1）u-boot版本1.1.3，gcc version 3.3.3 (DENX ELDK 3.1.1 3.3.3-9)

2）在Makefile中加入
bks2410_config : unconfig
 @./mkconfig $(@:_config=) arm arm920t bks2410 NULL s3c24x0
我把我的板子起名叫bks2410，可以依自己的喜好修改

3）建立board/bks2410目录，拷贝board/smdk2410下的文件到board/bks2410目录，将smdk2410.c更名为bks2410.c

4）cp include/configs/smdk2410.h include/configs/bks2410.h

5）将arm-linux-gcc的目录加入到PATH环境变量中，我的是目录/opt/eldk/usr/bin:/opt/eldk/bin

6）测试编译能否成功：
make bks2410_config
make all ARCH=arm
生成u-boot.bin就OK了

7）依照你自己开发板的内存地址分配情况修改board/bks2410/memsetup.S文件，我的程序：
#include <config.h>
#include <version.h>

#define BWSCON 0x48000000

/* BWSCON */
#define DW8    (0x0)
#define DW16    (0x1)
#define DW32    (0x2)
#define WAIT    (0x1<<2)
#define UBLB    (0x1<<3)

#define B1_BWSCON    (DW32)
#define B2_BWSCON    (DW16)
#define B3_BWSCON    (DW16 + WAIT + UBLB)
#define B4_BWSCON    (DW16)
#define B5_BWSCON    (DW16)
#define B6_BWSCON    (DW32)
#define B7_BWSCON    (DW32)

/* BANK0CON */
#if 0
#define B0_Tacs    0x0 /*  0clk */
#define B0_Tcos    0x0 /*  0clk */
#define B0_Tacc    0x7 /* 14clk */
#define B0_Tcoh    0x0 /*  0clk */
#define B0_Tah    0x0 /*  0clk */
#define B0_Tacp    0x0
#define B0_PMC    0x0 /* normal */
#endif

#define B0_Tacs    0x3 /*  0clk */
#define B0_Tcos    0x3 /*  0clk */
#define B0_Tacc    0x7 /* 14clk */
#define B0_Tcoh    0x3 /*  0clk */
#define B0_Tah    0x3 /*  0clk */
#define B0_Tacp    0x1
#define B0_PMC    0x0 /* normal */

/* BANK1CON */
#if 0
#define B1_Tacs    0x0 /*  0clk */
#define B1_Tcos    0x0 /*  0clk */
#define B1_Tacc    0x7 /* 14clk */
#define B1_Tcoh    0x0 /*  0clk */
#define B1_Tah    0x0 /*  0clk */
#define B1_Tacp    0x0
#define B1_PMC    0x0
#endif

#define B1_Tacs    0x3 /*  0clk */
#define B1_Tcos    0x3 /*  0clk */
#define B1_Tacc    0x7 /* 14clk */
#define B1_Tcoh    0x3 /*  0clk */
#define B1_Tah    0x3 /*  0clk */
#define B1_Tacp    0x3
#define B1_PMC    0x0

#define B2_Tacs    0x0
#define B2_Tcos    0x0
#define B2_Tacc    0x7
#define B2_Tcoh    0x0
#define B2_Tah    0x0
#define B2_Tacp    0x0
#define B2_PMC    0x0

#if 0
#define B3_Tacs    0x0 /*  0clk */
#define B3_Tcos    0x3 /*  4clk */
#define B3_Tacc    0x7 /* 14clk */
#define B3_Tcoh    0x1 /*  1clk */
#define B3_Tah    0x0 /*  0clk */
#define B3_Tacp    0x3     /*  6clk */
#define B3_PMC    0x0 /* normal */
#endif

#define B3_Tacs    0x0 /*  0clk */
#define B3_Tcos    0x0 /*  4clk */
#define B3_Tacc    0x7 /* 14clk */
#define B3_Tcoh    0x0 /*  1clk */
#define B3_Tah    0x0 /*  0clk */
#define B3_Tacp    0x0     /*  6clk */
#define B3_PMC    0x0 /* normal */

#define B4_Tacs    0x0 /*  0clk */
#define B4_Tcos    0x0 /*  0clk */
#define B4_Tacc    0x7 /* 14clk */
#define B4_Tcoh    0x0 /*  0clk */
#define B4_Tah    0x0 /*  0clk */
#define B4_Tacp    0x0
#define B4_PMC    0x0 /* normal */

