【正文】 最近的一種趨勢是一個(gè)功能強(qiáng)大的嵌入式系統(tǒng)通常需要一種操作系統(tǒng)來給予支持，這 種操作系統(tǒng)是已經(jīng)成熟并且穩(wěn)定的 ,可以是嵌入式的 Linux， WINCE 等等。它對軟硬件的體積大小、成本、功耗和可靠性都提出了嚴(yán)格的要求。 作者簽名： 日 期： II 摘 要 隨著移動(dòng)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)。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了 謝意。 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) I 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。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。嵌入式系統(tǒng)的功能越來越強(qiáng)大，實(shí)現(xiàn)也越來越復(fù)雜，隨之出現(xiàn)的就是可靠性大大降低。 相應(yīng)地，這也給處理器提出了要求。究其原因，它的 以 精簡指令構(gòu)架為主又不放棄與復(fù)雜指令平衡的設(shè)計(jì)，使得在獲得高性能的同時(shí)又能做到低功耗。Bootloader 是嵌入式系統(tǒng)中執(zhí)行在內(nèi)核操作系統(tǒng)前的一段代碼，它的基本作用就是加載內(nèi)核鏡像。 關(guān)鍵詞 ： 嵌入式系統(tǒng) 。 Bootloader III ABSTRACT With the popularity of mobile devices and development of embedded systems has bee a hot is not a recent emergence of new technology, but with the microelectronics and puter technology, more and more microcontrol chip functions, and embedded microcontroller chip devices and systems more and more, making this technology moreand more volume of its hardware and software size, cost, power consumption and reliability have made stringent powerful embedded systems to achieve more and more plex, the resulting reliability is greatly more recent trend is a powerful embedded systems usually require an operating system to support this operating system is already mature and stable, can be embedded Linux, WINCE and so on. Accordingly, it also made a request to the , many semiconductor manufacturers are producing generic architecture based on ARM microprocessing chip, ARM technology has in today39。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。 Bootloader IV 目 錄 摘 要 .................................................. I ABSTRACT .............................................. III 1 緒言 ................................................. 1 研究背景 ......................................... 1 主要研究工作 ...................................... 2 主要內(nèi)容 ......................................... 2 2 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 ...................................... 8 3 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(chǔ)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 ................................ 19 4 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 ........................... 22 5 Bootloader 的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) .............................. 24 課題研究的平臺(tái)環(huán)境 .............................. 24 硬件平臺(tái) ................................... 24 V 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 ................................. 37 6 總結(jié)與展望 .......................................... 40 參考文獻(xiàn) ............................................... 41 致 謝 ................................................. 42 1 1 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。嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可剪裁來適應(yīng)系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用在信息終端、工業(yè)控制和信息 家電等領(lǐng)域。不同應(yīng)用對嵌入式軟件系統(tǒng)有不同的要求，并且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，這些要求也在不斷變化。特別地，現(xiàn)在對嵌入式軟件來說，都需要操作系統(tǒng)的支持。但是，當(dāng)系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜時(shí)，就需要一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)來支持，否則應(yīng)用軟件就會(huì)變得過于復(fù)雜，使開發(fā)難度過大，安全性和可靠性都 難以保證。針對嵌入式系統(tǒng)的各種微處理器遍布各個(gè)角落。 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。目前， ARM 芯片廣泛應(yīng)用于汽車電子、保安設(shè)備、無線通信、智能手機(jī)等多個(gè)領(lǐng)域。 隨著嵌入式產(chǎn)品中高 端微處理器 ARM 的加入以及軟件上操作系統(tǒng)的支持，使得整個(gè)嵌入式系統(tǒng)擁有了完整的構(gòu)架。然而，如何進(jìn)行加載操作系統(tǒng)這個(gè)問題卻很少有人提出。 Bootloader 本身的功能就是引導(dǎo)與加載內(nèi)核鏡像。 2 主要研究工作 本文的題目盡管涉及到 ARM 系統(tǒng)，但是，由于 bootloader 的特殊性以及個(gè)別性，即 bootloader 與具體的處理器以及具體的硬件系統(tǒng)緊密聯(lián)系在一起，需要實(shí)際的完整硬件系統(tǒng)支持，而基于 ARM 920T 體系的芯片實(shí)在太多，每款芯片除了具有基本的 ARM 體系結(jié)構(gòu)的通性外，通常還具有各自獨(dú)特的特性，還需分別處理。 在實(shí)現(xiàn)過程中具體研究開發(fā)如下： ★ 選擇基于 ARM 920T 構(gòu) 架的 S3C2440A 芯片作為處理器，并以此構(gòu)建一套硬件開發(fā)系統(tǒng) ★ 與實(shí)際項(xiàng)目接軌，選擇 GNU 的 linux 作為系統(tǒng)的操作系統(tǒng) ★ 在上述軟硬件開發(fā)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)基于 S3C2440A 的 bootloader 的基本功能，即引導(dǎo)加載內(nèi)核鏡像的功能 ★ 在 ARM920T 的構(gòu)架基礎(chǔ)上在理論上擴(kuò)展到 ARM 系統(tǒng)，分析對于 ARM 系統(tǒng)， bootloader 實(shí)現(xiàn)的一些共性以及一些限制 ★ 分析對于實(shí)現(xiàn) bootload