基于linux的嵌入式软件开发优秀PPT.ppt

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1、1重点回顾重点回顾TCP通信过程通信过程2重点回顾重点回顾UDP通信过程*3第三章第三章基于基于Linux的嵌入式软件开发的嵌入式软件开发3.1嵌入式软件结构嵌入式软件结构3.2嵌入式软件开发流程嵌入式软件开发流程3.3嵌入式嵌入式linux开发环境开发环境3.4嵌入式系统引导代码嵌入式系统引导代码3.5linux内核结构及移植内核结构及移植3.6嵌入式文件系统及移植嵌入式文件系统及移植3.7linux设备驱动概述设备驱动概述3.8设备驱动程序接口设备驱动程序接口3.9linux设备驱动开发流程设备驱动开发流程*43.1嵌入式软件结构嵌入式软件结构3.1.1嵌入式软件体系结构嵌入式软件体系结构

2、3.1.2基于基于Linux的嵌入式软件的嵌入式软件*53.1.1嵌入式软件体系结构嵌入式软件体系结构*61.设备驱动层设备驱动层设备驱动层是嵌入式系统中必不行少的重设备驱动层是嵌入式系统中必不行少的重要部分，运用任何外部设备都须要有相应要部分，运用任何外部设备都须要有相应驱动程序的支持，它为上层软件供应了设驱动程序的支持，它为上层软件供应了设备的操作接口。备的操作接口。上层软件不用理睬设备的具体内部操作，上层软件不用理睬设备的具体内部操作，只需调用驱动层程序供应的接口即可。只需调用驱动层程序供应的接口即可。驱动层一般包括硬件抽象层驱动层一般包括硬件抽象层HAL、板级支、板级支持包持包BSP和

3、设备驱动程序。和设备驱动程序。*72.实时操作系统实时操作系统RTOS对于运用操作系统的嵌入式系统而言，操作系统一对于运用操作系统的嵌入式系统而言，操作系统一般以内核映像的形式下载到目标系统中。般以内核映像的形式下载到目标系统中。以以Linux为例，在系统开发完成之后，将整个操作为例，在系统开发完成之后，将整个操作系统部分做成内核映像文件，与文件系统一起传送系统部分做成内核映像文件，与文件系统一起传送到目标系统中；然后通过到目标系统中；然后通过BootLoader指定地址运指定地址运行行Linux内核，启动已经下载好的嵌入式内核，启动已经下载好的嵌入式Linux系系统；再通过操作系统解开文件系

4、统，运行应用程序。统；再通过操作系统解开文件系统，运行应用程序。整个嵌入式系统与通用操作系统类似，功能比不带整个嵌入式系统与通用操作系统类似，功能比不带有操作系统的嵌入式系统强大了很多。有操作系统的嵌入式系统强大了很多。*83.中间件层中间件层中间件（中间件（middleware）是基础软件的一大）是基础软件的一大类，属于可复用软件的范畴。类，属于可复用软件的范畴。顾名思义，中间件处于操作系统软件与用户顾名思义，中间件处于操作系统软件与用户的应用软件的中间。的应用软件的中间。中间件在操作系统、网络和数据库之上，应中间件在操作系统、网络和数据库之上，应用软件的下层，总的作用是为处于自己上用软件的

5、下层，总的作用是为处于自己上层的应用软件供应运行与开发的环境，帮层的应用软件供应运行与开发的环境，帮助用户敏捷、高效地开发和集成困难的应助用户敏捷、高效地开发和集成困难的应用软件。用软件。*94.应用程序应用程序实际的嵌入式系统应用软件建立在系统的主实际的嵌入式系统应用软件建立在系统的主任务任务(MainTask)基础之上。基础之上。用户应用程序主要通过调用系统的用户应用程序主要通过调用系统的API函数函数对系统进行操作，完成用户应用功能开发。对系统进行操作，完成用户应用功能开发。在用户的应用程序中，也可创建用户自己的在用户的应用程序中，也可创建用户自己的任务。任务之间的协调主要依靠于系统的任

6、务。任务之间的协调主要依靠于系统的消息队。消息队。*103.1.2基于基于Linux的嵌入式软件的嵌入式软件基于嵌入式基于嵌入式Linux的的软件结构如图所示，软件结构如图所示，在硬件之上的是引在硬件之上的是引导程序导程序BootLoader，然后是，然后是Linux内内核，最上层是应用核，最上层是应用程序。程序。*111.BootLoader引导装载程序通常是在任何硬件上执行的第一段引导装载程序通常是在任何硬件上执行的第一段代码。代码。在象台式机这样的常规系统中，通常将引导装载在象台式机这样的常规系统中，通常将引导装载程序装入主引导记录（程序装入主引导记录（MasterBootRecord，

