VxWorks的bootrom到u-boot的移植心得.pdf

发布时间：2022-06-07 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.61M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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VxWorks 的 bootrom 到 u-boot 的移植心得 tof@ustc_bbs 2006.3.27 目录 VxWorks 的 bootrom 到 u-boot 的移植心得 ..................................... 2 1.u-boot 简介 ....................................................................................... 2 2.准备工作 ........................................................................................... 2 2.1 安装 VmWare 下的 Linux................................................................................ 2 2.2 下载 u-boot 和编译器.................................................................................... 4 2.3 硬件准备......................................................................................................... 6 3.软硬件结构分析.................................................................................. 6 3.1 软件的存储设备............................................................................................. 6 3.2 bootrom 和 VxWorks 的软件结构.................................................................. 6 3.3 熟悉 u-boot.................................................................................................... 8 4 从 flash 读取到内存的 u-boot 启动方式................................................. 9 4.1 为什么要从 flash 启动 u-boot.................................................................... 9 4.2 初入 u-boot.................................................................................................... 9 4.3 软硬结合的配置文件\include\configs\[boardname].h....................... 13 4.4 u-boot 入口程序\cpu\mpc824x\start.S.................................................. 23 4.5 u-boot 控制台命令和启动方式.................................................................. 25 5. 最后的收尾工作.............................................................................. 28 5.1 u-boot 从 flash 加载 VxWorks................................................................... 28 5.2 修改 u-boot 脱离 bootrom.......................................................................... 31 1 / 31

VxWorks 的 bootrom 到 u-boot 的移植心得 tof@ustc_bbs 2006.3.27 VxWorks 的 bootrom 到 u-boot 的移植心得原因：Wind River 公司推出的 VxWorks 具有优良的性能，可惜是个收费软件。因此考虑将原来 VxWorks 下配套的软件（引导程序 bootrom，操作系统 VxWorks，用户程序 user application）统统移植到免费的 linux 下。其中 bootrom 可由 denx 推出的 u-boot 代替。硬件条件：实验室自己开发的电路板，已经有成功运行的 bootrom 和 VxWorks，CPU 为 MPC8240（powerpc603 类型的核），启动地址对应到8bit 数据宽度的 EEPROM，有板载 Flash，但地址不连续，串口网口齐全。本文内容：用于将 bootrom 移植成 u-boot，虽然涉及到 bootrom，VxWorks 和 user application，但真正被代替的只有 bootrom。并不包括 VxWorks 到嵌入式 linux，以及 user application 的移植方法。 1.u-boot 简介 U-Boot，全称 Universal BootLoader，是遵循 GPL 条款的开放源码项目。其源码目录、编译形式与 Linux 内核很相似，事实上，不少 U-Boot 源码就是相应的 Linux 内核源程序的简化，尤其是一些设备的驱动程序，这从 U-Boot 源码的注释中能体现这一点。但是 U-Boot 不仅仅支持嵌入式 Linux 系统的引导，当前，它还支持 NetBSD, VxWorks, QNX, RTEMS, ARTOS,LynxOS 嵌入式操作系统。其目前要支持的目标操作系统是 OpenBSD, NetBSD, FreeBSD,4.4BSD, Linux,SVR4, Esix, Solaris, Irix, SCO, Dell, NCR, VxWorks, LynxOS, pSOS, QNX,RTEMS,ARTOS。U-Boot 除了支持 PowerPC 系列的处理器外，还能支持 MIPS、x86、 ARM、NIOS、XScale 等诸多常用系列的处理器。更多内容：MPC8xx 的 U-Boot 移植体会 http://oradom.c.blogbus.com/logs/2005/10/1516893.html 2.准备工作 2.1 安装 VmWare 下的 Linux 通常玩 Tornado 的都是在 Windows 下（或者在 windows 的伪 Dos 下玩命令行）。但是 u-boot 要在 linux 下编译。由于移植过程中不可避免的要参考VxWorks 的 BSP，而且从u-boot 启动的 VxWorks 可能与从 bootrom 启动的 VxWorks 略有不同，因此强烈建议在 Windows 下安装 VmWare 虚拟机，再装上一个 Linux。我用的是比较古老的红帽子 Linux7.3。关于 Linux 在 VmWare 下的安装资料网上到处都是，自己搜去吧。需要注意的是，装完之后强烈建议安装 VMŁInstall VmWare Tools，安装好了之后分辨率就可以设置上去了，否则看起来太难受了。此外，再设置一个共享文件夹 VMŁSettings，linux 下在/mnt/hgfs/目录下，方便 Windows 和 Linux 之间互相拷贝文件（这个地方我一直没有搞定，从 Windows 下向共享文件夹里拷贝文件可以，从 linux 下总是报错：Error while copying to … there is not 2 / 31

