在專用的嵌入式板上運行操作系統(tǒng)需要利用Bootloader來引導加載內核和系統(tǒng)程序。Bootloader主要實現初始化硬件設備、建立內存空間的映射圖,從而把嵌入式硬件和嵌入式操作系統(tǒng)很好地銜接起來。
U-Boot是當前比較流行、功能強大、比較有代表性的Bootloader,支持的處理器包括Powerarm(ARM7,ARM9,Srongarm,Xscale)、MIPS、X86、Motorola等系列。
與目前常見的嵌入式操作系統(tǒng)如Vxworks,QNx,Windows CE,Palm Os等相比,嵌入式Linux操作系統(tǒng)以價格低廉、功能強大而且易于移植被廣泛地使用到各種嵌入式設備當中。文中主要介紹了基于at91 rm9200的ARM硬件開發(fā)平臺,以及U-Boot和Linux-2.6.20內核在此平臺上的移植。
AT91RM9200處理器,是由Atmel公司開發(fā)的基于ARM920T內核的微處理器,帶有MMU,CPU時鐘*可達240 MHz,有著豐富的標準接口、EBI接口,內部集成了靜態(tài)存儲控制器、SDRAM控制器、Burst Flash控制器等。SDRAM采用兩片hy57v651620b芯片,組成32 bit通道,大小一共16 MB,Flash采用Intel Js28f128芯片,容量為16 MB。網絡芯片采用dm9161a。系統(tǒng)硬件平臺的原理,如圖1所示。
1 U-Boot移植
對于AT91RM9200,系統(tǒng)上電時,通過檢測BMS來選擇系統(tǒng)的啟動方式,如果BMS為高電平,則系統(tǒng)從片內ROM啟動,如果BMS為低電平,則從片外的Flash啟動。在沒有移植U-Boot到Flash之前,只能選擇片內ROM啟動。片內啟動時,AT91RM9200的ROM上電之后被映射到了0x0和0x100000處,在這兩個地址處都可以訪問ROM。AT91RM9200的ROM固化了一個Bootloarder程序,這個Bootloader主要完成一些相應的初始化工作,并且運行Xmodem協(xié)議等待接收Loader.bin映像。Loader.bin代碼可以到Atmel官方網站下載,Loader.bin主要完成的任務是通過Xmodem協(xié)議將U-Boot.bin下載到內存中直接運行。U-Boot.bin在內存中跑起來之后就可以利用U-Boot的功能把Boot.bin和U-Boot.bin寫到Flash中,從而實現片外Flash啟動。其中Boot.bin主要實現的任務是把Flash中的U-Boot拷貝到內存中執(zhí)行。
U-Boot的源代碼可以到官方網站下載。文中所用的版本是U-Boot-1.1.1,對AT91RM9200的芯片完全支持,由于具體硬件的不同,需要做一定的修改。支持AT91RM9200代碼在BOARD/AT91RM9200 目錄下面,主要有AT91RM9200DK.c,Flash.c,U-Boot.lds,Con-fig.mk幾個文件。主要做的修改如下:
(1)修改Config.mk中的Tex_base為0x20f00000,和前面的boot地址保持一致;
(2)修改Flash.c文件,使其支持Intel JS28F128芯片。由于官方使用支持的是AMD Flash,需要在代碼里添加對本系統(tǒng)芯片的支持。在U-Boot的代碼中Strong ARM架構里的xm250,它的代碼是支持Intel Flash的,可以參考相應代碼實現移植;
(3)修改頭文件 include/Configs/AT91RM9200dk.H,主要修改的是針對SDRAM以及Flash的參數配置:將phys_sdram設置成0x20000000,這個是SDRAM的起始地址,phys_flash_sdram_size設置為0x1000000,SDRAM容量為16 MB。對于Flash,需要修改的是:Flash起始地址設置為0x10000000(Flash掛在bank0上),phys_flash_size設置為0x1000000。扇區(qū)的總數cfg_max_flash_sect相應設置為128。
*在Linux里安裝交叉編譯器,筆者用的交叉編譯器的版本是2.95.3,編譯代碼,生成U-Boot.bin文件。U-Boot啟動后顯示,如圖2所示。
2 Linux2.6.20內核移植
2.1 Linux內核版本選擇
Linux內核版本更新速度非常塊,現在*的版本已發(fā)展到了2.6.26.3。與2.4內核相比,2.6內核穩(wěn)定性更好、對于總線、文件系統(tǒng)、塊設備支持、多媒體、網絡安全性等方面都有了更好的支持,因此筆者選擇移植功能和可靠性都比較歐成熟的Linux2.6.20版本到本系統(tǒng)中。Linux內核的源代碼可在www.kernel.org網站上下載,Atmel官方網站上可以獲取針對AT91RM9200的補丁2.6.20-AT91.patch.gz和Linux-2.6.20-exp.diff.Bz2。對Linux2.6.20源代碼打上支持AT91RM9200處理器的補丁之后,內核就可以支持AT91RM9200處理器了。
2.2 交叉編譯環(huán)境的建立
采用的交叉編譯工具為ARM-Linux-Gcc3.4.1,這是目前比較通用支持編譯2.6內核的交叉編譯器,完全支持編譯2.6內核,在開發(fā)平臺上將交叉編譯器安裝好,并配置好環(huán)境變量Path=$Path:/Usr/Local/Arm/3.4.1/Bin。
2.3 解決Machine Id問題
在U-Boot的代碼中,支持的AT91RM9200的Machine類型為25 1、262兩種,這兩種在Include/asm-arm/mach-types.h定義為mach_type_AT91RM9200和mach_type_AT91RM9200dk,在U-Boot中board/AT9 1 RM9200dk/AT91 RM9200dk.c中采用的是*種,而在Linux2.6.20內核代碼中arh/Arm/Math-AT91RM9200使用的類型卻為AT91RM9200DK,也就是第2種。因此在啟動的時候會出現Machine不匹配的問題,解決問題的辦法就是更改U-Boot或者Linux內核的代碼,使其Machine類型相匹配。
2.4 Nor Flash的地址安排
筆者采用的Flash為16 MB NOR Flash,為了實現層次文件系統(tǒng),需要增加NOR Flash MTD驅動支持,具體地址安排,如圖3所示。
在Dirvers/MTD/Maps/里增加AT91 RM9200.c文件,作為自己的分區(qū)代碼,并且編譯進內核。
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