7、(MBR)）中，或者装入）中，或者装入Linux驻留的磁盘的第一驻留的磁盘的第一个扇区中。个扇区中。通常，在台式机或其它系统上，通常，在台式机或其它系统上，BIOS将限制移将限制移交给引导装载程序。而在嵌入式系统中，通常并交给引导装载程序。而在嵌入式系统中，通常并没有像没有像BIOS那样的固件程序，因此整个系统的加那样的固件程序，因此整个系统的加载启动任务就完全由载启动任务就完全由BootLoader来完成。来完成。*121.BootLoader通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软建立内存空间的映射图，从而将系统的

8、软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。终调用操作系统内核准备好正确的环境。常见的常见的BootLoader有有uboot、vivi等。引等。引导程序的开发主要是做一些移植工作。导程序的开发主要是做一些移植工作。*132.内核内核Linux内核的开发主要包括内核的开发主要包括Linux内核的定制、内核的定制、裁剪等工作。裁剪等工作。在嵌入式开发中常常要面对设备驱动程序的开在嵌入式开发中常常要面对设备驱动程序的开发，嵌入式系统通常有很多设备用于与用户交发，嵌入式系统通常有很多设备用于与用户交互，象触摸屏、小键盘、滚动轮、传感器

9、、互，象触摸屏、小键盘、滚动轮、传感器、RS232接口、接口、LCD等等。等等。除了这些设备外，还有很多其它专用设备，包除了这些设备外，还有很多其它专用设备，包括闪存、括闪存、USB、GSM等。等。内核通过全部这些设备各自的设备驱动程序来内核通过全部这些设备各自的设备驱动程序来限制它们，包括限制它们，包括GUI用户应用程序也通过访问用户应用程序也通过访问这些驱动程序来访问设备。这些驱动程序来访问设备。*143.应用程序应用程序对于嵌入式对于嵌入式Linux的应用，大多数的应用并不须的应用，大多数的应用并不须要图形界面，比如交换机、路由器、嵌入式网要图形界面，比如交换机、路由器、嵌入式网关以及服

10、务器等等。关以及服务器等等。但是，随着消费类电子的普及，越来越多的嵌但是，随着消费类电子的普及，越来越多的嵌入式产品如多媒体播放、手机等手持设备须要入式产品如多媒体播放、手机等手持设备须要图形用户界面（或称图形用户界面（或称GUI）的支持。）的支持。因此基于因此基于GUI的应用程序的开发越来越重要。目的应用程序的开发越来越重要。目前比较流行的前比较流行的GUI平台有平台有QtEmbedded、紧、紧缩的缩的XWindows系统、系统、MicroWindows以及以及MiniGUI系统。系统。*153.2嵌入式软件开发流程嵌入式软件开发流程3.2.1嵌入式嵌入式Linux设计概述设计概述3.2.

11、2基于开发板的二次开发基于开发板的二次开发3.2.3基于基于linux的嵌入式软件开发流程的嵌入式软件开发流程*163.2.1嵌入式嵌入式Linux设计概述设计概述*173.2.1嵌入式嵌入式Linux设计概述设计概述嵌入式系统的软件开发接受一种交叉编译嵌入式系统的软件开发接受一种交叉编译调试的方式。调试的方式。交叉编译调试环境建立在宿主机（即一台交叉编译调试环境建立在宿主机（即一台PC机）上，对应的开发平台叫做目标板。机）上，对应的开发平台叫做目标板。运行运行Linux的的PC(宿主机宿主机)开发时运用宿开发时运用宿主机上的交叉编译、汇编及连接工具形成主机上的交叉编译、汇编及连接工具形成可执

12、行的二进制代码，（这种可执行代码可执行的二进制代码，（这种可执行代码并不能在宿主机上执行，而只能在目标板并不能在宿主机上执行，而只能在目标板上执行。）然后把可执行文件下载到目标上执行。）然后把可执行文件下载到目标机上运行。机上运行。*18宿主机（宿主机（host）是编辑和编译程序的平台，）是编辑和编译程序的平台，一般是基于一般是基于X86的的PC机，通常也称为主机，通常也称为主机。而目标机（机。而目标机（target）是用户开发的系统，）是用户开发的系统，通常都是非通常都是非X86平台。平台。Host编译得到的可执行代码在目标机编译得到的可执行代码在目标机target上运行。上运行。3.2.1