#define B5_Tacs    0x0 /*  0clk */
#define B5_Tcos    0x0 /*  0clk */
#define B5_Tacc    0x7 /* 14clk */
#define B5_Tcoh    0x0 /*  0clk */
#define B5_Tah    0x0 /*  0clk */
#define B5_Tacp    0x0
#define B5_PMC    0x0 /* normal */

#define B6_MT    0x3 /* SDRAM */
#define B6_Trcd     0x1
#define B6_SCAN    0x1 /* 9bit */

#define B7_MT    0x3 /* SDRAM */
#define B7_Trcd    0x1 /* 3clk */
#define B7_SCAN    0x1 /* 9bit */

/* REFRESH parameter */
#define REFEN    0x1 /* Refresh enable */
#define TREFMD    0x0 /* CBR(CAS before RAS)/Auto refresh */
#define Trp    0x0 /* 2clk */
#define Trc    0x3 /* 7clk */
#define Tchr    0x2 /* 3clk */
#define REFCNT    1113 /* period=15.6us, HCLK=60Mhz, (2048+1-15.6*60) */
/**************************************/

_TEXT_BASE:
 .word TEXT_BASE

.globl memsetup
memsetup:
 /* memory control configuration */
 /* make r0 relative the current location so that it */
 /* reads SMRDATA out of FLASH rather than memory ! */
 adr     r0, SMRDATA
 /*ldr r1, _TEXT_BASE*/
 /*sub r0, r0, r1*/
 ldr r1, =BWSCON /* Bus Width Status Controller */
 add     r2, r0, #13*4
0:
 ldr     r3, [r0], #4
 str     r3, [r1], #4
 cmp     r2, r0
 bne     0b

 /* everything is fine now */
 mov pc, lr

 .ltorg
/* the literal pools origin */

SMRDATA:
    .word (0+(B1_BWSCON<<4)+(B2_BWSCON<<8)+(B3_BWSCON<<12)+(B4_BWSCON<<16)+(B5_BWSCON<<20)+(B6_BWSCON<<24)+(B7_BWSCON<<28))
    .word ((B0_Tacs<<13)+(B0_Tcos<<11)+(B0_Tacc<<8)+(B0_Tcoh<<6)+(B0_Tah<<4)+(B0_Tacp<<2)+(B0_PMC))
    .word ((B1_Tacs<<13)+(B1_Tcos<<11)+(B1_Tacc<<8)+(B1_Tcoh<<6)+(B1_Tah<<4)+(B1_Tacp<<2)+(B1_PMC))
    .word ((B2_Tacs<<13)+(B2_Tcos<<11)+(B2_Tacc<<8)+(B2_Tcoh<<6)+(B2_Tah<<4)+(B2_Tacp<<2)+(B2_PMC))
    .word 0x1f7c/*((B3_Tacs<<13)+(B3_Tcos<<11)+(B3_Tacc<<8)+(B3_Tcoh<<6)+(B3_Tah<<4)+(B3_Tacp<<2)+(B3_PMC))*/
    .word ((B4_Tacs<<13)+(B4_Tcos<<11)+(B4_Tacc<<8)+(B4_Tcoh<<6)+(B4_Tah<<4)+(B4_Tacp<<2)+(B4_PMC))
    .word ((B5_Tacs<<13)+(B5_Tcos<<11)+(B5_Tacc<<8)+(B5_Tcoh<<6)+(B5_Tah<<4)+(B5_Tacp<<2)+(B5_PMC))
    .word ((B6_MT<<15)+(B6_Trcd<<2)+(B6_SCAN))
    .word ((B7_MT<<15)+(B7_Trcd<<2)+(B7_SCAN))
    .word ((REFEN<<23)+(TREFMD<<22)+(Trp<<20)+(Trc<<18)+(Tchr<<16)+REFCNT)
    .word 0x31
    .word 0x30
    .word 0x30
   
8）在board/bks2410加入NAND Flash读函数，建立nand_read.c，加入如下内容(copy from vivi)：
#include <config.h>

#define __REGb(x) (*(volatile unsigned char *)(x))
#define __REGi(x) (*(volatile unsigned int *)(x))
#define NF_BASE  0x4e000000
#define NFCONF  __REGi(NF_BASE + 0x0)
#define NFCMD  __REGb(NF_BASE + 0x4)
#define NFADDR  __REGb(NF_BASE + 0x8)
#define NFDATA  __REGb(NF_BASE + 0xc)
#define NFSTAT  __REGb(NF_BASE + 0x10)

