EDA/PLD中的NIOS软核处理器的Linux引导程序U-boot设计

摘要：针对将cClinux向Nios处理器移植过程中的启动加载程序U-boot bootloader进行研究。首先介绍移植的步骤，然后利用bootloader的设计思想，着重讨论U-boot在Nios中的设计与实现，最后对U-boot在基于Linux的嵌入式系统 中的运用作了探索和展望。 关键词：U-boot bootloader uClinux Nios软核1 概述1.1 Nios简介Nios是Altera公司以RISC为基础的可配置、可裁减软核处理器。它具有16位指令集和16/32位数据通路，通过将包括16或32位高性能处理器在内的移种应用模块嵌入到通用FPGA/CPLD内，实现完全 【EDA/PLD中的NIOS软核处理器的Linux引导程序U-boot设计】 本文主要探讨了在EDA（电子设计自动化）/PLD（可编程逻辑器件）领域中，如何在Nios软核处理器上设计和实现Linux操作系统的引导程序U-boot。Nios是由Altera公司推出的基于RISC架构的可配置、可裁剪的处理器，它拥有16位指令集和16/32位数据路径，允许用户根据需求定制处理器，并将其嵌入到FPGA或CPLD中，构建完全可配置的嵌入式系统。 1. Nios软核处理器特性 - 灵活性：Nios处理器的核心可通过软件配置为16位或32位，且内存大小可选，最高运行速度可达50MHz。 - 功能扩展：提供多种功能模块，如SDRAM控制器、UART、PCI接口、LCD接口、MAC接口等，以满足不同应用场景的需求。 - 开发工具：配套的开发套件包括Nios处理器、C/C++编译器、源级调试器、Quartus编译软件、验证工具以及开发板，降低了开发成本。 2. 移植uClinux到Nios的步骤 - 硬件准备：选取适合的开发板，如Apex Board、Stratix Board或Cyclone Board，本文使用的是Cyclone Board。 - 软件准备：安装最新版的uClinux和Nios的GNU C编译环境，以及CDK4Nios开发包。 - Bootloader：需为Nios编写或移植Bootloader，本文重点讨论的是U-boot。 - 内核编译：在uClinux源代码目录中，通过`make menuconfig`、`make dep`、`make`命令来配置和编译内核。 - 根文件系统：uClinux通常使用romfs文件系统，若需要动态保存数据，可以使用虚拟ram盘（采用ext2文件系统）。 3. U-boot详解 - U-boot是一个通用的Linux Bootloader，它支持多种功能，包括SCC/FEC以太网、BOOTP/TFTP引导、IP和MAC地址预设、在线Flash更新等。 - 对于Nios，U-boot提供了特别支持，如串口kernel加载、S-record下载代码、以及识别多种存储格式。 4. U-boot在Nios中的设计与实现 - 设计U-boot时，需考虑Nios处理器的特性，如寄存器配置、中断处理、内存管理等。 - 实现过程中，需要编写特定的初始化代码，确保能正确加载Linux内核和根文件系统到目标内存位置。 5. U-boot在嵌入式Linux系统中的应用 - U-boot不仅负责启动系统，还可以作为系统维护工具，如远程更新固件、系统诊断等。 - 其灵活性和广泛支持的特性，使其成为嵌入式Linux系统中的首选引导程序。 总结，U-boot在EDA/PLD中的Nios软核处理器上的设计和实现是移植uClinux至关重要的一步，它为Linux提供了可靠的启动入口，并为后续的系统运行和维护提供了强大的支持。通过理解和掌握U-boot的工作原理和设计方法，开发者能够更有效地构建和优化基于Nios的嵌入式Linux系统。