在以S3C44B0X為核心的ARMSYS開發(fā)板上建立uClinux內(nèi)核移植總結(jié)
1.簡述
針對(duì)“如何在以S3C44B0X為核心的ARMSYS開發(fā)板上建立uClinux內(nèi)核移植”的一個(gè)總結(jié)，其內(nèi)容包括對(duì)Bootloader的功能分析和uClinux2。4。24發(fā)行版內(nèi)核基礎(chǔ)上針對(duì)S3C44B0X開發(fā)板進(jìn)行修改的重點(diǎn)內(nèi)容的逐一列舉。
2.Bootloader
2.1Bootloader概述
BootLoader就是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行的一段程序。通過這段程序，我們可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。因此，正確建立uClinux的移植的前提條件是具備一個(gè)與uClinux配套、易于使用的Bootloader。
ARMSYS開發(fā)板提供了這樣一個(gè)uClinux專用的Bootloader，該Bootloader程序燒錄在系統(tǒng)的地址0x0處，每次上電即運(yùn)行，能夠正確完成硬件系統(tǒng)的初始化和uClinux的引導(dǎo)。
理論上，uClinux引導(dǎo)時(shí)并非一定需要一個(gè)獨(dú)立于內(nèi)核的Bootloader。然而，將Bootloader與內(nèi)核分開設(shè)計(jì)能夠使軟件架構(gòu)更加清晰，也有助于靈活地支持多種引導(dǎo)方式，實(shí)現(xiàn)一些有用的輔助功能。
ARMSYS提供的Bootloader的主要任務(wù)可以概括如下：
1．硬件初始化；
2。從主機(jī)下載新的內(nèi)核映像和文件系統(tǒng)映像；
3。燒寫NorFlash和Nandflash；
4。加載uClinux內(nèi)核映像并啟動(dòng)運(yùn)行；
5。提供串行超級(jí)終端上的人機(jī)操作界面。
2。2存儲(chǔ)空間分布
Bootloader采用默認(rèn)的存儲(chǔ)空間分布地址來加載uClinux內(nèi)核、文件系統(tǒng)，并按照正確引導(dǎo)uClinux的運(yùn)行。在ARMSYS的Bootloader中，默認(rèn)的存儲(chǔ)空間分布如下表：
內(nèi)容起始地址存儲(chǔ)介質(zhì)
Bootloader程序空間0x00000000Flash
壓縮內(nèi)核映像0x00010000Flash
ROM文件系統(tǒng)映像0x000e0000Flash
內(nèi)核運(yùn)行地址0x0c008000SDRAM
壓縮內(nèi)核解壓地址0x0c100000SDRAM
文件系統(tǒng)加載0x0c700000SDRAM
這個(gè)存儲(chǔ)空間的分配方式也不是固定不變的，可以通過修改Bootloader中的相關(guān)代碼來改變。
2。3Bootloader的工作
完整的Bootloader引導(dǎo)流程可描述如下：
硬件初始化階段一
◎硬件初始化；
◎復(fù)制二級(jí)中斷異常矢量表；
◎初始化各種處理器模式；
◎復(fù)制RO和RW，清零ZI(跳轉(zhuǎn)到C代碼入口函數(shù))。
硬件初始化階段二
◎初始化本階段使用到的硬件設(shè)備；
◎建立人機(jī)界面；
◎?qū)崿F(xiàn)映像文件的下載和燒錄工具；
◎?qū)崿F(xiàn)映像文件的加載和運(yùn)行工具。
下面對(duì)上述各步驟進(jìn)行逐一說明，并對(duì)與uClinux相關(guān)的內(nèi)容詳細(xì)加以說明。
2。3。1硬件初始化
板子上電或復(fù)位后，程序從位于地址0x0的ResetExceptionVector處開始執(zhí)行，因此需要在這里放置Bootloader的第一條指令：bResetHandler，跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)為ResetHandler處進(jìn)行第一階段的硬件初始化，主要內(nèi)容為：關(guān)WatchdogTimer，關(guān)中斷，初始化PLL和時(shí)鐘，初始化存儲(chǔ)器控制器。比較重要的是PLL的輸出頻率要計(jì)算正確，ARMSYS中把它設(shè)置為64MHz；這實(shí)際上就是處理器的工作主頻，這個(gè)時(shí)間參數(shù)在第二階段計(jì)算SDRAM的刷新計(jì)數(shù)值和UART的波特率等參數(shù)時(shí)還要用到。
2。3。2建立二級(jí)異常中斷矢量表
異常中斷矢量表（ExceptionVectorTable）是Bootloader與uClinux內(nèi)核發(fā)生聯(lián)系關(guān)鍵的地方之一。即使uClinux內(nèi)核已經(jīng)得到處理器的控制權(quán)運(yùn)行，一旦發(fā)生中斷，處理器還是會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到從0x0地址開始的第一級(jí)異常中斷矢量表中的某個(gè)表項(xiàng)（依據(jù)于中斷類型）處讀取指令運(yùn)行。
在編寫B(tài)ootloader時(shí)，地址0x0處的一級(jí)異常中斷矢量表只需簡單地包含向二級(jí)異常中斷矢量表的跳轉(zhuǎn)指令就可以。這樣，就能夠正確地將發(fā)生的事件交給uClinux的中斷處理程序來處理。對(duì)于uClinux內(nèi)核，它在RAM空間中基地址為0xc000000處建立了自己的二級(jí)異常中斷矢量表，因此，Bootloader的第一級(jí)異常中斷矢量表如下所示：
bResetHandler;ResetHandler
ldrpc，=0x0c000004;UndefinedInstructionHandler
ldrpc，=0x0c000008;SOFtwareInterruptHandler
ldrpc，=0x0c00000c;PrefetchAbortHandler
ldrpc，=0x0c000010;DataAbortHandler
b。
ldrpc，=0x0c000018;IRQHandler
ldrpc，=0x0c00001c;FIQHandler
LTORG
如果在Bootloader執(zhí)行的全過程中都不必響應(yīng)中斷，那么上面的設(shè)置已能滿足要求。但在我們的ARMSYS上提供了USB下載器，需要用到中斷，那么Bootloader必須在同樣的地址（0xc000000）處配置自己的二級(jí)異常中斷矢量表，以便同uClinux兼容。這張表事先存放在FlashMemory里，引導(dǎo)過程中由Bootloader將其復(fù)制到RAM地址0x0C000000，存放矢量表：
;IRQ==theprogramputthisphraseto0xc000000
ExceptionHanlderBegin
b。
ldrpc，MyHandleUndef;HandlerUndef
ldrpc，MyHandleSWI;HandlerSWI
