基于S3C2410系統(tǒng)的vivi引導(dǎo)程序分析

樸海光

摘要：嵌入式系統(tǒng)啟動(dòng)是以引導(dǎo)程序開(kāi)始，引導(dǎo)程序會(huì)讓系統(tǒng)啟動(dòng)后處于操作系統(tǒng)的管理之下，然后嵌入式系統(tǒng)才能發(fā)揮它強(qiáng)大的多任務(wù)化的管理功能，但嵌入式系統(tǒng)的引導(dǎo)程序有很多，之間差別很大，對(duì)它的認(rèn)識(shí)也知之甚少，文中以韓國(guó)Mizi公司開(kāi)發(fā)的vivi引導(dǎo)程序?yàn)榇?，以點(diǎn)帶面，詳細(xì)做了剖析。

關(guān)鍵詞：嵌入式S3C2410vivi引導(dǎo)程序

1 概述

引導(dǎo)程序是計(jì)算機(jī)引導(dǎo)系統(tǒng)軟件的一個(gè)重要工具，大家對(duì)80X86微型機(jī)上的引導(dǎo)系統(tǒng)不會(huì)陌生，嵌入式系統(tǒng)的引導(dǎo)程序的作用與其相似，通過(guò)引導(dǎo)程序可以對(duì)系統(tǒng)中的一些主要部件做初始化，對(duì)嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，就是諸如CPU、存儲(chǔ)器件、串行口、網(wǎng)絡(luò)口等部件要做初始配置，相對(duì)于微型機(jī)來(lái)說(shuō)，嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理出于效率的考慮，對(duì)使用有更為精確、嚴(yán)格的要求，引導(dǎo)程序可以分配內(nèi)存空間的映射，將系統(tǒng)的軟件和硬件環(huán)境處于最佳的工作狀態(tài)，為下一步操作系統(tǒng)的引導(dǎo)做好準(zhǔn)備工作。

2 vivi引導(dǎo)程序

2.1 vivi簡(jiǎn)介

Vivi是由韓國(guó)Mizi公司面向ARM9處理器開(kāi)發(fā)的引導(dǎo)系統(tǒng)，支持S3C2410處理器。它工作于兩種可選模式下，一種是啟動(dòng)加載模式，另一種是下載模式，后面會(huì)給出這兩種模式的具體分析。啟動(dòng)加載模式下，會(huì)完成操作系統(tǒng)的自動(dòng)引導(dǎo)，下載模式下，會(huì)通過(guò)一個(gè)命令行接口提供的命令完成相應(yīng)功能。

2.2 vivi程序架構(gòu)分析

Vivi系統(tǒng)是由一段很小的引導(dǎo)程序構(gòu)成，它的代碼包括如下幾個(gè)目錄：arch，init，drivers，lib和include。

①arch子目錄: vivi可以支持很多類型的目標(biāo)板，不同類型的目標(biāo)板會(huì)對(duì)應(yīng)不同的子目錄，文中給出的Vivi引導(dǎo)系統(tǒng)Boot Loader中只包括了S3C2410目錄；②Init: vivi的執(zhí)行就是由這個(gè)目錄的用C語(yǔ)言寫成的main.c文件開(kāi)始執(zhí)行，該目錄下還有一個(gè)名稱為version.c的文件；③drivers:內(nèi)核工作時(shí)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序都包括于這個(gè)目錄，它又將設(shè)備驅(qū)動(dòng)分為三種類型，分別置于MTD，串口，網(wǎng)絡(luò)三個(gè)目錄下，其中MTD實(shí)現(xiàn)的是核心設(shè)備的驅(qū)動(dòng)管理，它又分為map，nand，nor三個(gè)目錄；④lib:針對(duì)一些平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的公共的代碼，用于接口功能的實(shí)現(xiàn)；⑤include:實(shí)現(xiàn)頭文件管理，文中S3C2410的頭文件就置于該目錄下，它是頭文件的公共目錄。

3 vivi運(yùn)行流程分析

3.1 vivi初始化階段一(在/arch/s3C2410/head.s文件內(nèi))

3.1.1 硬件初始化

當(dāng)上電或復(fù)位后，vivi啟動(dòng)，位于NANDFlash中的前4KB程序便從NANDFlash中由S3C2410自動(dòng)拷貝到一個(gè)叫SteppingStone的4KB的內(nèi)部RAM中，該RAM之后被映射到地址0x00處。此時(shí)，也就是vivi前4KB代碼開(kāi)始運(yùn)行，進(jìn)行第一階段的硬件初始化，主要工作為：關(guān)Watchdog Timer，關(guān)中斷，初始化PLL和時(shí)鐘主頻設(shè)定，初始化存儲(chǔ)器控制器。

