自己動手編寫嵌入式Bootloader之（3）

這一部分將對前文沒有提到的幾段關鍵代碼進行簡單說明，介紹一下原始碼組織圖和Makefile系統，展示一下實驗運行結果，並提供全部原始碼下載。

　　1. 定時器初始化和延時程式

　　因為在 CS8900A的驅動程式中需要用到延時，因此有必要對S3C2440的計時器進行使能和初始化，並編寫延時程式。

　　S3C2440A共有5個定時器，編號為Timer0 ~ Timer4。其中Timer0 ~ Timer3都有輸出引腳，可以通過定時器來控制引腳電平周期性的變化，這稱為脈衝寬度調製(PWM：Pulse Width Modulation)功能。而Timer4沒有輸出引腳，也就沒有PWM功能，所以Timer4常被程式裡的延時函數使用。

　　定時器組件的時鐘源為PCLK，但是需要經過兩級預分頻之後才真正供定時器使用。第一級預分頻由TCFG0寄存器控制，其位[7:0]設定預分頻器0的值，供Timer0和Timer1使用，位[15:8]設定預分頻器1的值，供Timer2 ~ Timer4使用。第二級預分頻由TCFG1寄存器控制，其每四位控制一個定時器，可以從2分頻、4分頻、8分頻、16分頻、外接TCLK0/TCLK1 這五種頻率中選擇。

　　我們的延時函數使用Timer4，其它定時器全部關閉。初始化程式中設定：TCFG0 = 0x0f00; 表示Timer4的第一級預分頻值為 15+1 = 16。寄存器TCFG1使用預設值全0，表示第二級預分頻為2分頻。前面已經設定PCLK為50MHz，這樣Timer4實際的工作頻率為：

　　50MHz/16/2 = 50000000/32 = 1562500Hz

　　注意計算時鐘頻率時的MHz是指10^6，而不是2^20;同理KHz是指1000Hz，而不是1024Hz。

　　我們在TCON中把Timer4設為”自動載入“。當Timer4啟動時，TCNTB4的值將被自動裝入內部寄存器TCNT4，然後在工作頻率下，TCNT4開始減1計數，當到達0時，TCNTB4的值又被自動裝入TCNT4，下一個計數流程開始。我們把TCNTB4設為15625，則一個計數流程的的長度為10毫秒。

　　假設要延時的時間為msec毫秒，則共需要的計數值為 tmo = msec*15625/10，設一個變數timestamp儲存已經過去的時間戳記，每次讀取TCNT4的值後更新timestamp，直到它大於 tmo 。程式如下：

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        while( timestamp
< tmo )

　　{

　　thisdec = TCNTO4
& 0xffff;

　　if( lastdec
>= thisdec )
/* normal mode
*/

　　{

　　timestamp += lastdec
- thisdec;

　　}

　　else
/* we have an overflow ...
*/

　　{

　　timestamp += lastdec
+ TIMER_LOAD_VAL
- thisdec;

　　}

　　lastdec = thisdec;

　　}

　　TCNT4的值可由寄存器TCNTO4讀出。程式中儲存了最近兩次讀出的TCNTO4值， 如果本次值比上次小，說明在同一個計數流程內;如果本次值比上次大，說明已經進入了下一個計數流程。　　

內容導航

　　2. 串口標準輸入輸出

　　要想在Bootloader中使用scanf()和print()並不容易，因為不能直接使用C庫函數。scanf()要從串口獲得輸入， print()要向串口進行輸出。必須自己實現常用的C庫函數， 不僅包括輸入輸出函數，還包括字串操作函數如strcmp(), strcpy()等。幸好在《嵌入式Linux應用開發完全手冊》這本書的原始碼中提供了這樣簡化的C庫，所以就直接拿來用了。

　　代碼中定義了兩個全域數組作為輸入輸出緩衝區：

　　static unsigned char g_pcOutBuf[ 1024 ];

　　static unsigned char g_pcInBuf[ 1024 ];

　　其實我們可以把這兩個緩衝區定位在CPU的 SteppingStone 裡面，這樣可以節省2K的空間。

　　scanf()的實現裡面調用 getc() 函數， printf() 的實現裡面調用 putc() 函數。我們自己寫getc()函數為從串口讀取字元， putc()函數實現為向串口發送字元， 這樣標準輸入輸出就跟串口聯絡在一起了。　　

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        /* 發送一個字元
*/

　　void putc(unsigned char c)

　　{

　　/* 等待，直到發送緩衝區中的資料已經全部發送出去
*/

　　while (!(UTRSTAT0
& TXD0READY));

　　/* 向UTXH0寄存器中寫入資料，UART即自動將它發送出去
*/

　　UTXH0 = c;

　　}

　　/* 接收字元
*/

　　unsigned char getc(void)

　　{

　　unsigned char ret;

　　/* 等待，直到接收緩衝區中的有資料
*/

　　while(!(UTRSTAT0
& RXD0READY));

　　/* 直接讀取URXH0寄存器，即可獲得接收到的資料
*/

　　ret = URXH0;

　　if (ret
== 0x0d || ret
== 0x0a)

　　{

　　putc(0x0d);

　　putc(0x0a);

　　}

　　else

　　{

　　putc(ret);

　　}

　　return ret;

　　} 內容導航

　　3. 原始碼組織圖

　　原始碼跟目錄下只有兩個檔案， 主Makefile和連結指令碼sboot.lds。

　　檔案夾start內有start.S和nand.c，前者是上電後最初啟動並執行彙編代碼，後者含有Nand Flash的讀函數，負責把S-Boot代碼從Nand拷貝到RAM中。

　　檔案夾main內有main.c，是一個死迴圈，提供若干菜單供使用者選擇，然後調用相應功能的程式。

　　檔案夾lib內是簡化和移植過的C標準庫，包括輸入輸出和字串操作函數。

　　檔案夾include內是一些標頭檔。

　　檔案夾app內有boot_linux.c和tftp.c，從名字就能看出它們的功能。

　　檔案夾device內含有裝置驅動程式，如串口初始化、定時器初始化和延時函數、網卡驅動、網路通訊協定實現等。

　　每個檔案夾內都有自己的Makefile，根目錄下的主Makefile會進入各個子目錄並調用各自的Makefile。每個子目錄下的Makefile把自己編譯的代碼連結成一個build-in.o檔案，　主Makefile把各個子目錄下的build-in.o連結成一個可執行檔。

　　編譯器使用自己製作的　arm-hwlee-linux-gnueabi-gcc. 可以從這裡下載。 給gcc增加　-nostdinc 選項，　表示不使用標準C庫函數，不到/usr/include目錄下尋找包含檔案，　只在-I$(INCLUDEDIR)指定的目錄尋找包含檔案。

內容導航

　　4. 提供全部原始碼下載：

　　                   

                            檔案:S-Boot.tar.gz

                            大小:41KB

                            下載:下載

　　5. 運行結果

　　

　　圖中，首先選擇3從TFTP伺服器下載核心到RAM中，　然後選擇4從RAM成功啟動核心。

　　選擇2還有通過串口Kermit協議下載核心的功能，前文沒有對這部分代碼作分析，有時間再補上。下面附一張：