【正文】 以后，應該能夠有更多的支持，例如：簡單的tftp協(xié)議；支持一些擴展存儲卡（例如MMC卡，CF卡）的支持；以及對應的一些文件系統(tǒng)的支持（TFS，F(xiàn)AT等）。 }endif } devices_init ()。 char *s, *e。 mem_malloc_brk = mem_malloc_start。 階段1的代碼實現(xiàn)。 Bootloader的總體設計 階段設計在前面的章節(jié)中，已經介紹過bootloader的啟動可以是分階段的。這一結構具有獨立的16KB指令 Cache和16KB數(shù)據(jù)Cache。 對于一個ARM系統(tǒng)來說，本質上，bootloader作為引導與加載內核鏡像的“工具”，在實現(xiàn)上，必須提供以下幾個功能，更確切地說，必須做到以下幾點：（1）初始化RAM（必需）：bootloader必須能夠初始化RAM，因為將來系統(tǒng)要通過它保存一些Volatile數(shù)據(jù)，但具體地實現(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，可以了解一個基本的ARM最小系統(tǒng)通常包括以下幾個部分：★ 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：供各種設備提供中斷服務★ 串口★ GPIO控制模塊：供各種外設以及系統(tǒng)擴充使用對于一些復雜系統(tǒng)，還可以有更多的功能性模塊，特別是隨著網(wǎng)絡通信的發(fā)展，ARM系統(tǒng)中包括了更多的通訊控制模塊。整個過程是按順序執(zhí)行?！? 協(xié)處理器的作用 ARM內核可提供協(xié)處理接口，通過擴展協(xié)處理器完成更加復雜的功能。（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。當應用程序發(fā)生異常中斷時，處理器進入相應的異常模式。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的DSP處理能力，很適合于那些需要同時使用DSP和微控制器的應用場合。★ 指令系統(tǒng)與ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列兼容，便于用戶的產品升級。其中，ARM是一種近年來在嵌入式系統(tǒng)中有著強大影響力的微處理器設計商和制造商，ARM的設計非常適合與小的電源供電系統(tǒng)。ARM技術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)設計說明書 系統(tǒng)引導程序（Bootloader）的設計與實現(xiàn) 系 、 部： 計算機與信息科學系 學生姓名： 指導教師： 職稱 專 業(yè)： 計算機科學與技術 班 級： 完成時間： 2011年6月3日 43 / 49摘 要隨著移動設備的流行和發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經成為一個熱點。 ARM。世界上幾乎所有的主要半導體廠商都生產基于ARM體系結構的通用芯片，如TI，Motorola，Intel，NS，Ateml，Philips，SAMSUNG等。特別是，隨著近年來，微處理器結構由RISC（精簡指令集）全面取代傳統(tǒng)的CISC（復雜指令集），因為ARM是著名的RISC的擁護者。 ★ 主頻最高可達130MIPS，高速的運算處理能力能勝任絕大多數(shù)的復雜應用?！　RM9E系列微處理器的主要特點如下：★ 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為提高運算速度，則采用兩位乘法的方法，根據(jù)乘數(shù)的2位來實現(xiàn)“加一移位”運算 ；ARM高速乘法器采用328位的結構，這樣，可以降低集成度（其相應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，供相應的異常處理程序使用，這樣就可以保證在進入異常模式時，用戶模式下的寄存器（保證了程序運行狀態(tài)）不被破壞。CPSR（當前程序狀態(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16個協(xié)處理器，允許將其他處理器通過協(xié)處理器接口進行緊耦合；ARM還包括幾種內存管理單元的變種，包括簡單的內存保護到復雜的頁面層次。★ 通過跳轉指令，程序可以跳轉到特定的地址標號處執(zhí)行，或者跳轉到特定的子程序處執(zhí)行。4 Bootloader的概念本文在實現(xiàn)以及驗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應該要初始化以及使能至少一個串口，通過它與控制臺聯(lián)系進行一些debug的工作；甚至與PC通信。每個都是由具有8字長的行組成。在設計時，我們將bootloader分為兩個階段：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） 進入命令循環(huán)，通過調用“main_loop()”函數(shù)，接受用戶命令，做出相應的響應。參考文獻[1] 譚浩強. C語言程序設計[M].北京：清華大學出版社, 2007[2] 張茹,孫松林,[M].北京：北京郵電大學出版社, 2006[3] [M].北京：北京航空航天大學出版社, 2010[4] 李善平,劉文峰,[M].北京：清華大學出版社, ～139[5] [M].北京：北京航空航天大學出版社, ～87[6] 王黎明,陳雙嬌,閆曉玲,史毓達,[M].北京：北京航空航天大學出版社, ～453[7] 聶俊航,邱 [J].微處理機，～84[8] amp。由于時間的限制，實現(xiàn)的bootloader，擴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bootloader的實現(xiàn)流程可以如下圖所示： stage1 圖 stage2Flash啟動過程中的函數(shù)調用流程： 圖 Bootloader的具體實現(xiàn) 從本節(jié)開始介紹本課題的bootloader的具體代碼實現(xiàn)。在后面篇幅介紹具體bootloader的實現(xiàn)時，基本就根據(jù)以上流程進行開發(fā)。ARM920T實現(xiàn)了MMU，AMBA BUS和Harvard高速緩沖體系結構構。 對于ARM bootloader的一些共同特性，理論上只局限于bootloader的基本功能，因為擴展功能眾多，可以有串口、USB、以太網(wǎng)接口、IDE、CF等，無法進行歸納與總結。從固態(tài)存儲設備上啟動的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，程序計數(shù)器寄存器（PC）的值加4個字節(jié)；每執(zhí)行一條Thumb指令，程序計數(shù)器寄存器的值加2個字節(jié)。它既可以是立即數(shù)，也可以是邏輯運算數(shù)，使得ARM指令可以在讀取數(shù)值的同時進行算術和移位操作。 ARM存儲系統(tǒng)這里僅僅介紹ARM編程模型中與存儲系統(tǒng)相關的一些概念。也就是說，對于ARM指令集來說，PC指向當前指令的下兩條指令的地址。這種體系結構可以使操作系統(tǒng)控制整個系統(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位和算術右移n位等都可以一次完成。到目前為止，RISC體系結構也還沒有嚴格的定義，一般認為，RISC體系結構應具有如下特點：★ 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核提供了微控制器、DSP、Java應用系統(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IP核的各種微處理器遍及各類產品市場。s embedded microprocessors occupy its leading reason is mainly that it39。它并不是最近出現(xiàn)的新技術，只是隨著微電子技術和計算機技術的發(fā)展，微控制芯片功能越來越強大，而嵌入微控制芯片的設備和系統(tǒng)越來越多，從而使得這種技術越來越引人注目。 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體系結構介紹 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的概念擴展 21 ARM Bootloader的共性 225 Bootloader的設計與實現(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的總體設計 26 階段設計 26 地址規(guī)劃設計 26 模式設計 27 Bootloader的具體實現(xiàn) 30 階段1的代碼實現(xiàn) 30 階段2的代碼實現(xiàn) 34 代碼的編譯 376 總結與展望 40參考文獻 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需求、信息化進程的推進、電信運營業(yè)的發(fā)展，信息產業(yè)市場空間將得到進一步拓展。目前，ARM芯片廣泛應用于汽車電子、