U-BOOT在LH7A400上的移植 LH7A400是一款基于ARM922T内核的32位RISC芯片，由Sharp公司生产。该芯片集成了一系列高性能组件，包括高性能的32位RISC处理器核ARM922T、16KB Cache、80KB SRAM、LCD控制器等。此外，LH7A400还支持宽温操作，使其适用于各种苛刻环境下的应用。 将U-BOOT移植到LH7A400上涉及到以下步骤： 1. **硬件准备**：确保开发板硬件配置正确，如存储器大小、网络接口等。 2. **源码配置**：根据LH7A400的特点选择合适的配置文件并进行必要的修改。 3. **编译**：使用Makefile文件进行编译，生成适合LH7A400的U-BOOT二进制文件。 4. **调试与测试**：通过JTAG接口或其他调试工具检查U-BOOT的运行状态，确保所有硬件设备都能正常工作。 #### 五、移植过程详解 1. **配置与编译**： - 配置Makefile，指定目标平台和编译选项。 - 编译前确认LH7A400的硬件特性已被正确反映在配置文件中。 - 使用`make`命令进行编译，生成二进制文件。 2. **启动配置**： - 根据LH7A400的硬件特性调整启动配置，确保正确初始化各个硬件组件。 - 在U-BOOT中设置适当的内存区域用于存放操作系统映像。 3. **设备驱动**： - 根据需要选择并集成相应的设备驱动程序，例如网络接口、存储设备等。 - 测试各驱动程序的功能是否正常，确保U-BOOT能有效地控制硬件资源。 4. **文件系统支持**： - 选择合适的文件系统格式，如YAFFS2、JFFS2等，以支持文件读写操作。 - 实现文件系统的加载与卸载机制，以便于在嵌入式环境中管理文件。 5. **网络支持**： - 实现基本的网络协议栈，支持TCP/IP等常用协议。 - 提供TFTP等网络服务，方便远程下载操作系统映像。 6. **调试与优化**： - 使用调试工具监控U-BOOT运行时的状态，及时发现并解决潜在问题。 - 对关键性能指标进行优化，提高U-BOOT的运行效率。 #### 六、总结 U-BOOT作为一款功能强大且灵活的BootLoader，对于嵌入式系统的开发具有重要意义。通过对U-BOOT的移植和定制，不仅可以加速产品的研发周期，还能提升最终产品的性能和稳定性。特别是在面对复杂多变的嵌入式应用场景时，U-BOOT的强大特性和高度可配置性使得它成为众多开发者的首选工具。