原创 Redboot修改实例

 2010-1-26 10:23  1468 2 2 分类: MCU/ 嵌入式

作者：李智敏,华清远见嵌入式学院讲师。

在通常情况下，嵌入式开发中都需要对bootload部分的代码进行修改，以适应实际的需求。本文以redboot为例，说明了如何修改redboot源码以使其具备

1. 启动时提供LOGO图片显示
        2. 为实现量产，在命令行下提供自动配置网络的命令autoconfig
        3. 为实现量产，在命令行下提供自动更新文件的命令update
        4. 为实现量产，在命令行下提供自动配置脚本的命令autoexec

Redboot适用的运行环境为基于ARM架构的硬件环境，包括

运行环境见表3.1。

表3.1

Redboot是Red Hat公司开发的一个独立运行在嵌入式系统上的BootLoad程序，是目前比较流行的一个功能强大、可移植性好的BootLoad。

Redboot是一个采用eCos开发环境开发的应用程序，并采用了eCos的硬件抽象层作为基础，但它完全可以脱离eCos环境运行，并用来引导人和其他的嵌入式操作系统，如Linux、WinCE等。

eCos实现系统可配置机制的核心就在于它是由许多个组件构成，包括调度内核组件、硬件抽象层、文件系统组件、网络协议栈等，用户可以根据不同的需求选择组件，并对一些特定的配置选项进行设置，就可以构造出满足特定应用需求的系统。

所有的组件都在组件库中，组件库其实是一个包含了eCos所有系统组件的文件夹，其路径对应于“/eCos-2.0/packages”，该目录的内容如下所示

☆    compat
                包含支持与POSIX和uITRON3.0标准兼容的组件文件包
        ☆    cygmon
                生成Cygmon调试监视器的配置文件包
        ☆    devs
                eCos支持的所有外部设备驱动，如串口、以太网等
        ☆    error
                包含各种常见的错误和状态描述代码，便于系统调试时报告错误和状态
        ☆    fs
                包含ROM和RAM文件系统包
        ☆    hal
                包含所有硬件抽象层的目标硬件配置文件包
        ☆    infra
                包含系统定义的基本结构，如数据类型、宏定义、系统启动方式选择
        ☆    io
                I/O子系统文件包，建立在外部设备驱动上层从而与特定硬件无关
        ☆    isoinfra
                包含的文件包提供支持ISO标准C库和兼容POSIX标准的接口
        ☆    kernel
                提供eCos内核功能的配置文件包
        ☆    language
                包含ISO的C库和math库
        ☆    net
                提供TCP/IP协议栈支持的文件包
        ☆    redboot
                包含生成Redboot调试监视器的配置文件包
        ☆    services
                包含提供动态内存分配和文件压缩与解压功能的库文件

与硬件相关的文件按照如上所述，分别对应以下的子目录：
        “/eCos-2.0/packages/hal/arm”：Architectur HAL
        “/eCos-2.0/packages/hal/arm/arm9”：Variant HAL
        “/eCos-2.0/packages/hal/arm/arm9/ep93xx”：Platform HAL

为了实现本文开头的四项特殊功能，需要修改eCos中的部分代码。修改的文件为：
        “/eCos-2.0/packages/hal/arm/arm9/ep93xx/v2_0/src/ep93xx_misc.c”
        “/eCos-2.0/packages/redboot/v2_0/src/flash.c”
        “/eCos-2.0/packages/redboot/v2_0/src/io.c”
        “/eCos-2.0/packages/redboot/v2_0/src/main.c”

ep93xx_misc的修改

在本例中，开发平台上添加了一块FPGA芯片，通过该FPGA实现了对LCD的控制，因此对于raster的初始化过程有所不同。

该部分的修改，主要目的是提供“启动时提供LOGO图片显示”的功能。

增加__FPGA_LCD__宏定义
增加_RASTER_宏定义

_RASTER_ 完成Raster设置并且显示开机界面。
_ FPGA_LCD _ 完成FPGA设置并且显示开机界面。

Raster:
        initRaster用来初始化LCD controller
        LCD 界面定制在Nor Flash Address 0x60DC0000
        Copy Kernel 到指定Address, Copy zImage 到0x800000(SDRAM Address)

FPGA:
        1. check chip 分区是否存在
        2. 如果存在则Copy logo and chip 到指定地址。
        3. 初始化FGPA。
        4. 显示开机界面。
        5. Copy Kernel 到指定地址。

初始化FPGA流程：

1． Config相关GPIO
               a)    GPIO 0-7===D0~D7为输出
               b)    GPIO 9,11,12===PROG_B,CSI_B,CCLK为输出 8,10===DONE,INIT_B为输入
         2． Clear相关SDRAM
               a)    set prog_b low to clear the config data
               b)    start the config process
               c)    ready to read the init_b status
        3．写Chip.bin
        4．显示logo