#define BUSY 1
inline void wait_idle(void) {
    int i;

    while(!(NFSTAT & BUSY))
      for(i=0; i<10; i++);
}

#define NAND_SECTOR_SIZE 512
#define NAND_BLOCK_MASK  (NAND_SECTOR_SIZE - 1)

/* low level nand read function */
int
nand_read_ll(unsigned char *buf, unsigned long start_addr, int size)
{
    int i, j;

    if ((start_addr & NAND_BLOCK_MASK) || (size & NAND_BLOCK_MASK)) {
        return -1; /* invalid alignment */
    }

    /* chip Enable */
    NFCONF &= ~0x800;
    for(i=0; i<10; i++);

    for(i=start_addr; i < (start_addr + size);) {
      /* READ0 */
      NFCMD = 0;

      /* Write Address */
      NFADDR = i & 0xff;
      NFADDR = (i >> 9) & 0xff;
      NFADDR = (i >> 17) & 0xff;
      NFADDR = (i >> 25) & 0xff;

      wait_idle();

      for(j=0; j < NAND_SECTOR_SIZE; j++, i++) {
 *buf = (NFDATA & 0xff);
 buf++;
      }
    }

    /* chip Disable */
    NFCONF |= 0x800; /* chip disable */

    return 0;
}

9）修改board/bks2410/Makefile为
OBJS := bks2410.o flash.o nand_read.o

10）修改cpu/arm920t/start.S文件
在ldr pc, _start_armboot之前加入：
#ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT
  bl    copy_myself
 
  @ jump to ram
  ldr   r1, =on_the_ram
  add  pc, r1, #0
  nop
  nop
  1:    b     1b          @ infinite loop
 
on_the_ram:
#endif

在_start_armboot: .word start_armboot之后加入：
#ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT
copy_myself:
  mov r10, lr
@ reset NAND
  mov r1, #NAND_CTL_BASE
  ldr   r2, =0xf830           @ initial value
  str   r2, [r1, #oNFCONF]
  ldr   r2, [r1, #oNFCONF]
  bic  r2, r2, #0x800              @ enable chip
  str   r2, [r1, #oNFCONF]
  mov r2, #0xff         @ RESET command
  strb r2, [r1, #oNFCMD]
  mov r3, #0                   @ wait

1:add  r3, r3, #0x1
  cmp r3, #0xa
  blt   1b
2:ldr   r2, [r1, #oNFSTAT]      @ wait ready
  tst    r2, #0x1
  beq  2b
  ldr   r2, [r1, #oNFCONF]
  orr  r2, r2, #0x800              @ disable chip
  str   r2, [r1, #oNFCONF]

@ get read to call C functions (for nand_read())
  ldr   sp, DW_STACK_START       @ setup stack pointer
  mov fp, #0                    @ no previous frame, so fp=0

@ copy vivi to RAM
  ldr   r0, =UBOOT_RAM_BASE
  mov     r1, #0x0
  mov r2, #0x20000
  bl    nand_read_ll
  tst    r0, #0x0
  beq  ok_nand_read

#ifdef CONFIG_DEBUG_LL
  bad_nand_read:
  ldr   r0, STR_FAIL
  ldr   r1, SerBase
  bl    PrintWord
1:b     1b          @ infinite loop
  #endif

ok_nand_read:
#ifdef CONFIG_DEBUG_LL
  ldr   r0, STR_OK
  ldr   r1, SerBase
  bl    PrintWord
#endif

@ verify
  mov r0, #0
  ldr   r1, =UBOOT_RAM_BASE
  mov r2, #0x400     @ 4 bytes * 1024 = 4K-bytes
go_next:
  ldr   r3, [r0], #4
  ldr   r4, [r1], #4
  teq   r3, r4
  bne  notmatch
  subs r2, r2, #4
  beq  done_nand_read
  bne  go_next

notmatch:
#ifdef CONFIG_DEBUG_LL
  sub  r0, r0, #4
  ldr   r1, SerBase
  bl    PrintHexWord
  ldr   r0, STR_FAIL
  ldr   r1, SerBase
  bl    PrintWord
#endif
1:b     1b
done_nand_read:
#ifdef CONFIG_DEBUG_LL
  ldr   r0, STR_OK
  ldr   r1, SerBase
  bl    PrintWord
#endif
  mov pc, r10
@ clear memory
@ r0: start address
@ r1: length
  mem_clear:
  mov r2, #0
  mov r3, r2
  mov r4, r2
  mov r5, r2
  mov r6, r2
  mov r7, r2
  mov r8, r2
  mov r9, r2

clear_loop:
  stmia      r0!, {r2-r9}
  subs r1, r1, #(8 * 4)
  bne  clear_loop
  mov pc, lr

