本文采用U-Boot构建嵌入式系统的引导加载程序,在对U-Boot的启动工作机理进行了简略分析后,针对基于AT91RM9200的目标板对U-Boot作了具体的修改和移植。应用结果表明,移植后的U-Boot在目标板上运行良好,可成功引导Linux内核。

基于AT91RM9200的U-Boot启动分析和移植

周庆松，史小军

东南大学电子科学与工程学院，南京 (210096)

E-mail：摘 要：本文采用U-Boot构建嵌入式系统的引导加载程序，在对U-Boot的启动工作机理进

行了简略分析后，针对基于AT91RM9200的目标板对U-Boot作了具体的修改和移植。应用结

果表明，移植后的U-Boot在目标板上运行良好，可成功引导Linux内核。

关键词：U-Boot；移植；内核；AT91RM9200；嵌入式系统

1．引言

Bootloader代码是芯片复位后进入操作系统之前执行的一段代码，主要用于完成由硬件启

动到操作系统启动的过渡[1]。一般，Bootloader基于特定硬件平台实现，不但依赖于CPU的体

系结构，而且依赖于嵌入式系统板级设备的配置，因此需要修改源码来适合具体的嵌入式板

级设备。

本文基于AT91RM9200的嵌入式目标板和U-Boot源码资源，分析了U-Boot的启动过程，介

绍了U-Boot的移植方法和具体操作，最后讲述如何引导内核启动。

2．U-Boot简介

U-Boot，全称Universal Boot Loader，是遵循GPL条款的开放源码项目。他支持PowerPC、

ARM、X86、MIPS等体系结构的上百种开发板；并且支持多种嵌入式操作系统内核，如Linux、

NetBSD, VxWorks, QNX, RTEMS, ARTOS, LynxOS；具有较高的可靠性和稳定性，已经成为功

能最多、灵活性最强并且开发最积极的开放源码Bootloader。作为通用的BootLoader，U-Boot

可以方便的移植到其他硬件平台上[2]。

U-Boot移植一般都是针对嵌入式目标板的硬件资源，主要是CPU、FLASH 和SDRAM等情

况，以尽可能一致的原则，在U-Boot源码中，找到一个与目标板为同一个或同一系列处理器

的目标板模板，在此基础上再针对具体开发板对程序作相应的修改，比如不同型号存储芯片

的初始化等。这里笔者选用U-Boot 1.1.2版本，该版本支持基于at91rm9200的处理器配置，并

提供了一个目标板模板，即U-Boot源码下的board/at91rm9200dk模板。

3．U-Boot启动分析

在具体移植之前，先来了解一下U-Boot启动过程。U-Boot启动过程可以分成3个阶段[3]。

(1) 在Flash中运行汇编程序，进行基本硬件初始化，并将Flash中的启动代码复制到SDRAM中，

同时创造环境准备运行C程序；

汇编程序start.s是U-Boot启动后执行的第一个程序，它位于cpu/at91rm9200中，链接脚本

board/at91rm920dk/u-boot.lds决定U-Boot的入口函数位于该程序中。上电后，处理器首先执行

该程序，具体工作流程如图1所示。

(2) 跳转到SDRAM中执行，对硬件进行初始化,并向显示终端输出启动信息；

start_armboot是U-Boot执行的第一个C语言函数，它位于lib_arm/board.c中，主要完成

系统初始化工作，进入主循环，处理用户输入的命令。 具体工作流程如图2所示。

全局变量结构体gd主要用来保存开发板信息、终端存在标志位、环境变量结构体起始地

本文采用U-Boot构建嵌入式系统的引导加载程序,在对U-Boot的启动工作机理进行了简略分析后,针对基于AT91RM9200的目标板对U-Boot作了具体的修改和移植。应用结果表明,移植后的U-Boot在目标板上运行良好,可成功引导Linux内核。

址、环境变量校验标志位、frame buffer 基地址等。它是指向gd_t结构体的指针，gd_t结构体

定义在include\asm-asm\global_data.h中。

硬件初始化中执行函数及各函数作用如下所示：

board_init：基本的板级相关配置，主要包括：设置处理器类型和启动参数地址；

interrupt_init：中断处理初始化，主要对TC控制器作相应设置。

env_init：设置环境变量,初始化环境；

init_baudrate：指定串口的波特率；

serial_init：串口初始化设置；选择通讯端口，设置串口波特率和工作方式；

console_init_f：设置gd->have_console=1,表示可以使用串口通讯控制台；

display_banner：在控制台输出 U-Boot信息；

dram_init：设置SDRAM的起始地址和大小；

display_dram_config：在控制台输出 SDRAM信息；

flash_init：设置FLASH芯片ID号、每个扇区起始地址等信息，将信息送到相应的结构

体中；对FLASH中U-BOOT和环境变量存储扇区做软件写保护；

display_flash_config (size)：在上位机终端输出FLASH大小。

图1 start.s函数执行流程 图2 start_armboot函数执行流程

(3) 将内核映像和根文件系统映像从flash拷贝到SDRAM中，为内核设置启动参数，进入内

核的入口函数。

U-Boot作为Bootloader，具备多种引导内核启动的方式。常用bootm命令引导内核映像

启动。使用bootm命令时，需要首先使用U-Boot自带的mkimage命令，将内核映像文件转换

成U-Boot格式映像。即在内核的前头加上64byte的信息帧头，供建立tag之用。

本文采用U-Boot构建嵌入式系统的引导加载程序,在对U-Boot的启动工作机理进行了简略分析后,针对基于AT91RM9200的目标板对U-Boot作了具体的修改和移植。应用结果表明,移植后的U-Boot在目标板上运行良好,可成功引导Linux内核。

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