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[導(dǎo)讀]Boot在ADSP-BF533上的移植

ADSP-BF533處理器是ADI公司新推出的一款Blackfin系列DSP,他具有2個(gè)MAC,集成了大量的外圍設(shè)備和存儲(chǔ)器接口,最高處理速度高達(dá)750 MHz,每秒運(yùn)算速度最高達(dá)到1 500 MMAC(兆次乘法加法運(yùn)算),適用于各種視頻、音頻、通信領(lǐng)域;另外該系列處理器所采用的微信號(hào)體系結(jié)構(gòu)使其集DSP和MCU的功能于一身,大大方便了開(kāi)發(fā)者的使用。

U-Boot(Universal Boot Loader)是遵循GPL條款的開(kāi)放源碼項(xiàng)目,由德國(guó)工程師Wolfgang Denk從8xxROM代碼發(fā)展而來(lái),已經(jīng)在許多嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中被采用。U-Boot的源代碼配置裁剪方法簡(jiǎn)單、易于移植,提供十分強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能,支持多種文件格式的下載,其軟件項(xiàng)目經(jīng)常更新,最新的U-Boot 1.1.6支持的處理器體系結(jié)構(gòu)包括有ARM,Intel i386,Intel XScale,MIPS,Blackfin,MPC,NIOS,NIOS 2和PowerPC。

將U-Boot移植到Blackfin系列的DSP之上,發(fā)揮出U-Boot這一bootloader所具有的優(yōu)勢(shì),在基于DSP芯片的嵌入式系統(tǒng)的后續(xù)開(kāi)發(fā)中,降低開(kāi)發(fā)難度,縮短開(kāi)發(fā)周期。本文將介紹U-Boot在ADSP-BF533上移植的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

1 移植實(shí)例

此次移植是在基于ADSP-BF533的evb533開(kāi)發(fā)板上實(shí)現(xiàn),以Colinux(Cooperative Linux)作為編譯的平臺(tái)完成。所用的開(kāi)發(fā)板的主要配置如下:處理器:基于Blackfin體系結(jié)構(gòu)的ADSP-BF533;FLASH:1 M×16 b共2 MBAMD AM29LV160DB(NOR FLASH);SDRAM:16 M×16 b共32 M,HY HY57V651620BTC10P;以太網(wǎng)控制器:CIRRUS LOGIC CS8900A-CQ3;串行通信接口:2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)RS 232接口;以太網(wǎng)接口:1個(gè)RJ-45以太網(wǎng)接口;調(diào)試接口:1個(gè)14針JTAG接口;仿真器:Embest DSP仿真器EasyIce。

1.1 交叉編譯工具鏈以及編譯平臺(tái)

關(guān)于交叉編譯工具鏈的選擇,可從blackfin網(wǎng)站下載編譯器的源代碼binutils,elf2flt,gcc,編譯得到支持black-fin系列的交叉編譯器,編譯過(guò)程如下所示:

關(guān)閉當(dāng)前所有的終端窗口之后,再打開(kāi)終端窗口,輸入bfin-uclinux-gcc-version并回車,如果能看到有輸出“bfin-uclinux-gcc(GCC)3.4.4”即代表交叉編譯環(huán)境的安裝工作結(jié)束。

編譯的平臺(tái)Colinux是一種對(duì)Linux kernel的移植,讓一臺(tái)機(jī)器可以協(xié)同運(yùn)行不同的操作系統(tǒng),Colinux不同于VMware等虛擬機(jī)器,其本身并不是模擬一臺(tái)PC,而是透過(guò)他本身的特殊設(shè)計(jì),讓在其中運(yùn)行的Linux kernel直接使用windows的硬件資源。

1.2 下載最新的U-Boot源代碼

U-Boot項(xiàng)目注冊(cè)在SourceForge.net中,項(xiàng)目的主頁(yè)位于http://sourceforge.net/projects/u-boot/,提供了U-Boot的最新穩(wěn)定發(fā)行版本源代碼的下載。目前最新穩(wěn)定發(fā)行版本是u-boot-1.1.6,該發(fā)行版本加入了對(duì)blackfin系列處理器的支持。在其源代碼包中,部分目錄結(jié)構(gòu)如下:board目錄下是U-Boot目前已支持的目標(biāo)板相關(guān)文件;CPU目錄下是U-Boot支持的CPU體系結(jié)構(gòu)的相關(guān)文件,本文相應(yīng)處理器所需要的相關(guān)文件是bf533目錄;drivers目錄下是開(kāi)發(fā)板上一些通用設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序;include目錄下是U-Boot所需要的頭文件,其中的configs子目錄放置的是對(duì)應(yīng)開(kāi)發(fā)板的配置文件;lib_blackfin目錄下放置的是與blackfin體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的代碼。

