U-Boot在S5PV210上的分析及移植

馮寶祥，鄧人銘

（廣州粵嵌通信科技股份有限公司，廣州 510663）

U-Boot在S5PV210上的分析及移植

馮寶祥，鄧人銘

（廣州粵嵌通信科技股份有限公司，廣州 510663）

U-Boot是一種在嵌入式平臺(tái)上使用非常廣泛的Bootloader，而S5PV210微處理器的啟動(dòng)過(guò)程比較復(fù)雜。以GEC210為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，分析U-Boot的啟動(dòng)過(guò)程，并提出在GEC210平臺(tái)上的移植方法。應(yīng)用結(jié)果表明，U-Boot在GEC210開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行良好，可以成功地引導(dǎo)Linux2.6.35.7內(nèi)核。

U-Boot；S5PV210；GEC210；移植

0 引言

U-Boot是一種通用的Bootloader，是遵循GPL條款的開(kāi)放源碼項(xiàng)目，由德國(guó)DENX小組開(kāi)發(fā)。U-Boot支持多種架構(gòu)的CPU，如X86、ARM、PowerPC、MIPS等；也支持Linux、VxWorks、WinCE等多種嵌入式操作系統(tǒng)。U-Boot代碼開(kāi)源、穩(wěn)定、可配置性及可移植性強(qiáng)，所以在嵌入式平臺(tái)中是一種應(yīng)用比較廣泛的啟動(dòng)代碼。

1 GEC210啟動(dòng)過(guò)程概述

GEC210是廣州粵嵌通信科技股份有限公司開(kāi)發(fā)的一款基于ARM架構(gòu)Cortex-A8內(nèi)核的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，該硬件平臺(tái)采用三星公司的S5PV210微處理器作為主控芯片，S5PV210是一款高效率、高性能、低功耗的32位RISC微處理器，主頻可以工作在1GHz，而且?guī)в胸S富的外圍接口。GEC210開(kāi)發(fā)板的硬件框架見(jiàn)圖1。

在GEC210平臺(tái)上加載啟動(dòng)嵌入式Linux系統(tǒng)主要分成5個(gè)步驟：

①上電自啟動(dòng)執(zhí)行S5PV210芯片內(nèi)部iROM中固化的BL0引導(dǎo)程序；

②BL0將Nand Flash中U-Boot的第一階段代碼BL1拷貝到S5PV210內(nèi)部的iRAM中，并跳轉(zhuǎn)到iRAM中執(zhí)行BL1，BL1初始化了DDR2內(nèi)存；

③BL1將Nand Flash中的U-Boot第二階段代碼BL2拷貝到DDR2內(nèi)存中，并跳轉(zhuǎn)到DDR2內(nèi)存中執(zhí)行BL2；

④BL2將Nand Flash中的Linux內(nèi)核映像拷貝到DDR2內(nèi)存中，并在DDR2內(nèi)存中解壓及啟動(dòng)內(nèi)核；

⑤內(nèi)核加載完畢后，掛載根文件系統(tǒng)，并啟動(dòng)執(zhí)行默認(rèn)的Linux應(yīng)用程序。

圖1 GEC210開(kāi)發(fā)板的框架圖

2 S5PV210內(nèi)部BL0的啟動(dòng)過(guò)程

S5PV210 CPU內(nèi)部自帶一個(gè)64KB的iROM和一個(gè)96KB的iRAM，芯片出廠時(shí)在iROM中已經(jīng)固化了一個(gè)基本的啟動(dòng)代碼，即BL0，BL0不需要用戶修改。S5PV210支持多種啟動(dòng)方式，如：Nor Flash、Nand Flash、One Nand，Uart、USB、SD卡等。啟動(dòng)方式通過(guò)S5PV210的外部引腳設(shè)定，本文講述的U-Boot移植和分析選擇Nand Flash啟動(dòng)方式。S5PV210上電啟動(dòng)時(shí)運(yùn)行BL0，并由BL0判斷啟動(dòng)方式。BL0的主要工作內(nèi)容如下：

