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Bootloader( 下 )

Bootloader( 下 ). 课程目标. Bootloader 下载 VIVI 的编译 VIVI 源码分析 Bootloader 的开发 Bootloader 的调试 Bootloader 的移植 Bootloader 的功能增强. sbc2410 Bootloader 下载. 在 sbc2410 开发板上有四种下载方法 当开发板 vivi 工作正常时 1) 用串口 XModem 协议下载 2) 用 USB 下载 这两个方法不具通用性，只在 VIVI 中有效，其它 BL 有其它命令。 当 VIVI 被破坏或其 flash 为空时

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  1. Bootloader(下)

  2. 课程目标 • Bootloader 下载 • VIVI的编译 • VIVI源码分析 • Bootloader的开发 • Bootloader的调试 • Bootloader的移植 • Bootloader的功能增强

  3. sbc2410 Bootloader下载 • 在sbc2410开发板上有四种下载方法 • 当开发板vivi工作正常时 • 1)用串口XModem协议下载 • 2)用USB 下载 这两个方法不具通用性，只在VIVI中有效，其它BL有其它命令。 • 当VIVI被破坏或其flash为空时 • 3)用sjf2410通过并口下载 • 4)用H-jtag的H-Flasher下载 这两个方法是完全不需要其它软件支持的通用性方法。 • 如果升级VIVI以支持网络功能或移植了U-boot，则还可通过网络下载。

  4. 用串口XModem协议下载 • 启动时长按空格键进入VIVI控制台； • 在VIVI控制台中运行load flash vivi x，此时VIVI提示等待下载； • 在超级终端上选择文件传输->选择Xmodem协议->选择sbc_vivi后进行下载； • 如果提示成功表示下载成功。 注意：这一下载过程比较慢，所以优先选择USB下载。

  5. 用USB下载 • 用USB下载的前提是HOST机器上安装了USB下载驱动secbulk.sys，并且安装了dnw.exe。 • 启动时长按空格键进入VIVI控制台； • 注意：串口是独占的，因此超级终端和DNW不能同时使用一个串口，否则有一个必然联接不上。 • 用dnw连接开发板的串口，如果dnw窗口栏出现[USB:OK]表示USB正常工作； • 在控制台下输入命令load flash vivi u，此时VIVI提示等待下载； • 在DNW菜单中选择USB Port->Transmit选择下载文件即可。

  6. USB下载过程 • 一个下载过程

  7. 用并口sjf2410下载 • 并口下载要求安装好giveio.sys并口驱动 • 把需要下载的image和sjf2410拷贝在一个目录内 • 运行sjf2410 • 命令行格式为 sjf2410 /f:<image file name> • 如果sjf2410检测到开发板，会显示CPU型号和CPU ID • SBC2410使用两种Flash • Sumsung的K91208，64M的Nand Flash； • AMD的29LV1600，Nor Flash； SBC2410目前采用Nand Flash作为启动Flash，bootloader程序要求一定要放在Flash的起始块，所以要求选择K91208的0号块进行烧录。

  8. 一个实例下载过程 • 如图：进入sjf2410后， • 首先选择Flash型 号，这里选择K921208，因此输入0； • 接着选择操作，输入 0选择K921208 program； • 再下来选择烧录的 块，bootloader程 序一定是在第0块， 所以这里输入0； • 再次出现选择操作表 示烧录成功，按2退出； • 切断电源开关重启即 可成功。

  9. H-jtag的烧录 • 要求安装H-jtag并能通过并口线连接上开发板。 • 目前H-jtag的版本并未包含Nand Flash的驱动，因此只能对Nor Flash进行烧录。 • 步骤同SJF2410类似，但为图形界面。

  10. H-jtag的烧录（2） • 选择菜单栏SETTINGS/JTAG SETTINGS，如下图设置：

  11. H-jtag的烧录（3） • 选择菜单栏OPERATIONS/DETECT TARGET。 • 看到蓝色CPU内核型号和CPU ID号，表示已经联接上。

  12. H-jtag的烧录（4） • 选择菜单栏FLASHER/START H-FLASHER或用桌面图标启动H-Flasher。

  13. H-jtag的烧录（4） • 缺省的H-Flasher并没有AMD 29FV160DB的Flash定义，需要手工加入这一型号定义。

  14. H-jtag的烧录（5） • 选择programming，并按Check以检测Flash。

  15. vivi的简介 • vivi是韩国mizi公司开发的bootloader，最早是用于SMDK2410开发板的配置软件，国内S324X0系列大多采用这个bootloader。 • vivi独特之处是支持NAND启动功能，U-boot并未内置这个功能，但U-boot的总体功能较全。 • 下载模式下，vivi为用户提供一个命令行接口，通过接口可以使用vivi提供的一些命令，可在vivi控制台下使用help查看命令帮助。