#endif @ CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT

在文件的最后加入：
   .align     2
DW_STACK_START:
 .word      STACK_BASE+STACK_SIZE-4

11）修改include/configs/bks2410.h文件，添加如下内容：
/*
 * Nandflash Boot
 */
#define CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT 1
#define STACK_BASE    0x33f00000
#define STACK_SIZE    0x8000
#define UBOOT_RAM_BASE    0x33f80000
/* NAND Flash Controller */
#define NAND_CTL_BASE            0x4E000000
#define bINT_CTL(Nb)        __REG(INT_CTL_BASE + (Nb))
/* Offset */
#define oNFCONF               0x00
#define oNFCMD                0x04
#define oNFADDR               0x08
#define oNFDATA               0x0c
#define oNFSTAT               0x10
#define oNFECC                0x14

12）重新编译u-boot
make all ARCH=arm

13）通过jtag将u-boot烧写到flash中就可以从NAND flash启动了

我的u-boot启动信息：

U-Boot 1.1.3 (May  6 2006 - 18:13:59)

U-Boot code: 33F80000 -> 33F967C4  BSS: -> 33F9AAAC
RAM Configuration:
Bank #0: 30000000 64 MB
Flash: 512 kB
*** Warning - bad CRC, using default environment

In:    serial
Out:   serial
Err:   serial
BKS2410 #

U-Boot在基于ADSP BF533的嵌入式Linux系统上的移植

1 引言

Boot Loader(内核引导程序)是在操作系统内核运行之前运行的一段自举程序，用于初始化硬件设备、改变处理器运行模式、重组中断向量和建立内存空间映射图，从而将系统的软硬件带到一个合适的状态或者用户定制的特定状态，以便为最终加载操作系统内核准备好正确的环境[1]。

嵌入式Linux系统常用的Boot Loader有arm-boot、redboot、U-Boot等。U-Boot (全称Universal Boot Loader)是当前比较流行的遵循GPL条件的开放源码项目。U-Boot具有源码公开的特点，开发人员可根据自身需要进行裁减；支持多种处理器和嵌入式操作系统内核；具有多种设备驱动源码：支持种引导方式；具有功能强大且成熟、稳定等诸多优点，故在嵌入式系统开发过程中广泛采用。U-Boot严重依赖于底层硬件，不同的CPU或嵌入式板极设备需要不同的U-Boot，因此，在嵌入式系统中建立通用的U-Boot是非常困难的，故U-Boot需针对开发板量身定做。

2 开发平台

2.1 BF533简介

Blackfin系列DSP是ADI公司与Intel联合开发推出的第一款高性能、低功耗第四代定点DSP产品，融合了Analog Devices/Intel公司的微信号结构(MSA)。它将一个32位RISC型指令集和双16位乘法累加(MAC)信号处理功能与通用型微控制器所具有的易用性组合在一起。这种组合使Blackfin处理器能够在信号处理和控制处理应用中发挥最佳的性能。且Blackfin处理器通过将工业标准接口与高性能的信号处理内核相结合在一起,用户可以快速设计出节省成本的解决方案，而且无需昂贵的外部组件。

本开发系统采用BF533，BF533是主频高达600 MHz、峰值处理能力为1.2 GMI/s的高性能Blackfin处理器。BF533内核包含2个16位MAC、2个40位ALU、4个8位视频ALU以及1个40位移位器。另外，BF533还包括1个UART口、1个SPI口、2个串行口(SPORT)、4个通用定时器(其中3个具有PWM功能)、1个实时时钟、看门狗定时器以及1个并行外设接口。外部存储器控制器可与SDRAM、SRAM、Flash和ROM实现无缝连接[2]。

2.2 系统硬件平台简介

本系统的开发板硬件系统如图1所示。

目标板以Blackfin嵌入式处理器为核心，数据地址线复用到SDRAM、Flash、USB、Ethernet，并通过FPGA实现逻辑控制。此外，将UART端口转换为RS232端口引出。其中SDRAM的地址为0x00000000～0x02000000，Flash的地址为0x20000000～0x20300000。

宿主机采用Window和Suse10.0双操作系统，采用串行接口和以太网连接宿主机和目标板，程序先在宿主机上编译，然后下载至目标板上运行，目标板的终端被重定向到串行接口，由宿主机输出。