3.1.2 配置串口

該步初始化串口寄存器。

3.1.3 復(fù)制自身到SDRAM中

當(dāng)初始化串口結(jié)束，vivi開(kāi)始把自身從NANDFlash中復(fù)制到SDRAM中，之后在SDRAM中運(yùn)行。

3.2 vivi初始化階段二(在/init/main.c文件內(nèi))

3.2.1 繼續(xù)初始化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)硬件

通過(guò)board_init()函數(shù)完成，該函數(shù)在/arch/s3c2410/smdk.c中，主要完成兩個(gè)功能，時(shí)鐘初始化（init_time()），以及IO口的配置(set_gpios())。

3.2.2 內(nèi)存映射初始化，內(nèi)存管理單元初始化

通過(guò)mem_map_init()、mmu_init()函數(shù)來(lái)完成，這兩個(gè)函數(shù)在/arch/s3c2410/mmu.c中。該啟動(dòng)代碼，使用NAND設(shè)備作為啟動(dòng)設(shè)備。內(nèi)存映射完后，要使能MMU。

3.2.3 初始化堆

通過(guò)heap_init()函數(shù)完成，該函數(shù)在/lib/head.c中，初始化堆。

3.2.4 初始化mtd設(shè)備

通過(guò)mtd_init()函數(shù)完成，該函數(shù)在/drivers/mtd/maps/s3c2410_flash.c中，初始化mtd設(shè)備。

3.2.5 初始化私有數(shù)據(jù)

通過(guò)init_priv_data()函數(shù)完成，該函數(shù)在/lib/priv_data/rw.c中，初始化私有數(shù)據(jù)。

3.2.6 初始化內(nèi)置命令

通過(guò)init_builtin_cmds()函數(shù)完成，該函數(shù)在/lib/command.c中，初始化內(nèi)置命令。

3.2.7 啟動(dòng)vivi

通過(guò)boot_or_vivi()函數(shù)完成，此時(shí)引導(dǎo)過(guò)程在超級(jí)終端上建立人機(jī)界面，并等待用戶輸入命令。若接收到用戶輸入非回車鍵，進(jìn)入vivi模式，否則，等待一會(huì)兒，系統(tǒng)自啟動(dòng)。

4 vivi的二個(gè)重要命令的分析

當(dāng)vivi處于下載模式時(shí)，它為用戶提供一個(gè)命令行接口，通過(guò)該接口能使用vivi提供的一些命令集，下面就給出在這種模式下的三個(gè)重要命令的分析，通過(guò)這二個(gè)命令，能完成與系統(tǒng)相關(guān)的重要功能。

4.1 load命令

load 命令完成加載二進(jìn)制文件到flash或ram中。

格式為：load [ | ]

其中，參數(shù)是指加載到哪？具體為flash和ram；或數(shù)確定要加載的二進(jìn)制文件的位置。如果需要使用預(yù)定義的mtd分區(qū)定義，則應(yīng)加上分區(qū)定義名，否則指定位置和文件的大小。參數(shù)確定文件的傳輸協(xié)議。vivi現(xiàn)在只能使用xmodem協(xié)議，所以，”x”是有效的。

例如，裝載zImage 到flash中。要用命令：vivi> load flash kernel x，或者指定地址和文件大?。簐ivi> load flash 0x800000xc0000 x

4.2 boot命令

boot命令是啟動(dòng)保存在flash或ram中的linux內(nèi)核命令。

命令格式為：boot [ | ]

其中，參數(shù)是linux內(nèi)核存放在什么介質(zhì)上。有效值為ram，nor，smc； 或 參數(shù)確定要加載的linux內(nèi)核文件的位置。如果需要使用預(yù)定義的mtd分區(qū)定義，則應(yīng)加上分區(qū)定義名，否則指定位置和文件的大小。

例如，vivi> boot ram，該過(guò)程能使vivi從ram中啟動(dòng)linux內(nèi)核。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文給出了嵌入式系統(tǒng)引導(dǎo)程序的一個(gè)特定產(chǎn)品vivi的詳細(xì)的分析，通過(guò)分析，要掌握它的結(jié)構(gòu)、工作過(guò)程，除此之外，運(yùn)行于嵌入式系統(tǒng)下的引導(dǎo)程序有很多，如U-boot，Redboot等，雖然由不同的廠家開(kāi)發(fā)，但它們的工作原理是相似的，因此，文中對(duì)vivi的分析，能起到以點(diǎn)帶面的作用。

參考文獻(xiàn)：

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