【正文】 以后，應(yīng)該能夠有更多的支持，例如：簡單的tftp協(xié)議；支持一些擴(kuò)展存儲卡（例如MMC卡，CF卡）的支持；以及對應(yīng)的一些文件系統(tǒng)的支持（TFS，F(xiàn)AT等）。 }endif } devices_init ()。 char *s, *e。 mem_malloc_brk = mem_malloc_start。 階段1的代碼實(shí)現(xiàn)。 Bootloader的總體設(shè)計(jì) 階段設(shè)計(jì)在前面的章節(jié)中，已經(jīng)介紹過bootloader的啟動可以是分階段的。這一結(jié)構(gòu)具有獨(dú)立的16KB指令 Cache和16KB數(shù)據(jù)Cache。 對于一個(gè)ARM系統(tǒng)來說，本質(zhì)上，bootloader作為引導(dǎo)與加載內(nèi)核鏡像的“工具”，在實(shí)現(xiàn)上，必須提供以下幾個(gè)功能，更確切地說，必須做到以下幾點(diǎn)：（1）初始化RAM（必需）：bootloader必須能夠初始化RAM，因?yàn)閷硐到y(tǒng)要通過它保存一些Volatile數(shù)據(jù)，但具體地實(shí)現(xiàn)要依賴與具體的CPU以及硬件系統(tǒng)。 Bootloader的操作模式 大多數(shù)bootloader都包含兩種不同的操作模式：“啟動加載”模式和“下載”模式，這種區(qū)別對于開發(fā)人員才有意義。但是，任何一個(gè)ARM系統(tǒng)，在沒有特定指定的條件下，仍然可以將通用特性（一些通用基本控制模塊）描述出來，在此稱之為ARM最小系統(tǒng)，見下圖： ARM最小系統(tǒng) 從上圖中，可以了解一個(gè)基本的ARM最小系統(tǒng)通常包括以下幾個(gè)部分：★ ARM core★ 存儲控制器：通過它系統(tǒng)可以接入各種DRAM以及ROM★ 總線橋接：系統(tǒng)總線與外圍總線的連接器★ 中斷控制器：供各種設(shè)備提供中斷服務(wù)★ 串口★ GPIO控制模塊：供各種外設(shè)以及系統(tǒng)擴(kuò)充使用對于一些復(fù)雜系統(tǒng)，還可以有更多的功能性模塊，特別是隨著網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展，ARM系統(tǒng)中包括了更多的通訊控制模塊。整個(gè)過程是按順序執(zhí)行?！? 協(xié)處理器的作用 ARM內(nèi)核可提供協(xié)處理接口，通過擴(kuò)展協(xié)處理器完成更加復(fù)雜的功能。（1）ARM體系中的存儲空間ARM體系中使用單一的平板地址空間。由于ARM指令是字對齊的，PC值的第0位和第1位總為0。當(dāng)應(yīng)用程序發(fā)生異常中斷時(shí)，處理器進(jìn)入相應(yīng)的異常模式。3. 高速乘法器：乘法器一般采用“加一移位”的方法來實(shí)現(xiàn)乘法。★ 使用單周期指令，便于流水線操作執(zhí)行?！?支持32位的高速AMBA總線接口。ARM9E系列微處理器提供了增強(qiáng)的DSP處理能力，很適合于那些需要同時(shí)使用DSP和微控制器的應(yīng)用場合。★ 指令系統(tǒng)與ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列兼容，便于用戶的產(chǎn)品升級。其中，ARM是一種近年來在嵌入式系統(tǒng)中有著強(qiáng)大影響力的微處理器設(shè)計(jì)商和制造商，ARM的設(shè)計(jì)非常適合與小的電源供電系統(tǒng)。ARM技術(shù)以其較高的性能和功效，使得在嵌入式系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。s reduced instruction set architecture and plex instructions not to give a balanced design, makes do while achieving high performance with low power consumption. This paper is to study the ARMbased embedded system design and implementation of is the implementation of embedded systems in the period before the operating system kernel code, and its basic function is to load the kernel image. In practice platform, the subject of hardware S3C2440A used as the ARM9 family processor, with a certain representation, and in order to build a practical platform hardware issues, software to Linux as the operating system.Keywords: embedded system。