13、嵌入式嵌入式Linux设计概述设计概述*193.2.2基于开发板的二次开发基于开发板的二次开发所谓二次开发是利用现成的开发板进行开发，不同于通用所谓二次开发是利用现成的开发板进行开发，不同于通用计算机和工作站上的软件开发工程，一个嵌入式软件的开计算机和工作站上的软件开发工程，一个嵌入式软件的开发过程具有很多特点和不确定性。其中最重要的一点是软发过程具有很多特点和不确定性。其中最重要的一点是软件跟硬件的紧密耦合特性。件跟硬件的紧密耦合特性。由于嵌入式系统的敏捷性和多样性，这样就给软件设计人由于嵌入式系统的敏捷性和多样性，这样就给软件设计人员带来了极大地困难。第一，在软件设计过程中过多地考员带来了

14、极大地困难。第一，在软件设计过程中过多地考虑硬件，给开发和调试都带来了很多不便；其次，假如全虑硬件，给开发和调试都带来了很多不便；其次，假如全部的软件工作都须要在硬件平台就绪之后进行，自然就延部的软件工作都须要在硬件平台就绪之后进行，自然就延长了完全的系统开发周期。这些都是应当从方法上加以改长了完全的系统开发周期。这些都是应当从方法上加以改进和避开的问题。进和避开的问题。为了解决这个问题，通常的做法是基于某种开发板做二次为了解决这个问题，通常的做法是基于某种开发板做二次开发，从这个角度看，硬件开发所占的比重不到开发，从这个角度看，硬件开发所占的比重不到20%，而，而软件开发的比重占到了软件开发

15、的比重占到了80%。*203.2.3基于基于linux的嵌入式软件开发流程的嵌入式软件开发流程1.建立开发环境建立开发环境2.配置开发主机配置开发主机3.建立引导装载程序建立引导装载程序BOOTLOADER4.移植移植Linux操作系统操作系统5.建立根文件系统建立根文件系统6.建立应用程序的文件系统建立应用程序的文件系统7.开发应用程序开发应用程序8.烧写内核、根文件系统、应用程序烧写内核、根文件系统、应用程序9.发布产品发布产品*213.4嵌入式系统引导代码嵌入式系统引导代码3.4.1Bootloader简介简介3.4.2常用的常用的Bootloader3.4.3Bootloader基本原

16、理基本原理3.4.4Bootloader移植实例一：移植实例一：U_Boot3.4.5Bootloader移植实例二：移植实例二：vivi*223.4.1Bootloader简介简介1.Bootloader的作用的作用2.Bootloader操作模式操作模式*231.Bootloader的作用的作用BootLoader就是在操就是在操作系统内核运行之前运作系统内核运行之前运行的一段小程序。行的一段小程序。通过这段小程序，我们通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，境带到

17、一个合适的状态，以便为最终调用操作系以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环统内核准备好正确的环境。境。*242.Bootloader操作模式操作模式大多数大多数 Boot Loader 都包含两种不同的操都包含两种不同的操作模式：作模式：“启动加载启动加载”模式和模式和“下载下载”模模式，这种区分仅对于开发人员才有意义。式，这种区分仅对于开发人员才有意义。但从最终用户的角度看，但从最终用户的角度看，Boot Loader 的的作用就是用来加载操作系统，而并不存在作用就是用来加载操作系统，而并不存在所谓的启动加载模式与下载工作模式的区所谓的启动加载模式与下载工作模式的区分。分。*252.Boo

18、tloader操作模式操作模式启动加载（启动加载（Boot loading）模式：这种模）模式：这种模式也称为式也称为“自主自主”（Autonomous）模式。）模式。也即也即 Boot Loader 从目标机上的某个固态从目标机上的某个固态存储设备上将操作系统加载到存储设备上将操作系统加载到 RAM 中运中运行，整个过程并没有用户的介入。行，整个过程并没有用户的介入。这种模式是这种模式是 Boot Loader 的正常工作模式，的正常工作模式，因此在嵌入式产品发布的时侯，因此在嵌入式产品发布的时侯，Boot Loader 明显必需工作在这种模式下。明显必需工作在这种模式下。*262.Boot

19、loader操作模式操作模式u下载（下载（Downloading）模式：在这种模式）模式：在这种模式下，目标机上的下，目标机上的 Boot Loader 将通过串口将通过串口连接或网络连接等通信手段从主机连接或网络连接等通信手段从主机（Host）下载文件到目标机的）下载文件到目标机的 RAM 中，中，然后再被然后再被 Boot Loader 写到目标机上的写到目标机上的FLASH 类固态存储设备中。类固态存储设备中。u工作于这种模式下的工作于这种模式下的 Boot Loader 通常都通常都会向它的终端用户供应一个简洁的吩咐行会向它的终端用户供应一个简洁的吩咐行接口。因此产品开发时通常运用这种