  16. vivi配置与编译 • 解压源码并修改Makefile以便适应开发环境： • LINUX_INCLUDE_DIR=/kernel/include/ 改为本机ARM内核目录。 • CROSS_COMPILE=/usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux- 开发工具前缀最好带上全路径。 • 在/vivi目录下执行make distclean。目的是确保编译的有效性，在编译之前将vivi里所有的“*.o”和“*.o.flag”文件删掉。 • 进入/vivi目录，输入“make menuconfig”，开始选择配置。可以Load一个写好的配置文件也可以自己修改试试，注意Exit时一定要选“Yes”保存配置。 • 再输入“make”正式开始编译，如果不报错，在/vivi里面就有编译成功的“vivi”了。

  17. vivi配置机制分析 • vivi的配置机制是模仿Linux内核的配置机制，提供了字符配置的makefile、字符界面下的图形界面、X-Windows图形界面三种配置。 • make config字符方式配置 • 调用实际上是scripts/configure、arch/config.in。 • Make menuconfig • 提供一个字符界面下的图形库，可运行在shell、putty和telnet终端上。 • 采用ncurses界面库，即有图形界面的方便，又能进行远程配置。 • 这种机制是很多大型软件的常用的配置机制，如Linux内核、busybox、vivi和u-boot都采用这种机制进行软件配置。 • 配置完成后，会在Makefile目录下生成一个.config文件，这就是配置的结果。

  18. vivi配置机制分析（2） • 运行menuconfig的效果图：

  19. vivi代码分析（1） • 目标结构：vivi的代码包括arch、init、lib、drivers和include 等几个目录，共200多个文件。 • arch：此目录包括了所有vivi所支持的目标板的子目录，例如s3c2410目录。这 是vivi bootloader stage1的实现部分。 • drivers：其中包括了引导内核需要的设备的驱动程序（MTD和串口）。MTD目录 下分map、nand和nor三个目录。 • init：这个目录只有main.c和version.c两个文件。和普通的C程序一样，vivi将从 main函数开始执行。这是vivi bootloader stage2的实现部分。 • scripts：shell脚本。vivi提供了一种交互式配置机制，实现部分是利用shell脚本 来完成的。 • lib：一些平台公共的接口代码，比如time.c里的udelay()和mdelay()。 • include：头文件的公共目录。其中的s3c2410.h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源配置参数，我们往往只 需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、物理内存映 射等。 • documentation：帮助文档。关于对vivi的简单介绍、如何进行编译、如何 booting ARM都有简要的描述。

  20. vivi代码分析（2） • 按照理论，一般bootloader分为两阶段代码：stage1和stage2。 • vivi的stage1代码是arch/s3c2410/head.S • 这个是由gnu as来编译的ARM汇编代码，大写后缀名S表示包含汇编伪指令。 • ADS不能直接编译这个文件，必须要作手工改写。

  21. stage1流程（1） • 1、关WATCH DOG (disable watch dog timer) • 上电后，WATCH DOG默认是开着的。 • 2、禁止所有中断 (disable all interrupts) • vivi中不会用到中断，中断是系统的事，bootloader可不能去干这事的(不过这段 话实在多余，上电后中断默认是关闭的)。 • 3、初始化系统时钟(initialise system clocks) • 启动MPLL，FCLK=200MHz，HCLK=100MHz，PCLK=50MHz，“CPU bus mode”改为“Asynchronous bus mode”。 • 4、初始化内存控制寄存器(memsetup) • s3c2410共有15个寄存器，在此开始初始化13个寄存器。 • 5、检查是否从掉电模式唤醒(check if this is a wake-up from sleep) • 若是，则调用WakeupStart函数进行处理。 • 6、点亮所有LED (All LED on) • 7、初始化UART0 (set GPIO for UART & InitUART) • a．设置GPIO，选择UART0使用的引脚 • b．初始化UART0，设置工作方式（使用FIFO）、波特率115200 8N1、无流控 等。这是使用串口与s3c2410通信的条件，在终端上也要如此设置。