XXXXXXXXX2011屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 系統(tǒng)引導(dǎo)程序（Bootloader）的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系 、 部： 計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱 專 業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 班 級： 完成時(shí)間： 2011年6月3日 43 / 49摘 要隨著移動設(shè)備的流行和發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為一個(gè)熱點(diǎn)。 ARM。世界上幾乎所有的主要半導(dǎo)體廠商都生產(chǎn)基于ARM體系結(jié)構(gòu)的通用芯片，如TI，Motorola，Intel，NS，Ateml，Philips，SAMSUNG等。特別是，隨著近年來，微處理器結(jié)構(gòu)由RISC（精簡指令集）全面取代傳統(tǒng)的CISC（復(fù)雜指令集），因?yàn)锳RM是著名的RISC的擁護(hù)者。 ★ 主頻最高可達(dá)130MIPS，高速的運(yùn)算處理能力能勝任絕大多數(shù)的復(fù)雜應(yīng)用?！　RM9E系列微處理器的主要特點(diǎn)如下：★ 支持DSP指令集，適合于需要高速數(shù)字信號處理的場合。★ 支持VFP10浮點(diǎn)處理協(xié)處理器?！?大量使用寄存器，數(shù)據(jù)處理指令只對寄存器進(jìn)行操作，只有加載/ 存儲指令可以訪問存儲器，以提高指令的執(zhí)行效率。ARM為提高運(yùn)算速度，則采用兩位乘法的方法，根據(jù)乘數(shù)的2位來實(shí)現(xiàn)“加一移位”運(yùn)算 ；ARM高速乘法器采用328位的結(jié)構(gòu)，這樣，可以降低集成度（其相應(yīng)芯片面積不到并行乘法器的1/3）。在每一種異常模式中都有一組寄存器，供相應(yīng)的異常處理程序使用，這樣就可以保證在進(jìn)入異常模式時(shí)，用戶模式下的寄存器（保證了程序運(yùn)行狀態(tài)）不被破壞。CPSR（當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器）可以在任何處理器模式下被訪問。該地址空間的大小232個(gè)8位字節(jié)。因此ARM指令中還包括了多條協(xié)處理器指令，使用多達(dá)16個(gè)協(xié)處理器，允許將其他處理器通過協(xié)處理器接口進(jìn)行緊耦合；ARM還包括幾種內(nèi)存管理單元的變種，包括簡單的內(nèi)存保護(hù)到復(fù)雜的頁面層次?！? 通過跳轉(zhuǎn)指令，程序可以跳轉(zhuǎn)到特定的地址標(biāo)號處執(zhí)行，或者跳轉(zhuǎn)到特定的子程序處執(zhí)行。4 Bootloader的概念本文在實(shí)現(xiàn)以及驗(yàn)證上都以開放源代碼的linux為操作系統(tǒng)，因此，在眾多舉例以及圖表描述中，多以linux系統(tǒng)為例子。但從最終用戶的角度看，bootloader的作用永遠(yuǎn)就是用來加載操作系統(tǒng)，而并不存在所謂的啟動加載模式與下載工作模式的區(qū)別。（2）初始化串口（可選，推薦）：bootloader應(yīng)該要初始化以及使能至少一個(gè)串口，通過它與控制臺聯(lián)系進(jìn)行一些debug的工作；甚至與PC通信。每個(gè)都是由具有8字長的行組成。在設(shè)計(jì)時(shí)，我們將bootloader分為兩個(gè)階段：階段1和階段2。（1）定義CPU工作模式為管理模式，工作狀態(tài)為ARM狀態(tài)并且關(guān)閉普通中斷(IRQ)和快速中斷(FIQ)。 memset ((void *) mem_malloc_start, 0, mem_malloc_end mem_malloc_start)。 char tmp[64]。 /* get the devices list going. */ （6） 進(jìn)入命令循環(huán)，通過調(diào)用“main_loop()”函數(shù)，接受用戶命令，做出相應(yīng)的響應(yīng)。參考文獻(xiàn)[1] 譚浩強(qiáng). C語言程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社, 2007[2] 張茹,孫松林,[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社, 2006[3] [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社, 2010[4] 李善平,劉文峰,[M].北京：清華大學(xué)出版社, ～139[5] [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社, ～87[6] 王黎明,陳雙嬌,閆曉玲,史毓達(dá),[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社, ～453[7] 聶俊航,邱 [J].微處理機(jī)，～84[8] amp。由于時(shí)間的限制，實(shí)現(xiàn)的bootloader，擴(kuò)展功能僅局限于上面所提及的。 if (s) s = (*e) ? e + 1 : e。 ulong reg。 mem_malloc_end = dest_addr + CFG_MALLOC_LEN。