基于ARM嵌入式开发的BootLoader设计与实现

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ＡＲＭ体系架构￥３Ｃ２４１０芯片中ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ的具体开发过程与实例对系统引导程序作出深入剖析，测试结果表明该设计具有良好的稳定性和高效性。关键词：嵌入式开发；ｂｏｏｔｌｏｏｄｅｒ；引导加载程序
ＣｏｍｐｕｔｅｒＫｎｏｗｌｅｄｇｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ电脑知识技术
２．２Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ的第一阶段
Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ第一阶段的功能：
收稿日期：２０１３ — ０１ — ０９
７６２ｎ “ 本栏目责任编辑：谢媛媛
第１Ｏ卷第４期（２０１４年２月）
ＳＤ主机和ＭＭＣ接口，２路ＳＰＩ。￥３Ｃ２４１０芯片可运行在２００ＭＨｚ以上。
２Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ设计与实现
通常Ｂ０ｏｔｌｏａｄｅｒ的加载有两种方式：第一是通过ＮＯＲＦＬＡＳＨ启动，其特点是速度快。ＣＰＵ可以像访问内存一样直接访问ＮＯＲ
Ｖｏ１．１０，Ｎｏ．４，Ｆｅｂｒｕａｒｙ２０１４
基于ＡＲＭ嵌入式开发的ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ设计与实现
徐磊
（贵州师范大学数学与计算机学院，贵州贵阳５５０００１）
摘要：该文简要介绍了嵌入式开发中引导程序的重要性。以及嵌入式开发过程申ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ的实现原理，并结合基于
ＦＬＡＳＨ，但是ＮＯＲＦＬＡＳＨ价格昂贵。第二是通过ＮＡＮＤＦＬＡＳＨ启动，其特点是可读可写，ＮＡＮＤＦＬＡＳＨ速度虽然慢，但是价格便
宜。
一
般来说Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ的设计编程分两个部分：第一部分通常用汇编实现，主要完成依赖于ＣＰＵ体系结构的初始化，复制启动代
ＩＳＳＮ１０Ｏ９ —３０４４
Ｅ — ｎ￣ａｉｌ：ｘｓｊｌ＠ｄｎｚｓ．ｎｅｔ．ｃｎ
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｎｚｓ．ｎｅｔ．ｃｎ
６５６９０９６４
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统，内核可以任意剪裁以及支持硬件种类繁多。
要把嵌人式ＬＩＮＵＸ操作系统移植到嵌入式设备的裸板上，我们必须开发出类似个人ｐｃ上的ＢＩＯＳ来把ｌｉｎｕｘ操作系统读到内存中运行。这个类似于Ｂቤተ መጻሕፍቲ ባይዱＩＯＳ的启动程序就叫Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ，其目的是用于初始化硬件并且进一步加载、引导嵌入式操作系统体系运行。Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ功能是初始化硬件设备，完成处理器以及各种设备的初始化工作；屏蔽底层硬件差异，使得上层应用软件编写和移植更加方便；调用操作系统内核，起到引导和加载内核的作用；向内核传递必要的与硬件相关的信息。当内核启动后，Ｂｏｏｉｆｏａｄｅｒ的使命也就完成，自此嵌入式设备便进入操作系统和应用程序运行阶段。
中图分类号：ＴＰ３１１文献标识码：Ａ文章编号：１００９ — ３０４４（２０１４）０４ — ０７６２ — ０３
随着移动互联网的发展，嵌入式设备已经普及到社会的每个角落。嵌入式处理器种类繁多，有ＡＲＭ、ＭＩＰＳ／ＰＰＣ等多种架构。其中３２位ＡＲＭ嵌入式处理器具有高性能、低功耗以及价格低廉的特征，已被广泛用于消费电子品和无线网络通信设备上。目前用于嵌入式开发的操作系统多种多样，如嵌入式Ｌｉｎｕｘ、ＶｘＷｏｒｋｓ、ｗｉｎｄｏｗｓＣＥ等。其中，Ｌｉｎｕｘ是遵循ＧＰＬ协议的开发源码的操作系
１系统硬件结构
本系统采用基于ＡＲＭ架构的Ｓ３Ｃ２４１０开发板为实例，具体讨论Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ的设计。
图１
￥３Ｃ２４１０芯片是ＡＲＭ公司的３２位ＡＲＭ９２０Ｔ处理器核。￥３Ｃ２４１０处理器有：独立的１６ＫＢ指令Ｃａｃｈｅ和１６ＫＢ数据Ｃａｃｈｅ，ＭＭＵ，支持ＴＦＴ的ＬＣＤ控制器，６４ＭＢ的ＮＡＮＤ控制器，３路ＵＡＲＴ，４路ＤＭＡ，Ｉ／Ｏ口，ＲＴＣ。触摸屏接口，２个ＵＳＢ主机，１个ＵＳＢ设备，
码到ＳＤＲＡＭ后，调用第二部分代码；第二部分通常使用Ｃ语言来实现，这样可以实现更复杂的功能，比如提供ＦＴＰ文件传输等功
能，最后启动内核。
２．１Ｂｏｏｌｆｏａｄｅｒ的设计过程
Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ具体流程见图２。