20、模式。接口。因此产品开发时通常运用这种模式。*273.4.2常用的常用的Bootloader1.ARMBootARMBoot是一个是一个bootloader,是为基于是为基于ARM或者或者StrongARM CPU的嵌入式系统所设的嵌入式系统所设计的。它支持多种类型的计的。它支持多种类型的Flash；允许映；允许映像文件经由像文件经由bootp、tftp从网络传输；支从网络传输；支持从串口线下载持从串口线下载S-record或者或者binary文件；文件；允许内存的显示及修改；支持允许内存的显示及修改；支持jffs2文件系文件系统等。统等。ARMBoot源码公开，可以在源码公开，可以在 :/

21、Denk和和Intemet上的上的一群自由开发人员对其进行维护和开发。一群自由开发人员对其进行维护和开发。支持支持PowerPC、ARM、MIPS、m68K等多种等多种处理器平台，易于裁剪和调试。处理器平台，易于裁剪和调试。PPCBoot遵循遵循GPL(通用公共许可通用公共许可)公约，完全开放源公约，完全开放源代码。代码。PPCBoot源代码可以在源代码可以在sourceforge网站的社网站的社区服务器中获得，它的项目主页是区服务器中获得，它的项目主页是 ：/ :/ Loader Object的缩写，是一款的缩写，是一款功能强大的功能强大的Bootloader。它遵循。它遵循GPL，源，源泉

22、代码完全开放。泉代码完全开放。Blob既可以用来简洁的既可以用来简洁的调试，也可以启动调试，也可以启动Linux kernel。Blob最初是最初是Jan-Derk Bakker和和Erik Mouw为一块名为为一块名为LART（Linux Advanced Radio Terminal)的板子写的，该板运用的的板子写的，该板运用的处理器是处理器是StrongARM SA-1100。现在。现在Blob已经被移植到了很多已经被移植到了很多CPU上，包括上，包括S3C44B0。*323.4.2常用的常用的Bootloader6.ViViVivi 是韩国是韩国mizi 公司开发的公司开发的bootl

23、oader,适适用于用于ARM9处理器。处理器。Vivi有两种工作模式：有两种工作模式：启动加载模式和下载模式。启动加载模式和下载模式。启动加载模式可以在一段时间后（这个时间启动加载模式可以在一段时间后（这个时间可更改）自行启动可更改）自行启动linux内核，这时内核，这时vivi的的默认模式。默认模式。在下载模式下，在下载模式下，vivi为用户供应一个吩咐行为用户供应一个吩咐行接口，通过接口可以运用接口，通过接口可以运用vivi供应的一些供应的一些吩咐。吩咐。*333.4.3Bootloader基本原理基本原理同时装有同时装有BootLoader、内核的启动参数、内核的启动参数、内核映像和根

24、文件系统映像的固态存储设内核映像和根文件系统映像的固态存储设备的典型空间安排结构图。备的典型空间安排结构图。*34在嵌入式世界里建立一个通用的在嵌入式世界里建立一个通用的 Boot Loader 几几乎是不行能的。尽管如此，我们仍旧可以对乎是不行能的。尽管如此，我们仍旧可以对 Boot Loader 归纳出一些通用的概念来，以指导用户特归纳出一些通用的概念来，以指导用户特定的定的 Boot Loader 设计与实现。设计与实现。大多数大多数 Boot Loader 都分为都分为 stage1 和和 stage2 两大两大部分。依靠于部分。依靠于 CPU 体系结构的代码，比如设备初体系结构的代码

25、，比如设备初始化代码等，通常都放在始化代码等，通常都放在 stage1 中，而且通常都中，而且通常都用汇编语言来实现，以达到短小精悍的目的。而用汇编语言来实现，以达到短小精悍的目的。而 stage2 则通常用则通常用C语言来实现，这样可以实现给困语言来实现，这样可以实现给困难的功能，而且代码会具有更好的可读性和可移难的功能，而且代码会具有更好的可读性和可移植性。植性。3.4.3Bootloader基本原理基本原理*35BootLoader的启动流程的启动流程Boot Loader的第一阶段通常包括以下步骤的第一阶段通常包括以下步骤(以以执行的先后依次执行的先后依次)：硬件设备初始化。硬件设备初