  22. stage1流程（2） • 8、跳到内存测试函数(simple memory test to find some DRAM flaults) 当然只有定义了CONFIG_BOOTUP_MEMTEST这个参数才会跳到内存测试。 • 9、如果定义了以Nand flash方式启动（#ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT），则此时要将vivi所有代码（包 括阶段1和阶段2）从Nand flash复制到SDRAM中（因为Nand flash 是不能执行程序的，它只能做为程序和数据的存储器，而Nor flash可就 不同了，Nor flash可以执行程序，但贵是它发展得瓶颈） • a．设置nand flash控制寄存器 • b．设置堆栈指针 • c．设置即将调用的函数nand_read_ll的参数：r0=目的地址(SDRAM的地 址)，r1=源地址(nand flash的地址)，r2=复制的长度(以字节为单位) • d．调用nand_read_ll进行复制 • 10、跳到bootloader的阶段2运行，亦即调用init/main.c中的main函 数(get read to call C functions) • a．重新设置堆栈 • b．设置main函数的参数 • c．调用main函数

  23. stage2流程分析 • vivi的第二阶段从main()函数开始，同一般的C语言程序一 样，该函数在/init/main.c文件中，总共可以分为8个步骤： 1.函数开始，通过putstr(vivi_banner())打印出vivi的版本。 vivi_banner在/init/version.c文件中定义。 2. 对开发板进行初始化（board_init()函数） board_init()是与开发板紧密相关的，这个函数在/arch/s3c2410/smdk.c文件 中。开发板初始化主要完成两个功能，时钟初始化（init_time()）和通用IO口设置 （set_gpios()）。其中，GPIO口在smdk2410.h（\vivi\include\platform\目录 下）文件中定义。 3.内存映射初始化和内存管理单元的初始化工作： • mem_map_init()； • mmu_init()； 这两个函数都在/arch/s3c2410/mmu.c文件中。 • 如果配置vivi时使用了NAND作为启动设备，则执行 mem_map_nand_boot()，否则执行mem_map_nor()。这里要注意的是， 如果使用NOR启动，则必须先把vivi代码复制到RAM中。这个过程是由 copy_vivi_to_ram()函数来完成的。 mmu_init()函数中执行了 arm920_setup函数，这段代码用汇编语言实现，针对arm920t核的处理器。

  24. stage2流程分析（2） 4.初始化堆栈（heap_init()函数）。 heap_init()定义在\vivi\lib\heap.c文件中。 5.初始化mtd设备（mtd_dev_init()、 int mtd_init() 函数）。 这两个函数可以在 /drivers/mtd/maps/s3c2410_flash.c里找到。 6.初始化私有数据（init_priv_data()函数）。 init_priv_data()定义在\vivi\lib\priv_data\rw.c文 件中） 7.初始化内置命令（init_builtin_cmds()函数）。 通过add_command函数，加载vivi内置的几个命 令。 8.启动（boot_or_vivi()函数）。 启动成功后，将通过vivi_shell()启动一个shell（如果 配置了CONFIG_SERIAL_TERM），此时vivi的任务 完成。

  25. Bootloader的调试 • Bootloader一般调试都比较原始，通过反复烧录、观察LEDS和串口输出来进行调试。 这一方法效率较低，适合改动不大的移植。 • 如果Bootloader一开始就针对ADS进行设计，则可通过调试代理进行在线调试。 • 参见s3c2410bootloader_ads.rar • vivi需要改写head.S方可进行调试 这一方法效率较高，但需对ADS有较深入了解。

  26. Bootloader开发 • Bootloader的开发模式主要分为两大类 • 把常用的Bootloader移植到新硬件target上 这移植主要是针对新配置进行参数调整 • 增强Bootloader本身功能 如vivi本身功能较弱，则网络下载和USB下载功能均需自已添 加。U-boot缺省不支持Nand Flash的启动，也需手动添加此 功能。

  27. 课堂练习 • 配置和编译vivi 已配置并编译。 • 试验用多个方法下载vivi 已用sjf2410通过并口下载。

  28. 扩展训练 • 针对SBC2410的实用版本在s3240bootloader_ads内调整Flash分区表，使之与开发板实际参数一致。 • 将vivi的功能增强 • 参考vivi_tftp，加入网络支持和TFTP下载支持 • 将其改写为一个可供调试的ADS版本

  29. 谢谢，请提问 在疯狂的时代把握未来

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