文件WinCE系统下BootLoader的开发

WinCE系统下BootLoader的开发目录

1定制CE操作系统的基本知识

一般来说

3编写BootLoader源程序

3. 1启动部分

3. 2主控部分

3. 3部分

3.4支持DOC

正文

摘要介绍WinCE.NET系统的旧方法说明板级支持包BSP的基本构成从开发实际出发详细阐述如何开发BSP中的重要部件--BootLoader。 关键词 WinCE.NET BSP BootLoader DOC

引言

Windows CE.NET是微软公司向嵌入式领域推出的一款操作系统。它最大程度继承了桌面版Windows操作系统的丰富功能 同时又副入了许多新特性 以适应嵌入式领域的实际情况和要求。无论是商业应用需求还是人们的多媒体消费需求都能被采用CE操作系统的设备很轻松的满足。 在实时性和稳定性上有大幅度提高开始广泛地被平板电脑、数码相机、彩屏手机、 P DA等多种高性能产品所采用。

但是 CE并不是一个通用的安装版操作系统在形形色色的嵌入式硬件设备世界里 一款CE系统通常只会针对某一种硬件平台生成。所以作为原始设备生产商必须根据自己的硬件平台和应用场合定制CE最主要的工作就是编写适合于自己的板级支持包BSP 。在BSP中包含了一个重要的组成部分——BootLoader。创建一未功能完善的BootLoader是开发WinCE系统的第一步也是极为关键的一步。本文将结合开发实例介绍如何开发适合于自己硬件的BootLoader。

1定制CE操作系统的基本知识

定制CE操作系统是采用微软的工具软件 Platform Builder

PB 。该工具能够根据用户的需求选择构建具有不同内核功能的

CE系统。 同时它也是一个集成的编译环境可以为所有CE支持的CPU目标代码编译C/C++程序。前面所说的BSP和BootLoader程序就是在该环境下编译并整合到CE系统中去的。一旦成功地编译了一个CE系统就会得到一个名为nk.b in的映像文件。只要将该文件到目标平台device端 就能够运行CE了。

2 BootLoader

BootLoader是一段单独的程序代码它存放于目标平台的非易失存储介质中如ROM或F l a sh。在开发CE的过程中它主要用于启动硬件和nk.b in到目标板上并有一定的监控作用。

图1描述了WinCE的BSP基本结构以及BootLoader所处的位置。

一般来说对于BootLoader的功能要求并不是严格定义的不同的场合区别很大。 比如在PC的硬件平台上 由于硬件启动根本就不是通过BootLoader 而是通过BIOS 所以BootLoader就不需要对CPU加电后的初始化做任何工作而在笔者的开发平台MIPS32上BootLoader是最先被执行的程序所以就必须包括加电初始化程序。通常 BootLoader必须包含CE映像文件的功能。另外管理监控硬件设备通常也是必须的 因为这可以极大地方便工程开发。 由于

BootLoader涉及到基本的硬件操作如CPU的结构、指令等 同时又涉及到以太网协议TFTP 当然也可能通过串口和策软设定的映像文件格式。因此从零实现的话会需要相当长的过程。好在微软为每种类型的CPU都提供了某种标准开发板的BootLoader例程 因此通常

的做法是从这些例程中寻找与硬件平台最接近的作为标本程序然后再从自己的硬件平台上入手做相应的改动。一些新的评估板可能会由第三方的厂商来提供Bootloader。如果硬件平台是从这样的基板设计而来的话那么最好去寻求这些厂商获取Bootloader来移植 以减少工作量。

笔者使用的硬件平台基于MIPS32架构端口采用的是以太网口同时还具备一个串口主机相连通过超级终端对该平台加以控制。该平台是参考AMD的一款标准估计板设计的 BootLoader以该板的BootLoader为参考进行了移植。

3编写BootLoader源程序

前面已经提到 由于硬件的不同 BootLoader的功能可能有多有少此处笔者以自己开发BootLoader的过程进行叙述。图2是笔者BootLoader的工程流程。

3. 1启动部分

首先要实现初台化硬件的功能。在参考板的BootLoader目录下会发现一些. s文件 这样的文件是CPU加电后最先执行的代码。 由于此处是用汇编语言编写的所以与CPU关系紧密。一般参考板的CPU与开发平台的CPU会是相同或者是同一个架构的。笔者使用的是属于同一种CPU的情况所以对寄存器的定义和初始化流程都可以不加改动。接着就是对于平台配置的分析包括平台存储空间的分配、外围设备的工作设定等。一般这里的区别是非常大的。所以必须要对CPU

寄存器的值作相应设定。这部分工作可能需要CPU提供商方面的帮助。

应该说这部分工作是BootLoader的一大重点但由于和实际的硬件非常大所以不可能做进一步的详细叙述。

3.2主控部分

从这一部分开始均用C语言编写。

为了增加BootLoader对平台的控制一般BootLoader都会设计成支持命令输入的方式通过串口来接收用户的命令。这种机制中如果参考板有Loader支持的话那么可以自己添加有实用价值的命令完成一些需要的功能。