26、始化。为加载为加载 Boot Loader 的的 stage2 准备准备 RAM 空间。空间。拷贝拷贝 Boot Loader 的的 stage2 到到 RAM 空间中。空间中。设置好堆栈。设置好堆栈。跳转到跳转到 stage2 的的 C 入口点。入口点。*36BootLoader的启动流程的启动流程Boot Loader的其次阶段通常包括以下步骤的其次阶段通常包括以下步骤(以以执行的先后依次执行的先后依次)：初始化本阶段要运用到的硬件设备。初始化本阶段要运用到的硬件设备。检测系统内存映射检测系统内存映射(memory map)。将将 kernel 映像和根文件系统映像从映像和根文件系统映像从

27、 flash 上读上读到到 RAM 空间中。空间中。为内核设置启动参数。为内核设置启动参数。调用内核。调用内核。*37第一阶段：第一阶段：BootLoader的的stage11.基本的硬件初始化基本的硬件初始化这是这是 Boot Loader 一起先就执行的操作，其目一起先就执行的操作，其目的是为的是为 stage2 的执行以及随后的的执行以及随后的 kernel 的执的执行准备好一些基本的硬件环境。它通常包括行准备好一些基本的硬件环境。它通常包括以下步骤（以执行的先后依次）：以下步骤（以执行的先后依次）：(1)屏蔽全部的中断。为中断供应服务通常是屏蔽全部的中断。为中断供应服务通常是 OS 设

28、备驱动程序的责任，因此在设备驱动程序的责任，因此在 Boot Loader 的执行全过程中可以不必响应任何中的执行全过程中可以不必响应任何中断。中断屏蔽可以通过写断。中断屏蔽可以通过写 CPU 的中断屏蔽的中断屏蔽寄存器或状态寄存器（比如寄存器或状态寄存器（比如 ARM 的的 CPSR 寄存器）来完成。寄存器）来完成。*38第一阶段：第一阶段：BootLoader的的stage1(2)设置设置 CPU 的速度和时钟频率。的速度和时钟频率。(3)RAM 初始化。包括正确地设置系统的内存初始化。包括正确地设置系统的内存限制器的功能寄存器以及各内存限制寄存器限制器的功能寄存器以及各内存限制寄存器等。

29、等。(4)初始化初始化 LED。典型地，通过。典型地，通过 GPIO 来驱动来驱动 LED，其目的是表明系统的状态是，其目的是表明系统的状态是 OK 还是还是 Error。假如板子上没有。假如板子上没有 LED，那么也可以，那么也可以通过初始化通过初始化 UART 向串口打印向串口打印 Boot Loader 的的 Logo 字符信息来完成这一点。字符信息来完成这一点。(5)关闭关闭 CPU 内部指令内部指令/数据数据 cache。*39第一阶段：第一阶段：BootLoader的的stage12.为加载为加载 stage2 准备准备 RAM 空间空间为了后面的叙述便利，这里把所支配的为了后面的

30、叙述便利，这里把所支配的 RAM 空间范围的大小记为：空间范围的大小记为：stage2_size(字节字节)，把起始地址和终止地址分别记为：，把起始地址和终止地址分别记为：stage2_start 和和 stage2_end(这两个地址均这两个地址均以以 4 字节边界对齐字节边界对齐)。因此：。因此：stage2_endstage2_startstage2_size 另外，还必需确保所支配的地址范围的的确另外，还必需确保所支配的地址范围的的确确是可读写的确是可读写的 RAM 空间，因此，必需对空间，因此，必需对你所支配的地址范围进行测试。你所支配的地址范围进行测试。*40第一阶段：第一阶段：B

31、ootLoader的的stage13.拷贝拷贝 stage2 到到 RAM 中中 拷贝时要确定两点：拷贝时要确定两点：(1)stage2 的可执行映象在固态存储设备的存的可执行映象在固态存储设备的存放起始地址和终止地址；放起始地址和终止地址；(2)RAM 空间的起始地址。空间的起始地址。*41第一阶段：第一阶段：BootLoader的的stage14.设置堆栈指针设置堆栈指针sp 堆栈指针的设置是为了执行堆栈指针的设置是为了执行 C 语言代语言代码作好准备。通常我们可以把码作好准备。通常我们可以把 sp 的的值设置为值设置为(stage2_end-4)，也即在上，也即在上面所支配的那个面所支配