2.3 开发环境的建立

2.3.1 在宿主机上设置终端

大部分嵌入式系统在宿主机大多都采用kermit或minaicom实现与目标板的通信，本系统采用inicom。minicom是Linux下一个类似于Windows超级终端的友好串口通信程序。在终端输入bash#minicom-s进入minicom设置画面，设置串口波特率、有效数据位、停止位以及奇偶校验位分别为57 600、8 bit、1位停止位以及无奇偶校验位等。

2.3.2安装交叉编译器

交叉编译是在一个架构下编译另外一个架构的目标文件。要从http：//blackfin.uclinux.org网站上下载Blackfin ToolChain，然后安装并修改环境变量PATH，使其包含ToolChain的安装目录。

3 U-Boot启动两阶段

U-Boot代码一般分为stage1和stage2两大部分。stage1依赖于cpu体系结构如设备初始化代码，常用汇编语言编写以达到短小精悍,提高系统运行效率的目的。它主要包括cpu/bf533目录下的start.s。stage2一般采用C语言编写实现复杂功能，这样代码则具有更好的可读性和可移植性，主要包括lib blackfin/board.c文件和common/main．c文件中main_loop函数。

stagel从cpu入口函数cpu/bf533/start.s开始,通常包含以下步骤：

(1)基本硬件的初始化，为随后执行kernel准备好基本的硬件环境。包括：屏蔽所有中断，引导装载程序的执行过程中不必执行任何中断，中断屏蔽可通过写cpu的中断屏蔽寄存器或状态寄存器实现；设置cpu的速度和时钟频率，初始化pll；RAM初始化，初始化内存控制器的各个寄存器；初始化UART，向串口打印U-Boot的字符信息；关闭cpu内部指令，数据cache。

(2) 为加载U-Boot的stage2准备RAM空间，通常将stage2置于整个RAM空间的最顶层1 MB空间。

(3)拷贝U-Boot的stage2到RAM。判断是否是Flash运行,如果是就将stage2的代码拷贝到TEXT BASE处。将stage2安排到RAM空间的最顶层1 MB是较推荐的方法。

(4)设置堆栈指针sp为C语言代码执行做好准备。

(5)跳转到stage2的C语言代码入口点。

stage2主要包括lib-blackfin/board.c中board_init_f、board_init_r函数以及common/main.C中main_loop函数。通常包含以下步骤：

(1)初始化此阶段需用的硬件设备，由board_init_f和board_init_r函数实现。

(2)内存映射检测。

(3)加载内核并为内核设置启动参数。

(4)调用内核。

4 U-BOOt的移植

4.1 U-Boot方法与要点

移植U-Boot简便的方法是从U-Boot支持的开发板中选择一个与其目标板接近的开发板进行修改。需修改的是与硬件相关的部分,涉及到两个层面：针对CPU的移植，由于U-Boot_1.1.3支持BF533，故只需做第二层面的移植：针对目标板硬件的移植。在移植前，需仔细阅读U-Boot/readme文件，该文件对目录结构和如何移植作了简要介绍。从移植U-Boot的最小要求、U-Boot能够正常启动的角度出发,选择BF533的STAMP板为模板,相关源代码在/board/stamp目录下，结合U-Boot的启动流程，主要修改文件如下：

(1)与目标板相关的代码部分：在board下创建mybf533目录，无需从头开始，参考与目标板相似的STAMP板在mybf533目录下创建mybf533.c、mybf533.h、flash.c、config.mk、Makefie等文件。需要修改/board/mybf533/config.mk：

TFEXT_BASE用于设置程序编译链接的起始地址即将U-Boot的stage2拷贝到SDRAM的TEXT_BASE处，即SDRAM最顶层一段存储区。修改board/mybf533/Makefile：



(2)与CPU相关的代码部分：U-Boot_1.1.3/epu文件中含有BF533的目录，其中包含start.s、cpu.c、cpu.h、interrupt.c、init_sdram.s等。故不需要建立与cpu相关的文件目录。

(3)与头文件相关的代码：在include/configs创建mybf533.h，参考include/configs/stamp.h，如下：



Flash的修改与具体型号和容量有关，修改过程中参考Flash擦除数据命令、特定寄存器的写入地址以及扇区的大小和位置。

与SDRAM相关设置：




注意：最后一行要用Tab键开头表示命令。其中blackfin表示CPU的种类.bf533是cpu bf533对应的代码目录，mybf533是目标板对应的目录。这样可使用make mybf533_config配置自身的开发板。