VxWorks 的 bootrom 到 u-boot 的移植心得 tof@ustc_bbs 2006.3.27 enough space on the destination，用 root 也是一样。）或者设置一下网络后，用ServU在 Windows 下开一个 ftp，开放读写权限（反正也就 linux 一个用户），效果也是一样的。安装 VMware tools 设置 VmWare 网络 3 / 31

VxWorks 的 bootrom 到 u-boot 的移植心得 tof@ustc_bbs 2006.3.27 设置 VmWare 共享文件夹 2.2 下载 u-boot 和编译器 u-boot 的源代码可以从 denx 的网站上下载。直接用 linux 下的命令下载： $ cvs -d:pserver:anonymous@cvs.sourceforge.net:/cvsroot/u-boot login $ cvs -z6 -d:pserver:anonymous@cvs.sourceforge.net:/cvsroot/u-boot co -P u-boot 直接下载 u-boot 到当前目录\u-boot 下（最后一个参数是下载后的目录），这种方法下载的文件可以直接使用。最新版本说明以及其它下载方式参见下面的网页： http://www.denx.de/wiki/view/DULG/UBootVersions 下载完 u-boot，还需要下载 linux 下的 ppc 系列的编译器，用来编译生成 powerpc 系列 cpu 认识的二进制文件。具体说明如下： http://www.denx.de/wiki/view/DULG/ELDKDownloadPowerPC 由于下载速度比较慢，建议不用网页上建议的 linux 下命令的方式下载，而用断点续传的 ftp 工具慢慢下。下载地址为：mirror.switch.ch，目录为：/mirror/eldk/eldk/4.0/ppc-linux-x86/iso，下载那个 ppc-*_freescale.iso 或者 ppc-*_amcc.iso 就行了。 Amcc 的适用于 AMCC 的 4xx/4xxFP 处理器， freescale 适用于其他的处理器（5xxx,6xx,7xx,74xx,8xx,85xx），我用的就是后一种。把 VmWare 的启动 CD 设定为此 iso 文件。 4 / 31

VxWorks 的 bootrom 到 u-boot 的移植心得 tof@ustc_bbs 2006.3.27 设定 VmWare 的 CDROM 为 iso 文件然后在命令行下： $ mount /dev/cdrom $ cd /mnt/cdrom $ ./install [-d ] [] 最后一句是设定安装到的路径和安装的组建，例如要安装 powerpc603 系列的编译器，目的地址放在/soft 下，则命令为: $./install –d /soft ppc_6xx 如果不输入 cpu 类型，则所有的类型都被安装。安装完毕还需要设定环境变量： export CROSS_COMPILE=ppc_6xx- export PATH=$PATH:/soft/usr/bin:/soft/bin 第一句是设定编译的 cpu 类型，第二句设定路径，就是编译器安装后的路径。设置完毕之后可以找一个简单的 foo.c 文件编译一下，看看是否安装成功。 $ ${CROSS_COMPILE}gcc –o foo foo.c 具体情况参见/mnt/cdrom 下的 readme.html。比较懒的人可以用 root 权限，在文件/etc/profile 文件下加入下面两行，这样就不用每次都输入了。（http://www.stcore.com/html/2005/1024/51803.html，里面有单用户设置 path 的方法） export CROSS_COMPILE=ppc_6xx- export PATH=$PATH:/soft/usr/bin:/soft/bin 重新启动 VmWare，否则这两个环境变量的设置是无效的哦。 5 / 31

