Armboot在EV40评估板上的移植

摘要：介绍Armboot以及EV40评估板的特点；详细讨论Armboot在EV40上的移植并给出主要代码；以Flash编程为例，介绍与评估板相关Armboot命令的实现。　关键词：Armboot　AT91M40800　ARM　移植1　Armboot简介Armboot是一个bootloader,是为基于ARM或者StrongARM　CPU的嵌入式系统所设计的。它支持多种类型的Flash；允许映像文件经由bootp、dhcp、tftp从网络传输；支持从串口线下载S-record或者binary文件；允许内存的显示及修改；支持jffs2文件系统等。Armboot源码公开，可以在http://www.sourceforg.net/projects/armboot下载。2　EV40评估板简介Micetek祥佑数码科技有限公司配合其Hitool　for　ARM开发工具推出了基于AT91X40系列微控制器的ARM　EV40（简称EV40）评估板。可用来开发、调试和评估以Atmel　ARM为硬件基础的嵌入式系统。EV40评估板包括一个AT91X40系列的微控制器AT91M40800以及一些外围器件。主要的外围部分包括：2个串口、1个复位按钮、3个应用按键、3个LED指示灯、1个7段LED显示器、512KB以太网接口、USB接口、PC104接口、EBI扩展接口、I/O扩展接口、时钟源选择、触摸板接口和LCD接口。3　Armboot在EV40上的移植本文的主要目的是使读者尽快地能在EV40上运行Armboot，因此，去掉（或修改）了一些完整版本所具有的代码（比如中断处理），从而加快开发。同时，这里使用Hitool　for　ARM开发工具，完成代码的修改、编译及调试。3.1　初始化Armboot的运行，开始于cpu/$cpu/start.s，完成一系列的初始化后（中间调用board/$board/memsetup.s）,调用common/board.c中的函数start_armboot作为C语言程序的入口。如果使用Hitool，并正确地配置startup　config（使用初始文件micev40_em.inc）。使用Hitool自动生成的start_up.s代替start.s，把B_main替换为ldr　pc,_start_armbootstartarmboot:.word　start_armboot如果没有micev40_em.inc,则自行创建，内容如下：long　ffe00000　0x01002529　long　ffe00014　0x02502021long　ffe00004　0x022028al　long　ffe00018　0x60000000long　ffe00008　0x03002529　long　ffe0001c　0x70000000long　ffe0000c　0x40000000　long　ffe00020　0x00000001long　ffe00010　0x02402021　long　ffe00024　0x00000006这部分的作用相当于borad$board.s。用来初始化EBI的各个寄存器。接下来是串口的初始化。这部分比较重要，作用是实现主机与目标板的通信，从而在超级终端（console）上提供用户接口。在start_armboot函数中，cpu_init(&bd)、board_init（&bd）可以屏蔽掉；serial_init(&bd)用来初始化串口。初始化过程的一个示例如下（使用USART0）。①计算时钟分频数CD，公式为：异步模式CD=选择的时钟/16×波特率（结果四舍五入）同步模式CD=选择的时候/波特率（CD必须为偶数）CD将作US_BRGR（波特率发生寄存器）的值。②设置PS_PCER（省电模块的外围时钟使能寄存器），它的各位和中断源对应。首先使能外围的时钟：#define　PS_PCER_US0　0x04PS_PCER=PS_PCER_US0;③设置PIO_PDR（PIO禁止寄存器）。此寄存器用于禁止PIO控制器控制单个引脚，而用作外围引脚。并行I/O口线中一些为复用口线，可以由PIO控制器控制或作为其它外围引脚。如P13（SCK0，SUART0时钟信号）、P14（TXD0，USART0数据发送端）、P15（RXD0，USART0数据接收端）。#define　PIO_PDR_RXD0　0x8000#define　PIO_PDR_TXD0　0x4000#define　PIO_PDR_TXD0　0x2000如果使用MCK（主时钟），PIO_PDR=PIO_PDR_RXD0|PIO_PDR_TXD0;如果使用SCK（外部时钟），PIO_PDR=PIO_PDR_RXD0|PIO_PDR_TXD0|PIO_PDR_SCK0。