Vxworks在OMAP L137上的移植笔记(2) ——低级引导

raystar_csc

要跑操作系统免不了需要bootloader，我理解吧，bootloader这类的东西就是为操作系统准备一个好的启动环境，把什么内存啊、 网络都初始化好，让操作系统能够快乐的启动起来。嵌入式系统的硬件环境千变万化，嵌入式工程师常常要面对一个全新的硬件环境，而一个软件系统，往往就像一辆汽车，起步时是最艰难的，起步的好，各方面都初始化的合适，往后的运行就爽歪歪，否则，可能开了两步就熄火了。软件系统的起步就是bootloader，为了能够方便开发，使bootloader与操作系统分离，各公司、组织开发了许多bootloader，比如什么Windows里面用的ntloader、Linux桌面版用得比较多的grub、以及嵌入式系统里面的bootRom、redBoot和现在大红大紫的uboot。我们这篇文章因为要移植Vxwork，其配套的bootRom以后再弄，先尝试uboot的方式吧。

1. 现在就正式开始引导过程，单片机、微机系统这些基础课程里面我了解到，CPU通电后会从地址0开始执行代码。这个过程在不同的处理器架构中会略有不同，但是思路是一致的。CPU通电后，一切都是新的，它也不知道该干什么，所以只能从0开始执行。那么这个0地址在物理上是对应什么呢，这里就要提到存储器的一点知识了。首先，0地址在RAM的话肯定没问题，CPU读取、执行就OK了，但是成品系统代码肯定要存在非易失的存储器上，这就要用到FLASH，FLASH有很多种，一般用得比较多的就是NOR FLASH、NAND FLASH还有SPI FLASH，他们都有各自的历史和特点，有兴趣的可以看看。其中NOR的特点是接口简单，可以像RAM那样用，同时不容易出错。而NAND的特点是读写速度快，但是接口复杂，不能直接寻址，并且可能会出现坏块，所以需要运用ECC校验技术，总的一个字：烦！SPI FLASH就跟不靠谱了，尽然是串行传输数据，那就注定更加不能直接寻址了。所以这三种FLASH里面只有NOR FLASH上可以直接跑代码，也就是CPU可以直接从NOR FLASH取指令、执行；其他两种FLASH都做不到这一点。针对这个问题，一般有两种思路，一是用ROM或者NOR FLASH固话一段程序，执行引导任务，把uboot什么的之类加载到RAM里面再跑；另外就是像一些2410那样，上电时自动把NAND的前4K数据拷贝到RAM，再从RAM开始跑。
2. OMAP采用的是前者的方式，在片内的ROM中固化了一个D800K00x系列的RBL（ROM bootloader），然后它会搜索每个FLASH块的第一个Page，如果在这个Page上找到一个Magic Number,会根据这个Magic Number来做出相应的引导动作，例如加载一个UBL（User Bootloader）。在OMAP L137中，由于上电后ARM还处于休眠状态，需要DSP来将其唤醒，所以RBL需要先加载一个DSP上跑的UBL，其中初始化内存、激活ARM，最后开始原地踏步；ARM上电后会从一个默认片内RAM地址开始跑程序，它把uboot这样的高级bootloader加载到片外RAM（片内的太小放不下），再从相应地址开始跑。这样一个过程里，要开发DSP的UBL，ARM的UBL，以及uboot这三级bootloader，UBL代码的模板可以从OMAP L137的PSP（Plateform Support Package）中获取。虽然从模板出发只要做很少的修改，但是还是显得很麻烦。看这个图可能会清楚点：
3. 为了省事，TI推出了一种AIS机制（Application Image Script），并且有专门的一套工具，D800K00x AISGen，以及raw2coff.exe.这套工具用图形化的方式生成一个镜像，里面包含了上述所有的功能。只要将uboot或者其他bootloader的elf镜像经过raw2coff转化，再用AISGen生成AIS镜像，烧入到OMAP L137的NAND FLASH即可。参考http://focus.ti.com/lit/an/sprab04f/sprab04f.pdf 补充一下：L137的FLASH烧写也挺麻烦的，有个专门的程序，在DSP上面跑的，一般EVM和DEC的开发包里有，叫做nandwrite，在CCS里面加载运行后会弹出对话框，提示输入镜像路径（真神啊！）。

这样前期的引导就算折腾完了，下一篇再说uboot吧。

以下是乱七八糟的参考资料：

http://e2e.ti.com/support/dsp/omap_applications_processors/f/42/t/53274.aspx

http://hi.baidu.com/%D4%C6%D6%D0%F3%EF614/blog/item/d630e7c11b5762db38db4965.html

http://www.seeddsp.com/service/bbs/archiver/?tid-43102.html

http://www.tichinese.com/College/Training/DSP/201003/3826.html

http://www.tichinese.com/College/Training/DSP/201003/3824.html

http://processors.wiki.ti.com/index.php/Restoring/Flashing_OMAP-L137_Bootloaders