綜合起來，整個(gè)bootloader的實(shí)現(xiàn)流程可以如下圖所示： stage1 圖 stage2Flash啟動過程中的函數(shù)調(diào)用流程： 圖 Bootloader的具體實(shí)現(xiàn) 從本節(jié)開始介紹本課題的bootloader的具體代碼實(shí)現(xiàn)。在后面篇幅介紹具體bootloader的實(shí)現(xiàn)時(shí)，基本就根據(jù)以上流程進(jìn)行開發(fā)。ARM920T實(shí)現(xiàn)了MMU，AMBA BUS和Harvard高速緩沖體系結(jié)構(gòu)構(gòu)。 對于ARM bootloader的一些共同特性，理論上只局限于bootloader的基本功能，因?yàn)閿U(kuò)展功能眾多，可以有串口、USB、以太網(wǎng)接口、IDE、CF等，無法進(jìn)行歸納與總結(jié)。從固態(tài)存儲設(shè)備上啟動的bootloader大多數(shù)是二階段的啟動過程，也即啟動過程可以分為stage 1和stage 2兩部分。對于本課題來說，最終的bootloader也必須在具體的系統(tǒng)上運(yùn)行起來。 ARM體系的異常中斷 在ARM體系中通常有以下3種方式控制程序的執(zhí)行流程：★ 在程序正常執(zhí)行過程種，每執(zhí)行一條ARM指令，程序計(jì)數(shù)器寄存器（PC）的值加4個(gè)字節(jié)；每執(zhí)行一條Thumb指令，程序計(jì)數(shù)器寄存器的值加2個(gè)字節(jié)。它既可以是立即數(shù)，也可以是邏輯運(yùn)算數(shù)，使得ARM指令可以在讀取數(shù)值的同時(shí)進(jìn)行算術(shù)和移位操作。 ARM存儲系統(tǒng)這里僅僅介紹ARM編程模型中與存儲系統(tǒng)相關(guān)的一些概念。也就是說，對于ARM指令集來說，PC指向當(dāng)前指令的下兩條指令的地址。這種體系結(jié)構(gòu)可以使操作系統(tǒng)控制整個(gè)系統(tǒng)的資源。2. 桶形移位寄存器：ARM采用了3232位的桶形移位寄存器，這樣可以使在左移/右移n位、環(huán)移n位和算術(shù)右移n位等都可以一次完成。到目前為止，RISC體系結(jié)構(gòu)也還沒有嚴(yán)格的定義，一般認(rèn)為，RISC體系結(jié)構(gòu)應(yīng)具有如下特點(diǎn)：★ 采用固定長度的指令格式，指令歸整、簡單、基本尋址方式有2～3種?！?支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。 （3）ARM9E微處理器系列ARM9E系列微處理器為可綜合處理器，使用單一的處理器內(nèi)核提供了微控制器、DSP、Java應(yīng)用系統(tǒng)的解決方案，極大的減少了芯片的面積和系統(tǒng)的復(fù)雜程度。★ 對操作系統(tǒng)的支持廣泛，包括Windows CE、Linux、Palm OS等。嵌入式微處理目前主要有Am186/8386EX、SC400、Power PC、MIPS、ARM系列等。特別是采用ARM技術(shù)IP核的各種微處理器遍及各類產(chǎn)品市場。s embedded microprocessors occupy its leading reason is mainly that it39。它并不是最近出現(xiàn)的新技術(shù)，只是隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微控制芯片功能越來越強(qiáng)大，而嵌入微控制芯片的設(shè)備和系統(tǒng)越來越多，從而使得這種技術(shù)越來越引人注目。 Bootloader目 錄摘 要 IABSTRACT II1 緒言 1 研究背景 1 主要研究工作 2 主要內(nèi)容 22 ARM處理器簡介 3 ARM處理器 3 ARM處理器介紹 3 ARM處理器的優(yōu)勢 7 RISC指令集 7 低功耗 83 ARM體系結(jié)構(gòu)介紹 10 ARM core描述 10 ARM處理器工作狀態(tài)及模式 11 ARM處理器模式 11 ARM寄存器組介紹 12 ARM存儲系統(tǒng) 15 ARM指令集介紹 16 ARM體系的異常中斷 17 ARM最小系統(tǒng)描述 194 Bootloader的概念 20 Bootloader的基本概念 20 Bootloader的操作模式 21 Bootloader的概念擴(kuò)展 21 ARM Bootloader的共性 225 Bootloader的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 24 課題研究的平臺環(huán)境 24 硬件平臺 24 軟件環(huán)境以及軟件開發(fā)工具 25 Bootloader的總體設(shè)計(jì) 26 階段設(shè)計(jì) 26 地址規(guī)劃設(shè)計(jì) 26 模式設(shè)計(jì) 27 Bootloader的具體實(shí)現(xiàn) 30 階段1的代碼實(shí)現(xiàn) 30 階段2的代碼實(shí)現(xiàn) 34 代碼的編譯 376 總結(jié)與展望 40參考文獻(xiàn) 41致 謝 421 緒言 研究背景隨著人民生活水平提高帶來巨大的消費(fèi)需求、信息化進(jìn)程的推進(jìn)、電信運(yùn)營業(yè)的發(fā)展，信息產(chǎn)業(yè)市場空間將得到進(jìn)一步拓展。目前，ARM芯片廣泛應(yīng)用于汽車電子、