VxWorks 的 bootrom 到 u-boot 的移植心得 tof@ustc_bbs 2006.3.27 2.3 硬件准备合适的电源，串口线（Windows 下用超级终端监视），对接网线或者正常网线+HUB。这些调试 VxWorks 下的 bootrom 也要用，就不多废话了。强烈建议用仿真器，可惜我没有，导致调试过程中麻烦的要死。还好我有一套已经调试好的bootrom+VxWorks，硬件也都正常，否则直接改 u-boot，估计很难调通。此外，由于启动设备为 EEPROM，还需要一个编程器（包括 PLCC 到双列直插的转接座）。 3.软硬件结构分析 3.1 软件的存储设备先来看看板子上的存储设备。首先是 ROM，可以掉电存储，也是我使用的电路板的 CPU 上电自动跳转的地址所在。 ROM 的优势是拆卸方便，如果在板上焊了 ROM 座，那么可以用编程器烧录的 ROM 就是不需要任何软件准备，就可以直接使用的唯一东西。缺点是烧录起来又慢又麻烦。其次是 FLASH，可以掉电存储，可以用 CPU 编程控制在线烧录。如果手头有仿真器，而且电路板上的 FLASH 做到了地址连续，可以用仿真器烧录，如果再将其地址映射到 CPU 的上电跳转地址，是最理想的放 bootloader 的地方。缺点是普通 FLASH 没有方便编程器烧录的封装，而仿真器比较贵。最后是 RAM，不能掉电存储，但是无论是 u-boot 还是 VxWorks 的 bootrom，启动后期都会跳转到 RAM 运行，原因是在 RAM 里程序的运行速度明显高于 ROM 或者 FLASH。最终操作系统也需要在 RAM 里运行。综上，如果是将要设计的电路板，且手头上有仿真器，建议用 FLASH 作为启动设备。或者使用跳线控制地址映射，选择从 ROM 或者 FLASH 启动。注意 FLASH 的设计必须做到地址连续。对于我手头的电路板，只能从 ROM 启动。因此本文中介绍的是从 ROM 启动的修改方式。没有使用仿真器，在 u-boot 的调试中借用了 bootrom 和 VxWorks。如果有其他形式的 bootloader 和 RTOS，本文也可以作为参考。否则只能建议去购买仿真器了。 3.2 bootrom 和 VxWorks 的软件结构这不是本文的重点，更具体的可以参考源代码和 Wind River 的 Tornado BSP Training Workshop，熟悉 VxWorks 的读者可以直接跳过本节。首先看看 VxWorks，广义上的 VxWorks 包括了操作系统引导程序 bootrom 和操作系统 VxWorks。而用户程序 User Application，在开发过程中通常是使用网络下载，在开发完毕后和 VxWorks 结合到一起，因此开发完毕后主要的执行文件，就是 bootrom 和 VxWorks。这两个文件都是基于 Wind River 提供的板级开发包(Board Support Package, 简称 BSP)生成的。修改和生成方法分为在 IDE Tornado 的图形界面下编译和在 Dos 命令行下输入命令两种。个人认为，图形界面的修改不能解决底层问题，真正底层的修改还是需要修改源代码，且 Dos 键盘操作比鼠标操作快（估计很多老 Dos 和 Linux 用户会同意吧），因此我用的是命令行。 6 / 31