32、的那个 1MB 的的 RAM 空间空间的最顶端的最顶端(堆栈向下生长堆栈向下生长)。此外，在设置堆栈指针此外，在设置堆栈指针 sp 之前，也可之前，也可以关闭以关闭 led 灯，以提示用户我们准备灯，以提示用户我们准备跳转到跳转到 stage2。经过上述这些执行步。经过上述这些执行步骤后，系统的物理内存布局应当如下骤后，系统的物理内存布局应当如下图图*42第一阶段：第一阶段：BootLoader的的stage1*43第一阶段：第一阶段：BootLoader的的stage15.跳转到跳转到stage2的的C入口点入口点 在上述一切都就绪后，就可以跳转到在上述一切都就绪后，就可以跳转到 Boot

33、Loader 的的 stage2 去执行了。比如，去执行了。比如，在在 ARM 系统中，这可以通过修改系统中，这可以通过修改 PC 寄寄存器为合适的地址来实现。存器为合适的地址来实现。*44其次阶段：其次阶段：BootLoader的的stage21.初始化本阶段要运用到的硬件设备初始化本阶段要运用到的硬件设备 这通常包括：这通常包括：（1）初始化至少一个串口，以便和终端用）初始化至少一个串口，以便和终端用户进行户进行 I/O 输出信息；输出信息；（2）初始化计时器等。在初始化这些设备）初始化计时器等。在初始化这些设备之前，也可以重新把之前，也可以重新把 LED 灯点亮，以表灯点亮，以表明我们已

34、经进入明我们已经进入 main()函数执行。设备函数执行。设备初始化完成后，可以输出一些打印信息，初始化完成后，可以输出一些打印信息，程序名字字符串、版本号等。程序名字字符串、版本号等。*45其次阶段：其次阶段：BootLoader的的stage22.检测系统的内存映射（检测系统的内存映射（memory map）所谓内存映射就是指在整个所谓内存映射就是指在整个 4GB 物理地址物理地址空间中有哪些地址范围被安排用来寻址系空间中有哪些地址范围被安排用来寻址系统的统的 RAM 单元。单元。比如，在比如，在 SA-1100 CPU 中，从中，从 0 xC000,0000 起先的起先的 512M 地址

35、空间被用地址空间被用作系统的作系统的 RAM 地址空间，而在地址空间，而在 Samsung S3C44B0X CPU 中，从中，从 0 x0c00,0000 到到 0 x1000,0000 之间的之间的 64M 地址空间被用作地址空间被用作系统的系统的 RAM 地址空间。地址空间。虽然虽然 CPU 通常预留出一大段足够的地址空通常预留出一大段足够的地址空间给系统间给系统 RAM，但是在搭建具体的嵌入，但是在搭建具体的嵌入式系统时却不确定会实现式系统时却不确定会实现 CPU 预留的全预留的全部部 RAM 地址空间。地址空间。*46其次阶段：其次阶段：BootLoader的的stage23.加载内

36、核映像和根文件系统映像加载内核映像和根文件系统映像(1)规划内存占用的布局规划内存占用的布局 这里包括两个方面：内核映像所占用的内存范这里包括两个方面：内核映像所占用的内存范围；根文件系统所占用的内存范围。在规划内围；根文件系统所占用的内存范围。在规划内存占用的布局时，主要考虑基地址和映像的大存占用的布局时，主要考虑基地址和映像的大小两个方面。小两个方面。(2)从从 Flash 上拷贝上拷贝 由于像由于像 ARM 这样的嵌入式这样的嵌入式 CPU 通常都是在统通常都是在统一的内存地址空间中寻址一的内存地址空间中寻址 Flash 等固态存储设等固态存储设备的，因此从备的，因此从 Flash 上读

37、取数据与从上读取数据与从 RAM 单元单元中读取数据并没有什么不同。中读取数据并没有什么不同。*47其次阶段：其次阶段：BootLoader的的stage2用一个简洁的循环就可以完成从用一个简洁的循环就可以完成从 Flash 设设备上拷贝映像的工作：备上拷贝映像的工作：while(count)*dest+=*src+;/*都是以字方式对齐都是以字方式对齐*/count-=4;/*字节数字节数*/;*48其次阶段：其次阶段：BootLoader的的stage24.设置内核的启动参数设置内核的启动参数 应当说，在将内核映像和根文件系统应当说，在将内核映像和根文件系统映像拷贝到映像拷贝到 RAM 空

38、间中后，就可以空间中后，就可以准备启动准备启动 Linux 内核了。内核了。但是在调用内核之前，应当作一步准但是在调用内核之前，应当作一步准备工作，即：设置备工作，即：设置 Linux 内核的启动内核的启动参数。参数。*49其次阶段：其次阶段：BootLoader的的stage25.调用内核调用内核 Boot Loader 调用调用 Linux 内核的方法是内核的方法是干脆跳转到内核的第一条指令处，也干脆跳转到内核的第一条指令处，也即干脆跳转到即干脆跳转到 MEM_START0 x8000 地址处。地址处。*503.4.4Bootloader移植实例一：移植实例一：U_Boot1.U-Boot

