采用S3C2440A的嵌入式U-BOOT千兆網絡設計

U—BooT支持網絡功能，在下載操作系統內核和大的文件系統時，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，隨著科學技術發展，千兆網絡功能必將大量應用在嵌入式系統中。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。

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存儲設備上將操作系統加載到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內核和文件系統等到目標機的RAM中，然后再寫到目標機上的FLASH類固態存儲設備中。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，U—BOOT現在支持cramfs、fat、fdos、jffs2和registerfs；net目錄存放的是與網絡有關的代碼，BOOTP協議、TFTP協議、RARP協議和NFS文件系統的實現，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、系統的配置文件和對文件系統支持的文件。



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。數據發送就是將上層協議打包好的數據放在發送數據緩沖區，然后由網卡發送到網絡上；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，從緩沖區將數據取出交給上層協議程序進行解包處理。中斷服務程序處理網卡發送數據包后、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；
macid0_val=(tmp16＜＜8) │ bd＞bi_enetaddr[0]；
tmp16=bd-＞bi_enetaddr；
macid1_val=(tmp16＜＜8)│ bd＞bi_enetaddr；
tmp16=bd-＞bi_enetaddr；
macid2_val=(tmpl6＜＜8)│ bd＞bi_enetaddr；
WRITE_MACREG(MACID0，macid0_val)；
WRITE_MACREG(MACID1，macid1_val)；
WRITE_MACREG(MACID2，macid2_val)；