嵌入式系统引导技术研究

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1、嵌入式系统引导技术研究

2、第1...　　嵌入式系统的启动代码一般由两部分构成：引导代码和操作系统执行环境的初始化代码。其中引导代码一般也由两部分构成：第一部分是板级、片级初始化代码，主要功能是通过设置寄存器初始化硬件的工作方式，如设置时钟、中断控制寄存器等，完成内存映射、初始化MMU等；第二部分是装载程序，其功能是将操作系统和应用程序的映像从只读存储器装载或者拷贝到系统的RAM中，并跳转到相应的代码处继续执行。操作系统执行环境的初始化代码主要由硬件抽象层HAL代码、设备驱动程序初始化代码和操作系统

3、执行体初始代码三部分构成。　　本文以摩托罗拉MPC860处理器和具有自主知识产权的操作系统CRTOSII为例，研究嵌入式系统引导程序的设计和实现技术。嵌入式软件的开发涉及调试模式和固化模式两种运行状态。调试模式主要解决如何在目标板上调试正确性未经验证的程序的问题；而固化模式主要解决如何引导已调试成功的程序的问题。相应地，引导代码的设计应针对两种模式分别进行。　　1调试模式的系统引导　　1．1调试模式引导代码的作用　　一个完整的嵌入式软件的解决方案大致包括四方面：①硬件平台配置初始化和系统引导代码

4、；②操作系统软件执行环境的初始化代码；③操作系统；④应用程序。　　在上述四方面中，引导代码是本研究中力求解决的问题。事实上，板级初始化、操作系统硬件抽象层、设备驱动程序三者整合到一起，就构成了嵌入式系统中BSP（板级支持包）的主体。BSP的代码与具体的目标板硬件设计相关，同时也与应用程序的设计要求相关，针对应用程序提出的不同要求，例如不同设备驱动程序、不同的中断源个数、不同的中断优先级安排、是否启用MMU机制等，BSP部分应作出相应的安排。上述第四部分的应用程序是建立在前三部分正确运行的基础上，

5、并需反复调试。　　由上述分析可知，BSP和应用程序代码的正确性通过一次的编写不能得到保证，需要经历“调试——修改——调试”反复的过程，因此需要建立一个可靠的调试环境。该环境建立的基础正是调模式下的引导代码。　　1．2引导代码的调试方法　　本研究实验采用一种称作BDM（BackgroundDebugMode）的OCD（OnChipDebuging）调试技术。BMD是由Motorola公司提供的一种硬件调试方法，类似于JTAG调试。它利用处理器提供的调试端口调试。MPC860采用一种特殊的BDM——

6、EPBDM，其运作相当于用处理器内嵌的调试模块接管中断及异常处理，用户通过设置调试许可寄存器（debugenableregister）指定哪些中断或异常发生后处理器直接进入调试状态，而不是操作系统的处理程序。进入调试状态后，内嵌调试模块向外部调试通信接口发出信号，通知一直在通信接口监听的主机调试器，然后调试器便可通过调试模块使处理器执行系统指令（相当于特权态）。由于专用的片级调试接口装置（BDI2000）的支持，不需要目标端配备相应的调试代理（Monitor）软件。　　500)this.styl

7、e.ouseg(this)">1．3调试模式引导代码实现　　调试模式引导代码的核心在于使用BDM协议解析微指令，通过调试接口向MPC860发送信号，初始化调试环境。由于MPC860采用RISC结构，所以初始化部分主要是设置处理器内部寄存器，这个过程包括三方面内容：　　（1）对处理器相关寄存器进行初始化：主要是关于处理器状态的寄存器（MSR、SRR1、SIUMCR等），中断、时钟相关模块（SYPCR、SCCR、PLPRCR、TBSCR等）。　　（2）对BDM调试端口的初始化：包括调试使能寄存器DE

8、R、支持指令断点的寄存器ICTRL等。　　（3）对片级、板级内存映射的初始化：包括内部内存映射寄存器IMMR，内存控制相关寄存器OR0～0R7、BR0～BR7等。它们主要功能是地址映射、片选信号选择、内存控制器选择（UMPA、UMPB、GPCM）。如果选择UPM，由于UPM控制采用微指令方式，而这些微指令根据内存的不同（SRAM、SDRAM、DRAM等），需要设计人员自行编写代码写入MPC860内部存储区相应位置。对于需要实时刷新的存储体（如SDRAM），还需设置刷新控制微指令。　　上述初始化代

9、码得以执行，一方面依赖于目标机MPC860提供的调试接口支持，另一方面也需要宿主机GDB的支持。对于宿主机系统，可能选择Linux，在其下配置GBD；也可以选择初始化的代码片断为：　　mpcbdmsprMDR=0x1FF77C35　　mpcbdmsprMDR=0xEFEABC34　　mpcbdmsprMDR=0x1FB57C35　　……　　而在接口初始化处理器，并且通过BDM接口将程序下载到RAM中去运行。实际应用环境中，Image必须被存储在非易失性存储器中，如Flash、EPROM等，本文选