NIOS软核处理器的Liux引导程序U-boo设计

C语言程序设计课程设计心得

在进行C语言程序设计的学习过程中，我深刻体会到了编程的魅力和挑战。这门语言作为计算机科学的基础，有着其独特的价值和重要性。我经过一系列的课程学习和实践，对于C语言程序设计有了更深入的了解和认识。

C语言以其高效、灵活和可移植性著称，这使得它在系统编程、嵌入式系统等领域具有广泛的应用。在学习过程中，我了解到C语言的基本语法、数据类型、运算符、函数等知识，并通过实验和课程设计，逐渐掌握了C语言的编程技巧和方法。

在实验课程中，我进行了C语言程序设计的实验报告，通过编写代码、调试程序，不断加深对C语言的理解。每一次实验都是一次挑战，也是一次成长。我逐渐学会了如何分析问题、解决问题，如何优化代码、提高程序的效率。

在这个过程中，我也遇到了一些困难和挑战。例如，在将uClinux移植到Nios软核处理器上的过程中，我需要编写或移植一个bootloader。这是一个复杂的过程，需要深入理解Nios处理器的特性和U-boot的工作原理。通过不断学习和实践，我逐渐掌握了相关知识，成功完成了任务。

Nios软核处理器是Altera公司推出的一种可配置、可裁减的软核处理器，具有高效、灵活、廉价等特点。在将uClinux移植到Nios的过程中，我学会了如何配置处理器、如何编写和调试代码、如何优化系统性能。这些经验对于我未来的学习和工作都非常有帮助。

U-boot是一种通用的Linux bootloader，它在启动过程中扮演着重要的角色。通过学习和实践，我了解了U-boot的工作原理、设计思想，并成功将其应用到Nios处理器上。这个过程让我深刻体会到了编程的乐趣和挑战，也让我更加热爱这门学科。

C语言程序设计的学习过程是一个不断挑战、不断成长的过程。通过课程学习、实验设计、项目实践等方式，我逐渐掌握了C语言的编程技巧和方法，也积累了丰富的经验。我相信，这些经验和技能将对我未来的学习和工作产生积极的影响。U-Boot对Linux引导的独特支持

U-Boot以其强大的功能和对多种硬件平台的广泛支持，在嵌入式系统领域享有盛名。特别是在Linux引导的上下文中，U-Boot展现出其独特的优势。以下为其主要特点：

1. 以太网支持：SCC/FEC以太网接口，确保数据传输的速度和稳定性。

2. 引导方式多样化：支持BOOTP/TFTP协议，为不同场景下的系统引导提供便利。

3. 灵活的配置能力：具备IP、MAC预置功能，并能在线读写多种存储介质，如Flash、DOC、IDE等。

4. 串行通信能力：支持通过串行口进行kernit和S-record下载代码的传输。

5. 图像格式支持：能够识别二进制、ELF32、pImage格式的Image，满足多种系统需求。

6. 单软件运行环境：支持在简单环境下运行hello.c等程序。

7. 监控命令集丰富：minitor命令集具备读写I/O、内存、寄存器、外设测试等功能。

8. 脚本语言支持：提供类似BASH脚本的语言支持，方便系统配置和管理。

9. 功能齐全：支持watchDog、LCDlogo、状态指示等功能，满足嵌入式系统的多样化需求。

将重点介绍在uClinux向Nios软核处理器移植过程中，U-Boot的设计和实现。

一、U-Boot设计概述

在嵌入式系统中，bootloader是系统启动后的第一段运行代码，对于系统的正常启动和稳定运行至关重要。U-Boot作为广泛应用的bootloader之一，其设计思想除了依赖于CPU的体系结构外，还高度依赖于具体的嵌入式板级设备的配置。在不同嵌入式板之间移植U-Boot时，往往需要对源代码进行修改。

对于Nios内核的U-Boot设计，首要任务是搭建开发环境，包括建立Nios平台内核的头文件、连接，建立实用程序集合，以及建立Nios平台的C编译器、glibc库、C++编译器等。在此基础上，使用开发主机的并口为Nios开发板写入引导程序，即U-Boot。

二、U-Boot在Nios内核的移植实现

为了实现U-Boot在Nios平台上的移植，需要进行以下步骤：

1. 在makefile文件和makeallscript里增加设置选项，仿照已存在的例子进行操作。

2. 创建一个存放开发板代码的目录，并增加必要的文件，如“makefile”、“nios.c”、“flash.c”、“u-boot.lds”等。

3. 为开发板建立新的设置文件include/configs/nios.h。

4. 移植U-Boot到新的CPU时，还需要创建一个放置CPU代码的目录。

U-Boot作为系统启动的第一段代码，其任务包括初始化硬件设备、建立内存空间映射图，为操作系统内核准备好运行环境等。在移植到Nios平台时，U-Boot的首要任务是配置处理器的时钟、进行内存存取设置，并初始化相应的堆栈。U-Boot还需要完成串口中断处理、禁用MMU、寄存器设置等基本工作。完成后，U-Boot将跳至内存中内核代码开始处，启动内核。

在准备启动并运行U-boot之前，我们需要完成一系列的步骤。运行makenios_config以配置我们的开发环境。紧接着，通过运行特定的命令，我们获得一个U-boot.srec文件并将其安装到目标系统上。在这一系列的步骤中，我们还需要注意调试并解决可能出现的问题。特别是在修改U-boot代码时，我们需要特别注意与开发板和CPU相关的部分，确保它们符合我们的Nios配置。

关于配置，有一些特定的参数需要我们关注：

CONFIG_Nios：定义所有Nios32的板子。

CFG_Nios_CONSOLE：设置consoleUART的基地址。

CFG_GBL_DATA_OFFSET：在Nios移植中使用的全局变量的偏移量。

CFG_Nios_TMRBASE：计时器的基地址。

CFG_Nios_TMRIRQ：分配给计时器的中断请求。

接下来，我们将介绍如何使用GERMS来执行U-boot。在将U-boot编入Flash之前，我们需要运行nios-run命令来启动U-boot monitor。具体步骤如下：

打开Niossdkshell，然后切换到含有U-boot.src文件的目录。执行命令$nios-run-ru-boot.srec，我们就可以看到U-boot的启动信息，包括版本、CPU信息、内存限制等。之后，GERMS monitor将自动启动U-boot，我们会看到U-boot的命令符号“==>”。我们可以退出nios-run。

启动终端后，我们应该在特定的设置下运行，比如波特率设置为115200，数据位为8，停止位为1。现在，我们可以开始使用U-boot了。试着输入help命令，查看可用的命令。接下来，我们可以将U-boot放到Flash存储器里，擦除Flash的一个区域，然后把U-boot代码装载到RAM中，再把这个二进制映像从RAM拷贝到Flash。

当开发板通过标准的32位设置重置后，U-boot将自动启动。如果需要在安全模式下启动U-boot，可以输入特定的GERMS命令。

U-boot作为操作系统和硬件之间的枢纽，扮演着重要的角色。它负责初始化硬件、引导操作系统内核，并检测各种参数以供操作系统内核使用。在嵌入式领域中，操作系统移植的关键在于bootloader的移植以及操作系统内核硬件相关部分的移植。设计和实现一个优秀的U-boot将大大提高操作系统移植的稳定性和效率。

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