从图2中可以看出一般在平台调试完毕后可以在不用人工干预的情况下自动加载CE 这也是BootLoader必需的功能之一 而在调试阶段基本上是通过Loader所支持的命令来进行操作的。提供足够丰富的命令能极大简化和全面测试开发平台。如表1所列是笔者Loader所提供的命令。

表1

命令说明

Help列出所有支持的命令并加以说明Eboot从开发台CE映像并加载Wri te向某一内存地址写入数据Re ad显示某一内存地址的数据Jump

跳转到某一地址执行程序Xmodem从计算机的超级终端接收以Xmodem协议传送的文件Toy测试平台CPU的计数器是否运转Flash擦除或者更新Flash中的数据Tl bread显示CPU的所有TLB表Tlbwrit设置CPU的TLBMacaddr设置CPU的MAC地址S et i设置平台的IP地址这些命令涉及到平台调试的各个方面像内存检测、 Flash操作、文件等。借助于这些命令不仅可以完成硬件平台的部分测试还完成了作为CE的BootLoader程序最为重要的一个功能——CE映像。

3.3部分

在用Platform Builder编译生成CE的映像文件后接下来就需要将该文件到目标板上。如果说硬件调试功能可以由其它的程序代替而不放入BootLoader中但是映像文件却是BootLoader必需的功能。

CE映像文件通常叫做nk.bin它是Windows CE二进制数据格式文件不仅包含了有效的程序代码还有按照一定规则加入的控制信息。当然也可以选择生成. sre格式的代码文件但是相于对前一种格式它的代码要长很多所需要的时间也更长。在这里我们以.bin格式的文件来说明的实现。

首先看一下图3所示的BootLoader部分的流程图。

通常在Platform Bui lder自带的代码中会包含完成TFTP连接的了基本的函数。

*初始化TFTP连接用函数EbootInitTFtp()和EbootInitTFtpd

 完成。

*登记解析.bin格式数据的回调函数用

EbootTFtpdServerRegister 完成。

*发出连接请求用EbootSendBootme  完成。

*接收主机端发出的数据包用EbootTFtpReceiver()完成。

在这里需要重点说明的有两点。

①对于接收数据包的函数EbootTFtpReceiver() 它只能处理已经存入内存的以太网包也就是说从以太网控制器接收数据的功能必须要用户去完成。 由于这一功能与硬件密切相关所以不能使用PB自带的函数来完成。

②函数EbootTFtpdServerRegi ster()会登记一个回调函数一般用户可以自己定义这个函数该函数用于完成 bin格式数据的解析和保存有效数据至目的地RAM。 PB有自带的例程函数可作参考。一般来说如果目的地就是RAM的话直接参考例程函数即可。但是如果目的地就是Flash不要直接存入Flash 字为单位 应先存入内存中待完毕以后再导入Flash。当然这种方法必须要有足够的内存。如果没有足够的内存也可以缓存部分数据后分段写入Flash。

3.4支持DOC

对于W inCE操作系统而言丰富的多媒体功能是其一大特点使其成为当前消费类电子产品操作系统中的一个不错选择。但是随之而来的问题是系统的容易已经大大超过出了传统嵌入式系统上百KB的数量级。一般来说如果选择了图形界面和汉语支持容量一般会超过16MB。 DOC Disk On Chip则提供了一种相对廉价的大存储容量的解决方案。

D OC本质上是一种加以软件控制的NAND格式的F l as h通过TFFS这一软件层提供对W inCE的支持。

由于DOC不能像内存一样被直接访问所以其加载Wi nCE的过程有些特殊必须要在BootLoader中加入专门的代码才能使用DOC来存放WinCE映像文件。

为了说明怎样在Loader文件中提供对DOC的支持先看一下如何采用DOC系统启动CE如图4所示。从图4可以看出 当采用DOC作为存储体的时候实际上是在启动的时候把映像文件拷贝到内存中执行。为了实现这一启动过程就必须涉及到DOC的读写操作。首先要从M-SYSTEM的网站上获取DOC的BOOT软件开发包。在这个开发包里提供了一系列DOC的操作函数。将此开发包嵌入到CE的

BootLoader中去然后按照图4的步骤调用相应的读写函数完成这一过程。对于开发包中相关函数的说明笔者就不具体介绍了可以参考开发包的说明文档。

4 BootLoader的编译、链接和

BootLoader程序可以通过PB的集成编译环境编译链接控制文件为.bib文件下面是一个简单的BootLoader的.bib文件。

M EMO RY

CLI 9fc00000 00050000 RAMIMAGE

RAM 80080000 00070000 RAM

C ONF I G

COMPRES S ION=ON

S RE=ON

ROMS TART=9 f c00000

ROMS I ZE=00020000

ROMW I DTH=32

R OMO FFE T=000000

MODULES

Nk.exe (_FLATRELEASEDIR) .exe CLI

M EMO RY部分定义了生成的映像文件的目标地址 以及程序运行可以使用的内存空间。