④复位接收器和发送器。这是通过设置US_CR（USART控制寄存器）。#define　US_RSTRX　0x0004#define　US_RSTRX　0x0008#define　US_RXDIS　0x0020#define　US_TXDIS　0x0080US_CR=US_RSTRX|US_RSTTX|US_RXDIS|US_TXDIS⑤清除发送和接收计数寄存器。US_TCR=0US_RCR=0⑥设置波特率产生寄存器US_BRGR。US_BRGR=CD⑦设置USART模式寄存器US_MR。#define　US_CHMODE_NORMAL　0x0000　/*普通模式*/#define　US_NBSTOP_1　0x0000　/*停止位1*/#define　US_PAR_NO　0x800　/*无奇偶校验*/#define　US_CHRL_8　0xC0　/*数据位8*/#define　US_CLKS_MCK　0x00　/*主时钟*/#define　US_ASYNC_MODE(US_CHMODE_NORMAL US_NBSTOP_1 US_PAR_NO US_CHRL_8 US_CLKS_MCK)US_MR=US_ASYNC_MODE⑧设置发送时间确保寄存器US_TTGR。US_TTGR=0⑨使能接收器和发送器。#define　US_TXEN　0x0040#define　US_RXEN　0x0010US_CR=US_RXEN|US_TXEN⑩屏蔽所有USART中断。US_IDR=0xFFFFFFFF⑾最好在这里插入一个延时循环，保证初始化工作的顺利工作。For(i=0;i <=10;i );为了让读者更清楚理解以上个寄存器的来源，这里以USART0各寄存器的定义为例：//USART的各个寄存器typedef　volatile　unsigned　int　at91_reg；typedef　struct{at91_reg　US_CR　;　/*控制寄存器*/at91_reg　US_MR　;　/*模式寄存器*/at91_reg　US_IER　;　/*中断使能寄存器*/at91_reg　US_IDR　;　/*中断禁止寄存器*/at91_reg　US_IMR　;　/*中断屏蔽寄存器*/at91_reg　US_CSR　;　/*通道状态寄存器*/at91_reg　US_RHR　;　/*接收保持寄存器*/at91_reg　US_THR　;　/*发送保持寄存器*/at91_reg　US_BRGR　;　/*波特率产生寄存器*/at91_reg　US_TTOR　;　/*接收超时寄存器*/at91_reg　US_TTGR　;　/*发送器时间确保寄存器*at91_reg　Reserved　;at91_reg　US_RPR　;　/*接收指针寄存器*/at91_reg　US_RCR　;　/*接收计数寄存器*/at91_reg　US_TPR　;　/*发送指针寄存器*/at91_reg　US_TCR;　/*发送计数寄存器*/}StructUSART；#define　USART0_BASE　((StructUSART*)0xFFFD0000)3.2　通过串口接收数据#define　US_RXRDY　0x1While((US_CSR　&　US_RXRDY)==0){}/*等待US_RHR（接收保持寄存器）收到字符*/character=US_RHR/*收到字符后，把它赋给某一变量供以后使用*/以上内容用于cpu$cpu.c中的serial_getc()函数。3.3　通过串口发送数据#define　US_TXRDY　0x2while((US_CSR　&　US_TXRDY)==0){}/*等待US_THR（发送保持寄存器）送出字符*/US_THR=character/*当US_THR为空后，往里写下一个要发送字符*以上内容用于cpu$cpu.c中的serial_putc()函数。3.4　计数器的使用在cpu$cpu.c中，有个udelay(unsigned　long　usec)函数，作用是延时usec　ms。通过使用定时器/计数器TC（Timer/Counter）模块完成该功能。同串口使用制似，也需要初始化一系列的寄存器，然后执行某种触发，使计数器复位，时钟启动；当计数器值到这TC_RC时，会发生RC比较，导致TC_SR（状态寄存器）的CPCS位（0x10）置位。由此可见，适当设置TC_RC寄存器的值，可以产生不同长短的延时；通过判断CPCS位，可作为延时结束的标志。3.5　设置自动引导命令Armboot在开始会有几秒的延时，让你选择是否自动引导。