其他修改视情况而定。如根据SDRAM大小修改cplb表，根据需要修改堆栈大小。如drivers/cfi_flash.c中flash_init()函数,cpu/bf533/ints.c中init_IRQ()函数等。

修改完毕后就可以采用如以下命令编译U-Boot：bash＄>make clean，bash＄>make mrproper，bash＄>make mybf533_config，bash＄>make。

编译完后U-Boot_1.1.3生成U-Boot的二进制文件U-Boot.bin(U-Boot.bin只能用于更新)。执行bash＄>bfin-uclinux-objcopy-I binary-Oihex U-Boot.bin,生成可在Windows下首次烧写到Flash的十六进制文件U-Boot.hex。

4.2 U-Boot的烧写

第一次下载U-Boot到目标板或者当U-Boot不能正常启动时。必须通过JTAG或者ADI ICE将U-Boot下载到目标板。在此可将ADI公司的仿真器与Visual DSP++环境相连,通过Visual DSP++,在TOOLS-->Flash Programmer下执行Flash驱动程序M25P64.dxe，选择"Erase all"-->Load Flie烧写U-Boot.hex文件到Flash中。

移植成功后，打开终端minicom复位开发板，若串口能输出正确的启动信息．则表明移植基本成功。启动后，如果在设定的时间内，串口没有接收到按键。U-Boot将自动加载操作系统内核和文件系统。若设定时间内串口接收到按键，则U-Boot停止自动加载,进入命令行，可看到U-Boot的提示符"mybf533>"，查看Flash信息，调试或手动加载内核。

生成新的U-Boot.bin文件后。可通过Ethernet或者串口更新U-Boot。因为网络的传输速度远比串口快，故一般选择网络传输。将新生成的U-Boot.bin拷贝到宿主机根目录下的tftpboot目录(前提是已经创建tftp sever),在目标板出现U-Boot提示符后。按任意键进入下载模式：
mybf533>tftp 0x1000000 U-Boot.bin

0x1000000为SDRAM默认的下载地址空间,用于U-Boot的升级、调试。当需要升级或者修改U-Boot,可将新的U-Boot从SDRAM烧写到。Flash,覆盖原来的U-Boot，以减少烧写Flash的次数。在烧写以前最好测试一下所下载的U-Boot能否正常运行：

如果不正确，应重复执行Erase all和Copy命令，直到正确为止。至此，U-Boot移植的步骤已基本完成。

5 结束语

U-Boot是一个功能强大的Boot loader。前期移植工作是嵌入式系统开发的首要环节。但其移植不可避免的存在一些难以预料的问题。嵌入式开发人员应该在了解U-Boot的工作机理、移植条件后,根据目标板和具体情况灵活裁减U-Boot以提高操作系统移植的稳定性，缩短移植周期，降低产品成本。

本文结合U-Boot的运行机理以及U-Boot移植的基本要求，研究了U-Boot在基于BF533的嵌入式系统上的移植。本文的移植是在不改变U-Boot框架前提下，对嵌入式目标板和CPU相关代码进行修改，实现了成功移植且移植后的U-Boot能够在目标板上稳定运行，为后续开发奠定了良好的基础。

基于Blackfin嵌入式系统的U-boot分析与调试

引言

       Boot loader代码是CPU芯片复位后进入操作系统之前执行的一段代码，主要用于完成硬件启动到操作系统启动的过渡，从而为操作系统提供基本的运行环境。Boot loader代码与CPU的内核结构、具体型号、应用系统配置及操作系统有关，其功能类似于PC机的BIOS程序。

       Blackfin DSP是美国模拟器件公司与Intel联合开发的第4代DSP产品，是专为通信和互联网应用而设计的通用DSP芯片，适合处理互联网中的大量图像、声音、文本和数据流，以及汽车电子中的可视系统、宽带无线系统、消费类多媒体电子、数字摄像机、多通道VoIP、安全和监督、机顶盒和视频电话会议等。 本文对基于Blackfin 561微处理器构建的嵌入式开发板EZKIT561的U-boot第一和第二阶段的具体工作流程进行了分析，画出了各阶段的流程图，同时在U-boot第一阶段代码中加入LED指示程序来跟踪第一阶段的执行情况；而在U-boot第二阶段，则在代码的相应位置添加了向串口的打印信息，以跟踪U-boot在此阶段的执行情况。

