基于Intel PXA270的Windows CE5.0下Boot Loader實現

● 啟動函數StartUp

StartUp函數是Boot Loader的入口函數，在CPU啟動后它將立即運行。該函數使用匯編語言編寫，完成初始化CPU、內存(包括建立存儲器訪問和初始化緩存)等核心硬件，其主要完成的功能包括：使CPU進入正確的運行模式，以便CPU 能夠訪問所有的硬件資源；禁用所有的CPU中斷；關閉MMU和TLB；禁用Cache和write Buffer；初始化內存控制器；初始化其他硬件設備，如時鐘等；將Boot Loader本身復制到內存中；跳轉到C代碼中。

實現這些功能的代碼一般放置在StartUp.s文件中。由于此處是用匯編語言編寫的，有較強的硬件相關性，所以一般參考板的CPU與開發平臺的CPU考慮采用相同的架構，這樣做可以不需要對寄存器的定義和初始化流程的等進行修改。

● 主控部分Main函數

StartUp函數初始化CPU等核心硬件并跳轉到Main函數后，系統轉入了C語言代碼執行環境。Main函數的主要任務時調用 BLCommon中的BootloaderMain()函數。而BootloaderMain()函數是Boot Loader的主控函數，它控制了Boot Loader的完整執行流程。它的主要工作如下。

(1)重定位全局變量函數KernelRelocate()，它將Boot Loader中的全局變量重定位到RAM中。這樣做的原因在于Boot Loader是在目標設備的只讀媒體上運行的(本實際方案是在NOR Flash上)，這樣的情況下將使得Boot Loader的代碼對全局變量進行讀寫操作就會失敗。所以需要把全局變量所在的數據段移到RAM中，來確保全局變量可寫。

(2)初始化調試端口函數OEMDebugInit，主要任務是初始化調試輸出用的硬件端口，方便輸出調試信息。本方案初始化FFUART(全功能串口)用來輸出調試信息，在終端開發機上進行接收。

(3)初始化平臺函數OEMPlatformInit()，其作用是初始化目標板上的的設備如實時時鐘，顯示屏、Flash、網卡等。

(4)預下載函數OEMPreDownloade()，主要任務是完成以太網下載前的一些準備工作，如通過DHCP獲得IP地址或者初始化TFTP服務等。

(5)下載映像函數DownloadeImage()，該函數完成從遠程開發機上下載操作系統映像。

(6)啟動映象函數OEMLaunch。

在實際開發中，本方案利用同屬Intel Xscale 270 CPU的MainstoneII開發板進行克隆，這樣使得大量的代碼可以共享，只需修改少許的OEM代碼和實現一些可選的OEM函數即可完成開發，減少未知錯誤。

Boot Loader通過對以上函數的調用，完成了對操作系統的映像的加載控制，函數的流程及其代碼位置如圖3所示。

圖3 Boot Loader函數調用流程

● Boot Loader的配置

BootLoader程序可以通過PB的集成編譯環境編譯鏈接，控制文件為.bib文件，.bib文件主要完成以下工作。

(1)配置目標設備上的內存分配信息，如目標設備上的物理內存起始地址、長度以及用途等；

(2)包含ROM信息，如起始位置、寬度等，這樣就可以正確的生成可以在ROM上運行的映像文件；

(3)需要打包文件列表。

對于Boot Loader文件的下載，可以通過仿真器下載，也可以通過其他調試程序下載，本方案采用的是直接燒寫到Flash中，因此要得到純二進制格式的映像以便燒寫進Flash。Boot Loader是系統啟動后第一個運行的程序，因此它必須放在CPU 上電和復位后立即運行的地址處。Xscale在上電和復位后是從物理地址0x00000000(片選0 Boot Flash的起始地址)開始運行的。

結束語

作為Windows CE操作系統的啟動部分，Boot Loader負責把Windows CE操作系統加載到內存中，然后開始執行。雖然最終的產品中可能不含Boot Loader，但是在開發和調試的時候Boot Loader是不可或缺的。只有得到一個穩定工作的Boot Loader程序，才能夠更進一步開發Windows CE的BSP，直至最后整個系統的成功。