NIOS软核处理器的Linux引导程序U-boot设计

e，对Linux引导有特别的支持；
　　
　　⑥单软件软件运行环境（hello.c）;
　　
　　⑦监控（minitor）命令集有读写I/O、内存、寄存器、外设测试功能等；
　　
　　⑧脚本语言支持（类似BASH脚本）；
　　
　　⑨支持watchDog,LCDlogo,状态指示功能等。
　　
　　本文着重介绍uClinux向Nios软核处理器移植过程中，U-boot的设计和实现。
　　
　　2U-boot的设计
　　
　　2.1bootloader的设计思想
　　
　　bootloader的设计除了依赖于CPU的体系结构外，它实际上也依赖于具体的嵌入式板级设备的配置。也就是说，对于两块不同的嵌入式板而言，即使它们是基于同一种CPU而构建的，要想让运行在一块板子上的bootloader程序也能运行在另一块板子上，通常也都需要修改bootloader的源程序。从本质上讲，它不属于操作内核，它是针对不同的CPU体系结构的，这一部分代码不具有可移植性。在移植操作系统时，这部分代码必须加以改写。
　　
　　bootloader引导加载程序是系统加电后运行的第一段软件代码。通过这段小程序，可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。在嵌入式系统开发中，bootloader还担任了与主机端通信的任务，它相当于一个“服务器”，不断监听从主机端传来的控制信息和数据信息，完成相应的操作。它担负着初始化硬件和引导操作系统的双重责任，也是在特定硬件平台上操作系统移植至关重要的一点。
　　
　　2.2Nios内核的U-boot设计方案
　　
　　在主机上建立开发环境的具体步骤：
　　
　　①建立Nios平台内核的头文件和连接；
　　
　　②建立实用程序集合；
　　
　　③建立Nios平台C编译器；
　　
　　④建立Nios平台的glibc库；
　　
　　⑤建立Nios平台C++编译器；
　　
　　⑥建立应用程序的开发和测试。
　　
　　所建立的开发环境结构图如图1所示。
　　
　　搭建完开发环境后，使用开发主机的并口为Nios开发板写入引导程序作为系统启动和管理Flash的bootloader，也就是U-boot。该工具能为Nios平台提供引导功能，并且能够支持网络通信，调试和简单的Flash文件系统，也是CPU开机后执行的第一个程序，它的任务是将操作系统内核（压缩的或非压缩的）装载到内核要求的地址中，然后让出控制权。
　　
　　Nios处理器允许操作系统改变内核时钟，以方便内存对于时间的处理，所以U-boot的第一个任务就是配置处理器的时钟，并进行内存存取设置。一旦内存可以使用，就开始初始化相应的堆栈。内存初始化完成后，U-boot能使处理器上的串口中断处理，以允许开发板通过串口与开发环境通信。此后，U-boot还必须完成三个基本工作：
　　
　　*禁用MMU（MemoryManagementUnit）;
　　
　　*寄存器（CPU寄存器）r0置零；
　　
　　*寄存器R1置相应的Nios体系结构代码。
　　
　　完成这些后，U-boot的工作就完成了，可以通过用户命令或者系统自动执行下一步，U-boot将跳至内存中内核代码开始处，开始启动内核。流程图如图2所示。
　　
　　3Nios内核的U-boot实现
　　
　　为了达到将U-boot移植到Nios平台上的目的，我们进行以下操作。
　　
　　①在makefile文件和makeallscript里增加一项设置选择，仿照已经存在的那些例子。
　　
　　②建立一个存放开发板代码的目录，增加所需要的文件。在这个目录里，至少有“makefile”,“nios.c“,"flash.c""u-boot.lds"。
　　
　　③为开发板建立一个新的设置文件：include/configs/nios.h。
　　
　　④如果移植U-boot到一个新的CPU，还需要建立一个放置CPU代码的目录。
　　
　　⑤运行makenios_config。
　　
　　⑥运行m
　　
　　
　　
　　ake，获得一个U-boot.srec的文件并安装到目标系统。
　　
　　⑦调试并解决可能产生的问题。
　　
　　当然，在修

《NIOS软核处理器的Linux引导程序U-boot设计(第2页)》