①關(guān)閉看門(mén)狗定時(shí)器（watchdog timer）。

②初始化I cache（Instruction cache）。

③初始化iRAM中的棧和堆，注冊(cè)異常向量表等。

④初始化系統(tǒng)時(shí)鐘PLL。

⑤判斷啟動(dòng)設(shè)備。

⑥檢查BL1的校驗(yàn)和，如果正確，就從Nand Flash中拷貝U-Boot前16kB的BL1到iRAM中。

⑦執(zhí)行iRAM中的BL1代碼。

3 U-Boot的第一階段代碼BL1

U-Boot代碼一般分成兩個(gè)部分，分別為stage1，即BL1和 stage2即 BL2。其中 BL1源碼文件為/cpu/ s5pc11x/start.S和/board/samsung/smdkc110/lowlevel_init. S。BL1是使用ARM匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的源代碼，主要完成CPU級(jí)的初始化工作，如：

①關(guān)閉看門(mén)狗和中斷。②初始化系統(tǒng)時(shí)鐘。

③初始化DDR2內(nèi)存。

④初始化DDR2內(nèi)存中的stack。⑤初始化串口。⑥將BSS段清0。

⑦將Nand Flash中的BL2拷貝到DDR2內(nèi)存。

⑧跳轉(zhuǎn)到DDR2內(nèi)存中，執(zhí)行BL2中的start_armboot（）函數(shù)。

將BL2拷貝到DDR2內(nèi)存后，在/cpu/s5pc11x/start. S源文件中調(diào)用start_armboot（）函數(shù)，進(jìn)入U(xiǎn)-Boot的第二階段。BL1跳轉(zhuǎn)到BL2的代碼如下：

ldr pc，_start_armboot_start_armboot：.word start_armboot

4 U-Boot第二階段代碼BL2

BL2代碼的源文件是/lib_arm/board.c，start_armboot（）函數(shù)是BL2的入口。主要完成板級(jí)的初始化，如：

①初始化U-Boot的兩個(gè)結(jié)構(gòu)體gd_t和bd_t，用來(lái)存放U-Boot的全局信息和GEC210開(kāi)發(fā)板信息。

②初始化網(wǎng)卡。

③初始化LCD顯示屏。

④初始化I2C總線接口。

⑤進(jìn)入main_loop（）循環(huán)，接收用戶輸入U(xiǎn)-Boot命令，并根據(jù)命令進(jìn)行相應(yīng)的處理。

⑥用戶不輸入U(xiǎn)-Boot命令，則在默認(rèn)計(jì)時(shí)等待時(shí)刻到來(lái)后執(zhí)行bootcmd命令，將Linux內(nèi)核映像uImage 從Nand Flash拷貝到DDR2內(nèi)存，并解壓?jiǎn)?dòng)內(nèi)核。

在include/configs/smdkv210single.h頭文件中，設(shè)置U-Boot的默認(rèn)啟動(dòng)命令bootcmd：

#define CONFIG_BOOTCOMMAND "nand read 0x30008000 0x600000 0x500000；bootm 0x30008000"

該bootcmd命令的主要作用是將Nand Flash中0x600000地址開(kāi)始的uImage（大小不超過(guò)5M Byte）拷貝到DDR2內(nèi)存的0x30008000地址，并啟動(dòng)該地址上的uImage。在U-Boot源碼的main_loop（）循環(huán)中，獲取bootcmd命令參數(shù)并執(zhí)行，最后啟動(dòng)uImage。代碼如下：

s=getenv（"bootcmd"）；//讀取啟動(dòng)命令

run_command（s，0）；//執(zhí)行bootcmd

5 U-Boot的移植過(guò)程

針對(duì)GEC210開(kāi)發(fā)板的U-Boot移植采用三星官方提供的SMDKV210開(kāi)發(fā)平臺(tái)源碼包，移植過(guò)程的主要方法是比較GEC210和SMDKV210平臺(tái)之間的差異，對(duì)源代碼進(jìn)行修改。

5.1 配置U-Boot源碼

修改U-Boot源碼頂層的Makefile文件，設(shè)置CPU的架構(gòu)和交叉工具鏈：

ifeq（$（ARCH），arm）

CROSS_COMPILE=/usr/local/arm/arm-2009q3/bin/armnone-linux-gnueabi-

使用三星公司的默認(rèn)配置文件，對(duì)U-Boot源碼進(jìn)行配置：

#make smdkv210single_config

5.2 U-Boot源代碼移植

修改include/configs/smdkv210single.h文件：

（1）更改串口控制臺(tái)