如果不自动引导，则可通过console，敲入命令，手工引导。自动引导采用的命令来源于环境变量。环境变量是由一些以“0”结束的形如“name=value”的字符串所组成的序列，整个序列以两个“0”结束。环境变量存储于结构env_t的data数组中。有3处可以存放环境变量，一是SDRAM，在env_init(&bd)（中完成初始化；二是Flash。这里定义放在第三个扇区，即#define　CFG_ENV_ADDR(PHYS_FLASH_1 0x20000)/*环境变量扇区地址*/env_t*env=(env_t*)CFG_ENV_ADDR。三是default_environment。Default_environment是一个定义好的全局数组，作用相当于env_t中的data。使用getenv(bd_t*bd，uchar　*name)从环境变量中条目（形如“name=value”;value可以为空""）查找匹配name的条目；成功返回value对应的地址，失败返回0。通过源码我们可以看出，这里采用的环境变量是default_environment，而且，name=bootcmd；因此，如果采用自动boot，则会自动执行bootp，bootm。由于笔者并不打算让Armboot自动执行任何命令，所以，将CONFIG_BOOTCOMMAND置空。4　Flash编程到此为止，Armboot基本上可以说能够在板子上运行了。一些和板子无关的命令已经可以运行，比如查看内存md；下载binary文件loadb（使用kermit模式/协议）等等。也有些命令依然还不能运行，它们根据具体的目标板有不同的代码。比如loads、erase等。这里我们以Flash编程为例，实现erase命令。Loads中也需要调用和Flash有关的函数。以下的编程是针对Fujitsu　MBM29LV160TE的。不同的Flash，命令序列和命令地址都可能不同。4.1　Flash擦除Flash的擦除是按照扇区来擦除的，扇区的大小由具体的Flash规定。EV40使用的Flash是Fujitsu　MBM29LV160TE。它规定，一个存储体上有35个扇区s0～s34；s0～s30大小为64KB（0x10000），s31大小为32KB，s32～s33大小为8KB，s34大小为16KB。具体实现6个命令序列：typedef　volatile　unsigned　short　flash_word；#define　CFG_FLASH_BASE　0x100000flash_word　*flash_address=CFG_FLASH_BASE,*s_address；s_address=擦除扇区的起始地址；*（flash_address 0x555）=0xAA；/*命令1*/*（flash_address 0x2AA）=0x55;/*命令2*/*（flash_address 0x555）=0x80;/*命令3*/*（flash_address 0x555）=0xAA;/*命令4*/*（flash_address 0x2AA）=0x55;/*命令5*/*s_address=0x30;　/*命令6*///扇区的擦除需要时间，擦除成功的标志是*s_address==0xFFFFwhile((*s_address!=0xFFFF)&&(i <1000000));//*若超过if(i>=1000000){return　ERR_TIMOUT;}4.2　Flash写入写入以字（2字节）为单位，地址要字对齐。具体实现为4个命令序列：s_sddress=写入处的起始地址（偶地址）；*（flash_address 0x555）=0xAA；　/*命令1*/*（flash_address 0x2AA）=0x55;　/*命令2*/*（flash_address 0x555）=0xA0;　/*命令3*/*s_address=data;　/*命令4；data为欲写入数据，要求是flash_word类型*///扇区的写入需要时间，写入成功的标志是*s_address==datawhile((*s_address!=data)&&(i <100000));//*若超时if(i>=100000){return　ERR_TIMOUT;}结语到此为止，移植可以告一段落了，如果有已经修改好的uClinux内核文件，可以试试使用Armboot（源码见网站http://www.dpj.com.cn），让它来下载并引导内核。还有一点须提醒读者注意，Armboot官方网站使用arm-linux-gcc编译。如果在写Flash时遇到问题（高字节和低字节内容相同），试试arm-elf-gcc　suite。（完，空心雨论文网）