嵌入式系统/ARM技术中的基于MIPS64的嵌入式Linux Bootloader的移植
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2020-11-12
19:20:21
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嵌入式系统嵌入式系统/ARM技术中的基于技术中的基于MIPS64的嵌入式的嵌入式Linux
Bootloader的移植的移植
1引言 Linux具备良好的裁剪性和移植性，并且开源、资源丰富，已成为嵌入式系统的开发热点。一个完整
的嵌入式Linux系通通常包括Bootloader、内核、文件系统三部分，目标板上电后由Bootloader初始化硬件，引
导内核和文件系统来启动Linux。但由于在嵌入式开发中基于MIPS体系的Bootloader较少，开发者在移植MIPS
Bootloader需花费大量精力。结合OCTEON3010(MIPS64)的U-boot移植经验，分析嵌入式LinuxBootloader的工
作原理及功能，设计了一个基于MIPS体系的Bootloader模型。对OCTEON系列的MIPS处理器Boo
1引言
Linux具备良好的裁剪性和移植性，并且开源、资源丰富，已成为嵌入式系统的开发热点。一个完整的嵌入式Linux系通通
常包括Bootloader、内核、文件系统三部分，目标板上电后由Bootloader初始化硬件，引导内核和文件系统来启动Linux。但由
于在嵌入式开发中基于MIPS体系的Bootloader较少，开发者在移植MIPS Bootloader需花费大量精力。结合
OCTEON3010(MIPS64)的U-boot移植经验，分析嵌入式LinuxBootloader的工作原理及功能，设计了一个基于MIPS体系的
Bootloader模型。对OCTEON系列的MIPS处理器Bootloader的设计具有参考价值和指导意义。
2 Bootloader原理分析
Bootloader是在运行操作系统内核前所执行的一段小程序。通过执行这段小程序，实现初始化硬件设备、建立内存空间的
映射图，从而为系统的软硬件环境设置一个合适状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确环境。
大多数Bootloader包含"启动加载"和"下载"两种操作模式。从最终用户来看，Bootloader就是用来加载操作系统，而无工
作模式区别。其中，启动加载模式是Bootloader从目标机上的某个固态存储设备将操作系统加载到RAM中运行，整个过程并
没有用户介入。这种模式是Bootloader的正常工作模式。而在下载模式下，目标机上的Bootloader通过串口连接或网络连接从
主机(Host)下载文件，例如下载内核映像和根文件系统映像等。
由于实现Bootloader依赖CPU的体系结构，因此大多数Bootloader分为stage1和stage2两部分，并依赖于CPU体系结构的
代码，例如：设备初始化代码等，通常放在stage1中，一般采用汇编语言。而stage2则通常采用C语言实现复杂功能，而且代
码具有良好的可读性和移植性。stage1步骤通常包括：硬件设备初始化；为加载Bootloader的stage2准备RAM空间；拷贝
Bootloader的stage2到RAM空间中；设置好堆栈；跳转到stage2的C入口点。Bootloader的stage2步骤通常包括：初始化当前
阶段使用的硬件设备；检测系统内存映射；将Kernel映像和根文件系统映像从Flash上读到RAM空间中；为内核设置启动参
数；调用内核。
3设计移植
3.1启动流程
针对具体的硬件内容，详细分析U-Boot的启动流程后，给出启动流程中需要修改的代码。
3.2移植分析
片级移植主要是针对具体CPU初始化代码的修改，针对对应的MIPS平台，主要包括：通用寄存器的初始化、CP0的初始
化(status,config,watch,count,compare,etc.)、watchdog初始化、Cache初始化、TLB初始化。板级移植包括：串口驱动、
Flash读写驱动(nor，nand)、HD读写驱动、网卡驱动。而功能层扩展可根据需求添加新功能或裁减优化，包括调试功能、启
动功能、下载功能等。
3.3修改代码
主要修改的代码为：makefile添加开发板的编译支持；Include／configs／myboard.h开发板的定义，启动参数等；cpu／
mips／start.s修改初始化代码和入口；board／myboard／flash.c对应的Nor Flash驱动；board／myboard／myboard.c对应的
板级初始化代码；board／myboard／lowlevel_init.s初始化硬件的汇编代码；board／myboard／serial.c串口驱动。
4 OCTEON系列CPU的硬件初始化实例
4.1开发环境及硬件平台简介
采用的是宿主机+目标板的开发模式，宿主机为PC+FC6，目标板的CPU采用基于MIPS64 V2体系结构的处理器
OCTEON_CN3010,NOR Flash采用AMD公司8 Mb的AM-29DL640G.SDRAM采用三星公司512 Mb的M378T6553CZ3-
CD5(64 Mb×8 bit)。存储部分的硬件连接如图1所示。
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