1.3 移植時(shí)需要修改的文件

移植所需要修改的文件可以參照U-Boot源代碼包中已經(jīng)支持的ezkit533目標(biāo)板中的對(duì)應(yīng)文件。

(1)修改頂層目錄下的Makefile和MAKEALL腳本,為要進(jìn)行移植的目標(biāo)板添加相應(yīng)的條目,首先是為該bf533芯片所在的實(shí)驗(yàn)板建立編譯項(xiàng):

編譯項(xiàng)中的mkconfig是uboot源碼頂層目錄中的shell腳本,他的主要任務(wù)是完成對(duì)evb533開(kāi)發(fā)板的配置;參看其腳本,完成的配置包含的主要是建立該開(kāi)發(fā)板所需要的一些頭文件,修改uboot配置來(lái)適應(yīng)具體的開(kāi)發(fā)板。該連接腳本具體包含以下4個(gè)方面:創(chuàng)建新的配置文件;創(chuàng)建該實(shí)驗(yàn)板對(duì)應(yīng)的體系結(jié)構(gòu)頭文件到/include下/asm之間的硬鏈接(使用ln命令);創(chuàng)建make所需要的include文件;創(chuàng)建開(kāi)發(fā)板所需要的頭文件,在evb533開(kāi)發(fā)板上主要是將include目錄下的configs/evb533.h的內(nèi)容寫到config.h文件中。

(2)在board子目錄中建立evb533目錄,該目錄下應(yīng)該包含幾個(gè)特定的文件,應(yīng)該包含Makefile,evb533.c,flash.c,config.mk和u-boot.lds。其中evb533.c是對(duì)目標(biāo)板的初始化代碼;flash.c是目標(biāo)板所使用FLASH的驅(qū)動(dòng)代碼;Makefile與config.mk來(lái)完成本層目錄的make-file文件管理;u-boot.lds是最終連接成u-boot.bin文件是所使用的連接腳本。

(3)新建include/configs/evb533.h配置文件,針對(duì)要進(jìn)行移植的目標(biāo)板進(jìn)行正確配置。

(4)在drivers子目錄中加入實(shí)驗(yàn)箱所使用的網(wǎng)卡設(shè)備的驅(qū)動(dòng)cs8900.c和cs8900.h。

完成這4處的文件修改后,就可以運(yùn)行make evb533_config對(duì)開(kāi)發(fā)板進(jìn)行配置,然后運(yùn)行make編譯成目標(biāo)板可用的u-boot.bin文件。

通過(guò)將Embest DSP仿真器EasyIce連接到開(kāi)發(fā)板JTAG口,將該bin文件燒寫到FLASH零地址,燒寫完成后,重啟開(kāi)發(fā)板,在串口中返回“evb533>”信息,代表U-Boot移植運(yùn)行成功。本文所移植的U-Boot目前已穩(wěn)定地運(yùn)行在EduKitⅢ嵌入式實(shí)驗(yàn)箱上。通過(guò)U-Boot可以實(shí)現(xiàn)串口、網(wǎng)口與PC通信,查看、修改FLASH和SDRAM,引導(dǎo)μClinux嵌入式系統(tǒng)等功能。

2 移植難點(diǎn)和重點(diǎn)

在此次移植的過(guò)程中,移植的難點(diǎn)在于FLASH設(shè)備和網(wǎng)卡設(shè)備的驅(qū)動(dòng),以及創(chuàng)建目標(biāo)板的配置文件include/configs/evb533.h。下面詳細(xì)介紹這幾個(gè)難點(diǎn)中要注意的一些問(wèn)題。

2.1 FLASH的驅(qū)動(dòng)編寫

U-Boot上FLASH配置的修改不僅和容量有關(guān),還和具體型號(hào)有關(guān),F(xiàn)LASH的燒寫和擦除一般不具有通用性,應(yīng)查看廠家的使用說(shuō)明書,針對(duì)不同型號(hào)的存儲(chǔ)器作出相應(yīng)的修改。修改過(guò)程中,需要了解FLASH擦寫特定寄存器的寫入地址、數(shù)據(jù)命令以及扇區(qū)的大小和位置,以便進(jìn)行正確的設(shè)置。本文所使用的開(kāi)發(fā)板中的evb533核心子板所使用的FLASH的型號(hào)是AM29LV160DB,為nor FLASFI,大小為2 MB。針對(duì)U-Boot的FLASH移植需要編寫以下一些接口函數(shù)列表如下:

flash_init()完成將flash設(shè)備信息賦值給flash_info_t*info結(jié)構(gòu)體的功能,如確立FLASH的各個(gè)sector的起始地址,標(biāo)記需要保護(hù)的sector塊。flash_info_t數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下所示(只列出部分):

flash_print_info()主要完成向終端打印flash id信息,如成功識(shí)別flash會(huì)得到如下輸出“AMD AM29LV160DB(2 MB)16 kB,2×8 kB,32 kB,31×64 kB”;flash_erase()完成擦除flash的工作;write_buff()完成將ram中的數(shù)據(jù)向flash的寫操作;read_data()完成flash的讀操作。