39、概述概述U-Boot可支持的主要功能如下。可支持的主要功能如下。系统引导：支持系统引导：支持NFS挂载、挂载、RAMDISK(压缩或压缩或非压缩非压缩)形式的根文件系统。支持形式的根文件系统。支持NFS挂载，挂载，并从并从FLASH中引导压缩或非压缩系统内核。中引导压缩或非压缩系统内核。基本协助功能：强大的操作系统接口功能；可基本协助功能：强大的操作系统接口功能；可敏捷设置、传递多个关键参数给操作系统，敏捷设置、传递多个关键参数给操作系统，适合系统在不同开发阶段的调试要求与产品适合系统在不同开发阶段的调试要求与产品发布，尤其对发布，尤其对Linux支持最为强劲；支持目标支持最为强劲；支持目标板

40、环境参数多种存储方式，如板环境参数多种存储方式，如FLASH、NVRAM、EEPROM；CRC32校验，可校验校验，可校验FLASH中内核、中内核、RAMDISK镜像文件是否完镜像文件是否完好。好。*511.U-Boot概述概述设备驱动设备驱动:串口、串口、SDRAM、FLASH、以太、以太网、网、LCD、NVRAM、EEPROM、键盘、键盘、USB、PCMCIA、PCI、RTC等驱动支持。等驱动支持。上电自检功能：上电自检功能：SDRAM、FLASH大小自动大小自动检测；检测；SDRAM故障检测；故障检测；CPU型号。型号。特殊功能：特殊功能：XIP内核引导。内核引导。*522.源码阅读源码

41、阅读从网站上下载得到从网站上下载得到U-Boot源码包，例如：源码包，例如：U-Boot-1.1.6.tar.bz2,解压就可以得到全部解压就可以得到全部U-Boot源程序。在顶层书目下有源程序。在顶层书目下有18个子书目，分别存放个子书目，分别存放和管理不同的源程序。这些书目中所要存放的文和管理不同的源程序。这些书目中所要存放的文件有其规则，可以分为件有其规则，可以分为3类。类。第第1类书目与处理器体系结构或者开发板硬件干脆类书目与处理器体系结构或者开发板硬件干脆相关；相关；第第2类书目是一些通用的函数或者驱动程序；类书目是一些通用的函数或者驱动程序；第第3类书目是类书目是U-Boot的应用

42、程序、工具或者文档。的应用程序、工具或者文档。*53*54Board书目：存放和一些已有开发板有关的文件，比如书目：存放和一些已有开发板有关的文件，比如Makefile和和U-Boot.lds等都和具体开发板的硬件和地址安等都和具体开发板的硬件和地址安排有关。排有关。Common书目：存放与体系结构无关的文件，实现各种吩书目：存放与体系结构无关的文件，实现各种吩咐的咐的C文件。文件。Cpu书目：存放书目：存放CPU相关文件，其中的子书目都是以相关文件，其中的子书目都是以U-BOOT所支持的所支持的CPU为名，比如有子书目为名，比如有子书目arm926ejs、mips、mpc8260和和nios

43、等，每个特定的子书目中都包括等，每个特定的子书目中都包括cpu.c和和interrupt.c，start.S。其中。其中cpu.c初始化初始化CPU、设置、设置指令指令Cache和数据和数据Cache等。等。interrupt.c设置系统的各种中设置系统的各种中断和异样，比如快速中断、开关中断、时钟中断、软件中断和异样，比如快速中断、开关中断、时钟中断、软件中断、预取中止和未定义指令等；断、预取中止和未定义指令等；start.S是是U-BOOT启动时启动时执行的第一个文件，它主要是设置系统堆栈和工作方式，执行的第一个文件，它主要是设置系统堆栈和工作方式，为进入为进入C程序奠定基础。程序奠定基础

44、。2.源码阅读源码阅读*55Disk书目：存放书目：存放disk驱动的分区处理代码。驱动的分区处理代码。Doc书目：存放开发运用的文档。书目：存放开发运用的文档。Drivers书目：存放通用设备驱动程序，比如各种网卡、支书目：存放通用设备驱动程序，比如各种网卡、支持持CF1的的Flash、串口和、串口和USB总线等。总线等。Fs书目：存放支持文件系统的文件，书目：存放支持文件系统的文件，U-BOOT现在支持现在支持cramfs、fat、fdos、jffs2和和registerfs。net书目：存放与网络有关的代码，书目：存放与网络有关的代码，BOOTP协议、协议、TFTP协议、协议、RARP协