       1 Blackfin DSP简介

       ADI公司推出的Blackfin处理器是专为嵌人式音频、视频、通信计算要求和功耗约束条件而设计的新型16～32位嵌入式处理器。Blackfin处理器由ADI和Intel联合开发，主要基于微信号架构(MSA)。它将一个32位RISC型指令集和双16位乘法累加(MAC)信号处理功能与通用型微控制器所具有的易用性组合在一起。这种处理特征使得Blackfin处理器在信号处理和控制处理应用中均能发挥上佳作用，因而在许多场合可免除增设单独异类处理器。

       2 Boot loader及U-boot简介

       2．1 Boot loader简介

       Boot loader是用于初始化目标板硬件，可给嵌入式操作系统提供板上硬件资源信息，并进行装载、引导嵌人式操作系统运行的固件。最终，Boot Loader会把操作系统内核映像加载到RAM中，并将系统控制权传递给它。

       大多数Boot Loader都包含两种不同的操作模式： "启动加载"模式和"下载模式"。

       启动加载(Boot loading)模式也称"自主"(Autonomous)模式。即Boot Loader从目标机上的某个固态存储设备上将操作系统加载到RAM中运行。这种模式是Boot Loader的正常工作模式，因此在嵌入式产品发布的时侯，Boot Loader显然必须工作在这种模式下。

       在下载(Downloading)模式下，目标机上的Boot Loader将通过串口连接或网络连接等手段从主机(Host)下载内核映像和根文件系统映像等。从主机下载的文件通常先被Boot Loader保存到目标机的RAM，然后再被Boot Loader写到目标机的FLASH等固态存储设备中。Boot Loader的这种模式通常在第一次安装内核与根文件系统时使用；此外，以后的系统更新也会使用Boot Loader的这种模式。工作于这种模式下的Boot Loader通常都会向它的终端用户提供一个简单的命令行接口。

       2．2 U-boot简介
       U-Boot(全称U niversal Boot Loader)是遵循GPL条款的开放源码项目。其源码目录和编译形式与Linux内核相似。事实上，不少U-Boot源码就是相应的Linux内核源程序的简化，尤其是一些设备的驱动程序，这一点从U-Boot源码的注释中就能体现。目前支持的目标操作系统有OpenBSD，NetBSD，FreeBSD，4．4BSD，Linux，SVR4，Esix，Solaris，Irix，VxWorks，LynxOS，pSOS，QNX，RTEMS，ARTOS；这是U-Boot中Universal的一层含义，另外一层含义是U-Boot除了支持PowerPC系列处理器外，还能支持Black-fin、MIPS、x86、ARM、NIOS、XScale等诸多处理器。上述两个特点正是U-Boot项目的开发目标，即支持尽可能多的嵌入式处理器和嵌人式操作系统。U-Boot的主要目录结构如表1所列。

       3 基于Blackfin DSP的U-boot运行分析

       大多数Boot loader都分为stagel和stage2两大部分，U-boot也是如此。

       3．1 U-boot的stagel阶段

       依赖于CPU体系结构的代码(比如设备初始化代码等)，通常都放在stage1中，该代码可用blackfin DSP汇编语言来实现，以达到短小精悍的目的。实际操作可在位于U-boot 1．1．3＼cpu＼bf533中的Start．S和Startl．S文件中实现，而且是从Start．S开始运行，此阶段的程序流程图如图1所示。

       stage1的步骤以执行的先后主要包括硬件设备初始化、为加载Boot Loader的stage2准备RAM空间、拷贝Boot Loader的stage2到RAM空间、设置堆栈、跳转到stag2的C入口等。

       3．2 U-boot的stage2阶段

       通常stage2可用C语言来实现更复杂的功能，该代码具有更好的可读性和可移植性。Stage2实现的主要功能包括初始化本阶段要使用到的硬件设备，检测系统内存映射(memory map)，将ker-nel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，以及调用内核等。

       而基于ADSP-BF561 EZKIT-Lite评估板的U-boot在该阶段的启动时，首先在第一阶段结束后，调用＼U-boot 1．1．3＼1ib_blackfin＼board．c文件中的board_init_f()函数并执行。