以上3個(gè)接口函數(shù)需要詳細(xì)地參考對(duì)應(yīng)FLASH的數(shù)據(jù)手冊(cè),嚴(yán)格按照數(shù)據(jù)手冊(cè)規(guī)定的指令序列完成對(duì)應(yīng)操作,以取得FLASH設(shè)備的id為例,需要在1~3個(gè)總線周期分別向FLASH的0x555地址寫入0xaa,0x2aa地址寫入0x55,0x555地址寫入0x90,第4個(gè)總線周期時(shí)從FLASH的0x001地址讀出改FLASH的id信息。

除這些標(biāo)準(zhǔn)接口函數(shù)外,還要完成對(duì)FLASH中的poll data與toggle bit功能的查詢,這2者都是用來(lái)反映FLASH的操作狀態(tài)。

2.2 添加網(wǎng)卡設(shè)備控制程序

在drivers/目錄中添加網(wǎng)卡設(shè)備控制程序cs8900.c和cs8900.h,其中cs8900.c主要包括函數(shù)為:int eth_init(bd_t*bd),初始化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備;void eth_halt(void),關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)設(shè)備;int eth_send(volatile void*packet,int len),發(fā)送數(shù)據(jù)包;int eth_rx(void)接收數(shù)據(jù)包。

2.3 編寫開(kāi)發(fā)板的配置頭文件

在移植過(guò)程中,最容易出錯(cuò)的地方就是關(guān)于目標(biāo)板頭文件的配置,頭文件的各項(xiàng)配置,關(guān)系到CPU的時(shí)鐘設(shè)置正確與否,開(kāi)發(fā)板上各個(gè)設(shè)備(如串口、網(wǎng)卡、FLASH等)能否正常運(yùn)行,操作系統(tǒng)能否正確引導(dǎo)等諸多方面。下面以evb533目標(biāo)板編寫的配置頭文件include/configs/evb533.h為例,講解一些重要的配置選項(xiàng)的意義和用法,同時(shí)這些配置方法也適合于其他的開(kāi)發(fā)板配置:

CONFIG_DRIVER_CS8900,用于設(shè)置目標(biāo)板上的以太網(wǎng)控制器模塊。由于目標(biāo)板上使用CS8900A作為以太網(wǎng)控制器,因此定義此選項(xiàng)為1,在編譯U-Boot時(shí)增加對(duì)CS8900A的驅(qū)動(dòng),同時(shí)設(shè)置CS8900_BASE為CS8900A內(nèi)部的RAM映射到BF533的存儲(chǔ)空間中的基地址0x20380300。

CONFIG_IPADDR用于設(shè)置目標(biāo)板的IP地址;CON-FIG_ETHADDR用于設(shè)置CS8900A的MAC地址;CON-FIG_NETMASK用于設(shè)置子網(wǎng)掩碼;CONFIG_SERVER-IP用于指定運(yùn)行TFTP服務(wù)器的PC的IP地址。

CONFIG_BOOTCOMMAND用于指定在CONFIG_BOOTDELAY所指定的自動(dòng)引導(dǎo)延時(shí)結(jié)束之后執(zhí)行的默認(rèn)引導(dǎo)命令,這里指定為”bootm 20030000”,即執(zhí)行已經(jīng)下載到20030000地址處的zImage文件。

CONFIG_BOOTARGS定義U-Boot在啟動(dòng)的時(shí)候所用到的一些參數(shù)。

CONFIG_CLKIN_HZ定義ADSP-BF533的晶振頻率,作為其他時(shí)鐘頻率的基數(shù),如CONFIG_CCLK_HZ,CONFIG_SCLK_HZ等。

CFG_SDRAM_BASE定義bf533的SDRAM的基址#0x00000000,CFG_FLASH_BASE定義了bf533的FLASH的基址0x20000000,還定義了FLASH的大小CFGl_FLASH_SIZE等。

除此之外,還有關(guān)于串口的一些參數(shù)定義等,在此不再詳述。

3 結(jié)語(yǔ)

本文詳細(xì)的介紹在BF533上移植U-Boot的工作步驟及難點(diǎn)。前期的移植工作是嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的必要環(huán)節(jié),Bootloader的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于后期如Linux上內(nèi)核的調(diào)試,Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)有重要意義。只有在此基礎(chǔ)上才可以進(jìn)行更深入的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā),希望本文能為做相關(guān)工作的開(kāi)發(fā)者提供參考。

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