45、议和协议和NFS文件系统的实现。文件系统的实现。lib_arm书目：存放与书目：存放与ARM体系结构相关的代码。体系结构相关的代码。tools书目：存放创建书目：存放创建S-Record格式文件和格式文件和U-BOOT images的工具。的工具。Include存放：头文件，还有对各种硬件平台支持的汇编文存放：头文件，还有对各种硬件平台支持的汇编文件，系统的配置文件和对文件系统支持的文件。件，系统的配置文件和对文件系统支持的文件。2.源码阅读源码阅读*563.u-boot的移植的移植（1）在顶层）在顶层Makefile中为开发板添加新的配置选中为开发板添加新的配置选项项（2）创建一个新书目存放

46、开发板相关的代码，并）创建一个新书目存放开发板相关的代码，并且添加文件。且添加文件。（3）为开发板添加新的配置文件）为开发板添加新的配置文件（4）配置开发板）配置开发板（5）编译）编译U-Boot（6）添加驱动或者功能选项）添加驱动或者功能选项（7）调试）调试U-Boot源代码，直到源代码，直到U-Boot在开发板在开发板上能够正常启动。上能够正常启动。*574.烧写烧写U-Boot新开发的电路板没有任何程序可以执行，新开发的电路板没有任何程序可以执行，也就不能启动，须要先将也就不能启动，须要先将U-Boot烧写到烧写到Flash中。中。多数嵌入式单板通过处理器的调试接口，多数嵌入式单板通过处

47、理器的调试接口，干脆对板上的干脆对板上的Flash编程。最简洁方式就编程。最简洁方式就是通过是通过JTAG电缆，转接到计算机并口连电缆，转接到计算机并口连接。把接。把Bootloader下载并烧写到下载并烧写到Flash中。中。烧写完成后，复位试验板，串口终端应当烧写完成后，复位试验板，串口终端应当显示显示U-Boot的启动信息。的启动信息。*583.4.5Bootloader移植实例二：移植实例二：vivi1.vivi概述概述vivi是由韩国是由韩国Mizi公司开发的一种公司开发的一种Bootloader，适，适合于合于ARM9处理器，支持处理器，支持S3C2410 x处理器，其处理器，其源

48、代码可以在源代码可以在:/mizi网站下载。网站下载。和全部的和全部的Bootloader一样，一样，vivi有两种工作模式，有两种工作模式，即启动加载模式和下载模式。当即启动加载模式和下载模式。当vivi处于下载模处于下载模式时，式时，它为用户供应一个吩咐行接口，通过该接它为用户供应一个吩咐行接口，通过该接口能运用口能运用vivi供应的一些吩咐集。供应的一些吩咐集。大多数大多数Bootloader都分为都分为stage1和和stage2两部分，两部分，stage2的代码通常用的代码通常用C语言来实现，以便于实语言来实现，以便于实现更困难的功能并取得更好的代码可读性和可移现更困难的功能并取得更

49、好的代码可读性和可移植性。植性。*592.vivi源码导读源码导读代码基本结构代码基本结构*602.vivi源码导读源码导读arch：此书目包括了全部：此书目包括了全部vivi支持的目标板的子支持的目标板的子书目，例如书目，例如s3c2410书目。书目。Documentation：存放一些运用：存放一些运用VIVI的帮助文的帮助文档。档。drivers：其中包括了引导内核须要的设备的驱：其中包括了引导内核须要的设备的驱动程序（动程序（MTD和串口）。和串口）。MTD书目下分书目下分map、nand和和nor三个书目。三个书目。init：这个书目只有：这个书目只有main.c和和version.

50、c两个文两个文件。和一般的件。和一般的C程序一样，程序一样，vivi将从将从main函数起函数起先执行。先执行。*612.vivi源码导读源码导读include：头文件的公共书目，其中的：头文件的公共书目，其中的s3c2410.h定义了这块处理器的一些寄存器。定义了这块处理器的一些寄存器。Platform/smdk2410.h定义了与开发板相关的资定义了与开发板相关的资源配置参数，我们往往只须要修改这个文件就源配置参数，我们往往只须要修改这个文件就可以配置目标板的参数，如波特率、引导参数、可以配置目标板的参数，如波特率、引导参数、物理内存映射等。物理内存映射等。lib：一些平台公共的接口代码，