SDRAM write流程如下图所示：

1. 根据cpu_buffer的使用情况，将准备写入SDRAM的数据，先存入cpu_buffer中。
        2. 然后需要依次配置ADDR1、ADDR0、CONTROL_REG。
        3. cpu_sdram_cmdgen会根据以上寄存器的设置，将cpu_buffer中的数据发送至arbiter，后存入SDRAM.
        4. 数据请求完成后，cpu_sdram_cmdgen会将CONTROL_REG.ACT自动清除。
        5. CPU可以通过查询CONTROL_REG.ACT位，得知当前写入SDRAM数据的操作是否完成。
        6. 写SDRAM步骤实例如下

    a) write (16'h00F0, 16'haaaa);
            b) write (16'h00F1, 16'hbbbb);
            c) write (16'h00F2, 16'hcccc);
            d) write (16'h00F3, 16'hdddd);
            e) write (16'h00F4, 16'heeee);
            f) write (16'h00F5, 16'hffff);
            g) write (16'h00F6, 16'h5555);
            h) write (16'h00F7, 16'h6666);
            i) write (16'h00F8, 16'h9999);
            j) write (16'h00F9, 16'h7777);
            k) write (16'h00Fa, 16'h8888);
            l) write (16'h00Fb, 16'h4444);
            m) write (16'h00Fc, 16'h3333);
            n) write (16'h00Fd, 16'h2222);
            o) write (16'h00Fe, 16'h1111);
            p) write (16'h00Ff, 16'h0000);
            以上16条命令将16个16bit的数据分别存入cpu_buffer的地址0xF0~0xFF。

    q) write (16'hf002, 16'h3c3f);
            r) write (16'hf001, 16'hffff);
            以上两条命令将CPU_BUFFER_OFFSET设为0xF0，将SDRAM_ADDR (SDRAM_ADDR_H, SDRAM_ADDR_L)设置为0x3FFFFF。

s) write (16'hf000, 16'h0073);
将CPU_BURST_LENGTH设置为7(实际写入为8)，CPU_RW为“1”表示当前操作为写SDRAM，ACT为“1”表示立即启动当前操作。

t) read (16'hf000);
读取CONTROL_REG的数值，当ACT为“0”时，表示之前存入cpu_buffer 0xF0~0xFF的16个16bit的数据，已经被写入SDRAM中起始地址为“0x3FFFFF”的连续的8个地址中（SDRAM的数据宽度为32bit）。

main.c的修改

这一部分的修改主要目的是为了提供三条控制台命令“autoconfig”“update”“autoexec”。

增加命令

RedBoot_cmd("autoconfig",
                                "autoconfig"
                                "",
                                do_autoconfig);
        RedBoot_cmd("update"
                                "update",
                                "",
                                do_update);
        RedBoot_cmd("autoexec",
                                "autoExec",
                                "",
                                do_autoexec);

增加函数：
        void do_autoconfig(int argc, char *argv[])
        void do_update(int argc, char *argv[])
        void do_autoexec(int argc, char *argv[])

增加全局变量
        configFlag
        updateFlag
        execFlag

函数do_autoconfig()的主要内容
        1. 设置configFlag为True
        2. 调用fconfig –i
        3. set Run script at boot is false
        4. set Use BOOTP for network configuration: false
        5. set Gateway IP address
        6. set Local IP address
        7. set Local IP address mask
        8. Default server IP address
        9. set DNS server IP address
        10. eth0 network hardware address
        11. set GDB connection port
        12. 设置configFlag为Flash

函数do_update()的主要内容
        1. 设置updateFlag为True
        2. 调用fconfig -i
        3. 初始化Flash
        4. 更新zimage 到 /dev/mtdblock2
        5. 更新root 到 /dev/mtdblock2
        6. 更新usr 到 /dev/mtdblock2
        7. 更新config 到 /dev/mtdblock2
        8. 更新chip 到 /dev/mtdblock2
        9. 更新logo 到 /dev/mtdblock2
        10. 设置updateFlag为Flash

函数do_autoexec()的主要内容
        1. 设置execFlag为True
        2. 调用fconfig -i
        3. set Run script at boot is true
        4. set Use BOOTP for network configuration: false
        5. set Gateway IP address
        6. set Local IP address
        7. set Local IP address mask
        8. Default server IP address
        9. set DNS server IP address
        10. eth0 network hardware address
        11. set GDB connection port
        12. 设置execFlag为Flash

完成以上工作后，再对flash.c，io.c进行相关修改便可生成redboot可执行文件。注意，编译Redboot代码时最好使用arm-elf-gcc。

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