VxWorks 的 bootrom 到 u-boot 的移植心得 tof@ustc_bbs 2006.3.27 首先从 BSP 制作一个 bootrom，详细的修改和调试步骤就不在这里罗嗦了。 Bootrom 的启动顺序为： romInit.s：第一个执行的汇编，初始化一堆 CPU 内部寄存器，禁止中断、浮点运算，初始化内存控制。 bootInit.c：romStart()为首个执行的 C 程序，将 bootrom 代码拷贝到内存。 bootConfig.c：usrInit()为首个在内存中执行的 C 程序，之后跳转 usrRoot()，它们初始化包括 PCI 总线、串口、网口在内的硬件，最后开展多任务，运行 bootCmdLoop()，提供串口操作，控制自动启动或者选择其他启动方式。 VxWorks 启动顺序为： sysALib.s：VxWorks 首个启动的汇编，CPU 内部寄存器初始化。 usrConfig.c: usrInit()，VxWorks 首个执行的 C 程序，之后跳转 usrRoot()，它们进行更加详细的硬件初始化，初始化多任务内核，最后调用 user application。 Bootrom 运行过程中，不同地址的在不同启动阶段的内容分布如下，其中 ROM 由于不内容 ROM RAM 可写，因此不再重复：时间初始上电拷贝剩余 bootrom 后运行 bootrom RAM RAM 载加 VxWorks 后 RAM RAM RAM RAM RAM 大小首地址 0xfff00000 0x00080000 0x00400000 0x00080000 0x1000 0x00400000 0x00080000 0x00400000 -0x1000 0x00004200 255 0x00400000 略小于 bootrom.bin 0x00010000 约 1MB, 即 vxWorks.bin 0x00400000 -0x1000 0x4200 的大小 0x1000 255 说明包含 bootrom.bin 包含 bootrom.bin 包含 bootrom.bin 堆栈启动参数 bootrom.bin VxWorks 映像堆栈启动参数其中各参数的宏定义即意义按出现顺序如下： 0xfff00000(+0x100): ROM_TEXT_ADRS ，MPC8240 的启动地址为 0xfff00100 ，在 config.h 和 makefile 中同时定义，必须一致，且如果系统一上电就运行 bootrom，则此地址不能修改 0x00400000: RAM_HIGH_ADRS，bootrom 映像加载到内存的目的地址，在 config.h 和 makefile 中同时定义，必须一致，可以修改 0x1000: 0x00080000: ROM_COPY_SIZE，从 ROM 拷贝到 RAM 的长度，必须大于非压缩型 STACK_SAVE，bootrom 运行过程中需要的堆栈大小，一般不需要修改 bootrom 映像的大小，一般不修改 0x00004200: BOOT_LINE_OFFSET，存放诸如本地IP 等启动参数的内存位置，与 CPU 类型有关，一般不修改 255: BOOT_LINE_SIZE，启动参数的长度，一般不需要修改，除非启动行比较长 0x00010000: RAM_LOW_ADRS，vxWorks 映像加载到内存的目的地址，在 config.h 和 makefile 中同时定义，必须一致，可以修改在 VxWorks 加载完毕之后，程序跳转到VxWorks 的入口，内存被重新分配，包括bootrom 7 / 31

VxWorks 的 bootrom 到 u-boot 的移植心得 tof@ustc_bbs 2006.3.27 映像所在的内存区域都被回收，重新成为系统内存。在启动过程中，只要RAM_HIGH_ADRS- STACK_SAVE-RAM_LOW_ADRS 大于 VxWorks 映像大小，且 RAM_HIGH_ADRS+ ROM_COPY_SIZE 不超过系统内存顶端，上面的内存设置基本上可以保证正常加载。 3.3 熟悉 u-boot 安装完了 u-boot，应当从阅读根目录下的 README 文件开始。安装完毕后 u-boot 文件分布图我把所有的 u-boot 文件都拷贝到了 windows 下，大规模的修改也是在 windows 下进行的，当需要搜寻察看代码的时候，也是用 windows 下的搜索。回头来看 README，Directory Hierarchy 一项介绍了文件分布和大概含义。建议至少把 README 文件粗读一遍。然后到 board 目录下，选择一个跟你的电路板类似的模板，至少 CPU 要一样。对于我的板子，我选择了 CPU 为 MPC8240 的 sandpoint 板，在目录.\u-boot-1.1.4\board\sandpoint 下。先粗略看看这里的文件吧。对应的.h 配置文件为 u-boot-1.1.4\include\configs\sandpoint.c，此文件中定义了板上的硬件选择，以及大量的参数配置。此文件必须要精读，最好能对照着 VxWorks 的 BSP 看懂这些宏定义。由于 u-boot 的全部代码都是开放的，看懂宏定义的最好方法就是在 u-boot 目录下搜索，看看.s 和.c 代码中是如何使用这些宏定义的。看到这里，估计大家都等不及了，那么先看看 u-boot 的映像文件是如何编译出来的。先按照 2.2 的方法导入环境变量，然后在 linux 下开一个 terminal，跳转到 u-boot 根目录下输入： make distclean make Sandpoint8240_config 此命令清除上次编译残留下的文件和配置信息，因为 u-boot 是直接下载的，无法保证当前状态的正确性。如果已经运行过 make distclean，而下一次编译还是针对同一个目标板，则无需再次 distclean 了。再输入：此命令通知编译器，将要制作的 u-boot 是基于 sandpoint 板的。最后输入：一大段编译信息后，根目录下将出现 u-boot，u-boot.bin，u-boot.map 和 u-boot.srec 四个文件，其中可以烧录的二进制文件为 u-boot.bin。 make all 8 / 31

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