ldrpc，MyHandlePabort;HandlerPabort
ldrpc，MyHandLEDabort;HandlerDAbort
b。;HandlerReserved
ldrpc，MyHandleIRQ;HandlerIRQ
ldrpc，MyHandleFIQ;HandlerFIQ
MyHandleUndefDCDHandleUndef;reserveaword(32bit)
MyHandleSWIDCDHandleSWI
MyHandlePabortDCDHandlePabort
MyHandlEDAbortDCDHandleDabort
MyHandleIRQDCDHandleIRQ
MyHandleFIQDCDHandleFIQ
ExceptionHanlderEnd
建立二級(jí)矢量表：
;****************************************************
;*SetupIRQhandler*
;****************************************************
ldrr0，=(_IRQ_BASEADDRESS+0x100)
ldrr2，=_IRQ_BASEADDRESS
addr3，r0，#0x100
0
CMPr0，r3
STRCCr2，[r0]，#4;cc：Carryclear;saveR2toR0address，R0=R0+4。
BCC%B0
ldrr1，=_IRQ_BASEADDRESS
ldrr0，=ExceptionHanlderBegin;ifthereisn't'subspc，lr，#4'at0x18，0x1c
ldrr3，=ExceptionHanlderEnd
0
CMPr0，r3;putthevectortableat_IRQ_BASEADDRESS(0xc000000)
LDRCCr2，[r0]，#4
STRCCr2，[r1]，#4
BCC%B0
ldrr1，=DIsrIRQ;puttheIRQjudgeprogramat_IRQ_BASEADDRESS+0x80(0xc000080)
ldrr0，=IsrIRQ;ifthereisn't'subspc，lr，#4'at0x18，0x1c
ldrr3，=IsrIRQEnd
0
CMPr0，r3
LDRCCr2，[r0]，#4
STRCCr2，[r1]，#4
BCC%B0
ldrr1，=MyHandleIRQ;MyHandleIRQpointtoDIsrIRQ
ldrr0，=ExceptionHanlderBegin
ldrr4，=_IRQ_BASEADDRESS;
subr0，r1，r0
addr0，r0，r4
ldrr1，=DIsrIRQ
strr1，[r0]
定義Handlexxx：
^(_IRQ_BASEADDRESS)
HandleReset#4
HandleUndef#4
HandleSWI#4
HandlePabort#4
HandleDabort#4
HandleReserved#4
HandleIRQ#4
HandleFIQ#4
^(_IRQ_BASEADDRESS+0x80)
DIsrIRQ#4
;IntVectorTable
^(_IRQ_BASEADDRESS+0x100)
HandleADC#4
HandleRTC#4
HandleUTXD1#4
HandleUTXD0#4
HandleSIO#4
HandleIIC#4
HandleURXD1#4
HandleURXD0#4
HandleTIMER5#4
HandleTIMER4#4
HandleTIMER3#4
HandleTIMER2#4
HandleTIMER1#4
HandleTIMER0#4
HandleUERR01#4
HandleWDT#4
HandleBDMA1#4
HandleBDMA0#4
HandleZDMA1#4
HandleZDMA0#4
HandleTICK#4
HandleEINT4567#4
HandleEINT3#4
HandleEINT2#4
HandleEINT1#4
HandleEINT0#4
將異常中斷矢量重構(gòu)到SDRAM，這樣的好處就是可以在其它的功能程序內(nèi)對(duì)中斷處理程序的地址任意賦值。為此，我們在44b。h文件中定義：
/*ISR*/
#definepISR_RESET(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x0))
#definepISR_UNDEF(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x4))
#definepISR_SWI(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x8))
#definepISR_PABORT(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0xc))
#definepISR_DABORT(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x10))
#definepISR_RESERVED(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x14))
#definepISR_IRQ(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x18))
#definepISR_FIQ(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x1c))
#definepISR_ADC(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x100))//0x20))
#definepISR_RTC(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x104))//0x24))
#definepISR_UTXD1(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x108))//0x28))
#definepISR_UTXD0(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x10c))//0x2c))
#definepISR_SIO(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x110))//0x30))
#definepISR_IIC(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x114))//0x34))
#definepISR_URXD1(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x118))//0x38))
#definepISR_URXD0(*(unsigned*)(_IRQ_BASEADDRESS+0x11c))//0x3c))
#definepISR_TIMER5(*(unsig
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