       然后再调用board．c文件中的board_init_r()函数并按先后顺序执行，其流程图如图2所示。

       之后，再在board_init_r函数的最后调用＼U-boot 1．1．3＼common＼main．c中的main_loop()函数。在执行过程中，系统会首先对自动启动内核进行倒计时，倒计时的时间由环境变量bootdelay的设定值决定。由于先前已经对串口进行了初始化，所以会在windows超级终端打印"ezkit：>"，这样，mainloop()函数的执行将产生两条分支：一是等待u-boot的自启动命令执行，即执行bootcmd环境变量所设定的自动运行的命令(比如setenvbootcmd bootm 0x2000 0000)，引导flash特定地址中的嵌入式操作系统；二是在u-boot的自启动命令执行前按下任意键，以进入u-boot的命令行。在此状态下可以查看和修改环境变量、下载更新U-boot和内核镜像文件、对flash进行擦写操作或通过命令启动操作系统(如bootm 0x2000 0000)；

       4 基于评估板的U-boot启动跟踪调试

       4．1 第一阶段跟踪调试

       由于U-boot的启动过程分为两个阶段，第一阶段在串口初始化之前无法获得字符串提示信息。这样，第一阶段的运行过程似乎就没办法掌握．但是，EZKIT561开发板提供16个用户可编程的LED，所以就可以通过这16个LED来了解u-boot在第一阶段的具体执行过程，即在U-boot第一阶段的几个不同的代码处添加LED指示程序。

       ADSP-BF561有48个双向通用可编程I／O引脚。这些可编程引脚具有实现SPI接口的特殊功能。每一个可编程引脚均能通过操作一系列的标志控制寄存器、标志状态寄存器和标志中断寄存器来进行独立控制。由于一共有48个通用可编程I／O引脚，所以可将以上寄存器分成三组，每组可对16个通用可编程I／O引脚进行操作。

       通过参考EZKIT56 1原理图可知，LED 5～20与PF 32～47 pins相连，可以跟踪堆栈配置。设计时可使用以下寄存器进行控制。

       (1)FIO2_DIR寄存器

       这是一个16位寄存器，若将其中的某一位设置为1，那么相应的PF引脚就可作为输出；反之，则为输入。其相关设置代码如下：

       (2)FIO2_FLAG_D

       这也是一个16位寄存器，对其写操作时，可指定相应的PF引脚状态；而当进行读操作时，则返回相应的PF引脚的值。它的每一位都控制着一个LED灯。其相关设置代码如下：

w [p0]=r0；
ssync；

       添加的跟踪堆栈配置程序的流程图如图3所示。修改代码后即可在U-boot文件夹路径下依次输入以下命令：make clean、make mrproper、make ezkit561 config和make，然后再利用bfin-u．clinux-objcopy将生成的U-boot．bin转换为U-boot．hex，最后通过VDSP＋＋开发环境中TOOL下的flashprogrammer将u-boot．hex烧写到flash中，同时进行复位操作以观察LED的变化。

       本设计希望在堆栈配置前使LED 13、LED 14亮，其它LED灭，持续时间为1 s；而在堆栈分配之后使LED 11、LED 12亮，其它LED灭，持续时间为1 s。其实际的观察结果是，在复位之后，LED 13、LED 14持续亮1 s，接着LED 11、LED 12持续亮1秒，可见其完全达到了预期目标。

       4．2 第二阶段跟踪调试

       第二阶段是在进人C函数之后，就进行串口的初始化。之后，便可通过向串口打印信息来实时跟踪所启动的执行流程，以了解程序目前执行的具体部分或运行到哪一个阶段出现了问题。

       下面以打印串口初始化完成信息为例。首先在U-boot第二阶段找到串口初始化的代码，即U-boot／lib-blackfin／board．c文件的serial．init()函数，然后在此函数之后添加printf("serial initializationis ok!＼n")以实现打印。其程序代码如下：

       修改代码后的编译和下载步骤如前所示，调试时使用的串行通信软件是windows自带的"超级终端"程序，所选择的"每秒位数" (即波特率)为57600，传输文件使用的通信协议为Kermit协议。配置好超级终端后，按下开发板上的复位键．终端便可显示出系统启动过程的相关信息。系统复位后，第一行显示的是"serial initializa-tion is ok!"。这便是自行添加的打印语句，其主要功能是提示串口初始化已完成。

       由于第二阶段可以通过串口打印信息，且在相关的每一阶段均可添加相关的printf句来实现打印提示信息，所以跟踪及调试都比较容易。

       5 结束语

       通过分析基于Blackfin 561微处理器构建的嵌入式开发板EZKIT561的U-boot代码，以期对Boot Loader的启动过程有一个比较深入的理解，文章还通过一些调试方法对其运行阶段进行跟踪，以便对将来在开发板上的ucLinux移植和进一步的视频编解码工作进行准备。

图1  Bootloader网络启动方式示意图