#define CONFIG_SERIAL1 1

（2）更改DDR2內(nèi)存配置

GEC210開(kāi)發(fā)板設(shè)計(jì)內(nèi)存時(shí)，采用4片16bits的DDR2 SDRAM，其中每2片并聯(lián)在一起，分別接到DDR2控制器的通道0和通道1上。內(nèi)存的配置方法如下：

#define MEMORY_BASE_ADDRESS 0x30000000

#define MEMORY_BASE_ADDRESS1 0x40000000

#define DMC0_MEMCONTROL 0x00202400

#define DMC0_MEMCONFIG_0 0x30F00313

#define DMC0_MEMCONFIG_1 0x00F00313

#define DMC1_MEMCONTROL 0x00202400

#define DMC1_MEMCONFIG_0 0x40F00313

#define DMC1_MEMCONFIG_1 0x00F00313

#define SDRAM_BANK_SIZE 0x10000000

#define PHYS_SDRAM_2 （MEMORY_BASE_ADDRESS1）

修改DDR2內(nèi)存的基地址，在board/samsung/smdkc110/smdkc110.c源文件中，將 0x20000000改為0x30000000。

（3）修改DM9000網(wǎng)卡的基地址

#define CONFIG_DM9000_BASE（0x88000000）

#define DM9000_DATA （0x88000000+8）

（4）屏蔽PMIC、SRAM和Nor Flash初始化代碼

在GEC210開(kāi)發(fā)板上，并沒(méi)有使用PMIC、SRAM和Nor Flash等外設(shè)芯片，所以將 board/samsung/smdkc110/lowlevel_init.S文件中的 PMIC、SRAM和 Nor Flash的初始化代碼屏蔽掉。

5.3 U-boot 編譯

在U-Boot的源碼目錄下執(zhí)行make，編譯完成后得到u-boot.bin文件，該文件是uboot的可執(zhí)行文件。

5.4 U-Boot 測(cè)試

首 先 將 u-boot.bin燒 寫(xiě) 到 Nand Flash的0x00000000地址，啟動(dòng)GEC210平臺(tái)后，在串口調(diào)試終端上會(huì)顯示U-Boot正常啟動(dòng)信息。U-Boot會(huì)根據(jù)默認(rèn)配置的bootcmd參數(shù)加載并啟動(dòng)Linux內(nèi)核。

6 結(jié)語(yǔ)

U-Boot是一種開(kāi)源的Bootloader，支持多種架構(gòu)的CPU，并且可以啟動(dòng)多種操作系統(tǒng)，功能強(qiáng)大、應(yīng)用廣泛。本文主要講述了U-Boot在S5PV210上的啟動(dòng)分析和移植過(guò)程，該分析方法和移植過(guò)程在其他嵌入式平臺(tái)上也有一定的借鑒性。

［1］Samsung Electronics Co.，Ltd.S5PV210 RISC Microprocessor User's Manual V1.10.http：//samsungsemi.com，2010.

［2］Samsung Electronics Co.，Ltd.S5PV210 iROM Application Note V0.3.http：//samsungsemi.com，2009（11）.

［3］李洪亮，邵長(zhǎng)彬.基于S3C2410的U-Boot移植［J］.電子技術(shù)，2012（1）：12-14.

［4］許倫輝，齊寶嶺，黃艷國(guó).U-Boot源碼分析及在S3C2440的移植過(guò)程［J］.科技廣場(chǎng)，2009（7）：172-174.

Analysis and Transplanting of U-Boot on S5PV210

FENG Bao-xiang，DENG Ren-ming
（Guangzhou Yueqian Communication Technology Co.，Ltd.，Guangzhou 510663）

U-Boot is a kind of Bootloader which is widely used on the embedded platform，but the startup process of S5PV210 microprocessor is more complex.Describes the startup process of U-Boot and the transplanting methods on GEC210 in details.The application result shows that the transplanted U-Boot runs well on the GEC210 development board，and can lead Linux2.6.35.7 kernel successfully.

U-Boot；S5PV210；GEC210；Transplanting

1007-1423（2016）21-0068-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.21.016

馮寶祥（1978-），男，遼寧沈陽(yáng)人，碩士研究生，工程師，研究方向?yàn)榍度胧絃inux技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、自動(dòng)控制應(yīng)用鄧人銘（1985-），男，廣東湛江人，本科，助理工程師，研究方向?yàn)榍度胧较到y(tǒng)、智能硬件設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)通信開(kāi)發(fā)

2016-05-06

2016-07-15