引言

　　U-BOOT是德國DENX小組開發(fā)的用于多種嵌入式微處理器的引導加載程序，它是系統(tǒng)上電后運行的第一段程序代碼，用于初始化目標板硬件，為嵌入式操作系統(tǒng)提供目標板硬件配置信息，并裝載、引導和運行嵌入式操作系統(tǒng)等。U—BOOT支持網絡功能，在下載操作系統(tǒng)內核和大的文件系統(tǒng)時，比其它不支持網絡的引導加載程序速度更快、更方便。目前U—BOOT僅支持10M／100M的網絡功能，隨著科學技術發(fā)展，千兆網絡功能必將大量應用在嵌入式系統(tǒng)中。本文介紹了一種讓U—BOOT支持千兆網絡功能的方法，可以使U—BOOT功能更加強大，使用更加方便。

　　U—BOOT簡介

　　U—BOOT的全稱是Universal Boot Loader，它遵循GPL條款的開放源碼項目，支持多種處理器，如ARM、PowerPC、MIPS等，也支持Linux、VxWorks、QNX、RTEMS、ARTOS、LynxOS等嵌入式操作系統(tǒng)。

　　U-BOOT包含兩種不同的工作模式：啟動加載模式和下載模式。啟動加載模式也稱為自主模式，即U—BOOT從目標機上的某個固態(tài)存儲設備上將操作系統(tǒng)加載到RAM中運行，這種模式是U—BOOT的正常工作模式。下載模式就是在開發(fā)或生產過程中，U—BOOT通過網絡連接等通信手段從主機下載操作系統(tǒng)內核和文件系統(tǒng)等到目標機的RAM中，然后再寫到目標機上的FLASH類固態(tài)存儲設備中。U—BOOT允許用戶在這兩種工作模式間進行切換，系統(tǒng)啟動時會延時等待一段時間，如果這時用戶沒有按鍵，U—BOOT就默認進入啟動加載模式。



　　U—BOOT代碼采用一種高度模塊化的編程方式，可以很方便地在不同的硬件平臺上進行移植。U—BOOT下包含多個目錄，如圖1所示。其中BOARD目錄下存放了所有其支持的目標板子目錄，比如BOARD／SMDK2440/就是本文將要用到的目標板；COMMON目錄是與體系結構無關的文件，實現(xiàn)各種命令的C文件；CPU目錄存放了其支持的CPU類型，比如arm920t、mips、mpc8260和nios等，每個特定的子目錄中都包括cpu．c和interrupt．c、start．s；DRIVERS目錄存放了各種外設接口的驅動程序，其中就包含本文用到的千兆網絡的驅動程序；FS目錄存放了一些文件系統(tǒng)，U—BOOT現(xiàn)在支持cramfs、fat、fdos、jffs2和registerfs；net目錄存放的是與網絡有關的代碼，BOOTP協(xié)議、TFTP協(xié)議、RARP協(xié)議和NFS文件系統(tǒng)的實現(xiàn)，INCLUDE目錄存放了一些相關頭文件，還有對各種硬件平臺支持的匯編文件、系統(tǒng)的配置文件和對文件系統(tǒng)支持的文件。

　　硬件平臺

　　本文使用的硬件平臺是基于S3C2440A的開發(fā)板和基于非PCI千兆以太網控制芯片AX88180的嵌入式網卡，如圖2所示。S3C2440A是ARM920T核的16／32位RISC嵌入式微處理器，運行頻率高達500MHz，開發(fā)板上有64M NAND閃存、64M SDRAM；網卡由MAC芯片AX88180、PHY芯片88E1111、RJ45等電路組成；S3C2440A目標板與網卡之間采用目標板32位擴展總線相連接，在產品設計時也可以將這兩部分設計在同一塊板上。



　　驅動程序

　　在U-BOOT中嵌入千兆網絡功能需要設計千兆網卡驅動程序，并在U—BOOT中進行移植，在相應的硬件平臺上實現(xiàn)通過千兆網口下載等功能。網卡驅動程序主要由初始化程序eth_init(bd_t*bd)、關閉網絡設備程序eth_halt(void)、發(fā)送數據包程序eth_send(volatilevoid*packet，intlength)、接收數據包程序inteth_rx(void)等組成。初始化程序的工作主要是配置和初始化硬件，在初始化程序里可以完成對網絡控制芯片AX88180和PHY芯片的配置，比如將接口設置為1000Mbps、全雙工模式等。數據發(fā)送就是將上層協(xié)議打包好的數據放在發(fā)送數據緩沖區(qū)，然后由網卡發(fā)送到網絡上；數據接收就是在網卡接收到網絡傳來的數據包產生中斷后，從緩沖區(qū)將數據取出交給上層協(xié)議程序進行解包處理。中斷服務程序處理網卡發(fā)送數據包后、接收到數據包后產生的中斷以及PHY產生的中斷等。

　　網卡初始化程序如下：
int eth_init(bd_t*bd)

{

memset(&axlocal，0，sizeof(AX88180_PRIVATE))；

RESET_MAC；

DISABLE_INTERRUPT；

WRITE_MACREG(CMD，WAKEMOD)；

tmp16=bd->bi_enetaddr[1]；

macid0_val=(tmp16<<8) │ bd>bi_enetaddr[0]；

tmp16=bd->bi_enetaddr[3]；

macid1_val=(tmp16<<8)│ bd>bi_enetaddr[2]；

tmp16=bd->bi_enetaddr[5]；

macid2_val=(tmpl6<<8)│ bd>bi_enetaddr[4]；

WRITE_MACREG(MACID0，macid0_val)；

WRITE_MACREG(MACID1，macid1_val)；

WRITE_MACREG(MACID2，macid2_val)；

ax88180_PHY_initial()；

ax88180_meida_config()；

WRITE_MACREG(RXFILTER，DEFAULT_RXFILTER)；

INT TXRX VARIABLES；

READ_MACREG(ISR，tmp_regval)；

PRINTK(INIT_MSG,”ax88180；The interrupt status=0x％081x＼n”．tmp_regval)；

if(tmp_regval)

WRITE_MACREG(ISR，tmp_regval)；

WRITE_MACREO(CMD，RXEN │ TXEN │ WAKEMOD)；

return0；}

　　驅動移植

　　驅動移植是在基于S3C2440A硬件平臺的U—BOOT中添加驅動程序代碼和相關配置，具體如下：

　　1．在drivers／目錄中添加網口設備驅動程序ax88180．c和ax88180．h。

　　2．在lib_arm／board．C中相應位置(參考CS8900)添加如下代碼：

#ifdef CONFIG_DRIVER_AX88180

extern Void ax88180_get_enetaddr(uchar*addr)；

#endif

#ifdef CONFIG_DRIVER_AX88180

ax88180_get_enetaddr(gd一>bd>bi_enetaddr)；

#endif

3．在include/configs/smdk2440．h中相應位置(參考CS8900)添加如下代碼：

#define CONFIG_DRIVER_AX88180 1 #define AX88180_BASE

Ox08000000
　
　　4．最后在drivers／Makefile中加入ax88180．o，重新編譯生成U—BOOT即可。

　　結語

　　U-BOOT廣泛應用在嵌入式系統(tǒng)中，本文闡述的方法可以使U-BOOT功能更強大、使用更方便，文中介紹的硬件平臺給嵌入式系統(tǒng)千兆網絡功能的設計提供了一定的指導。本設計雖然基于S3C2440A平臺，對其它類似的系統(tǒng)也有很好的借鑒作用，本文介紹的方法已經在產品中得到應用，效果良好。