Motorola微处理器的bootloader分析与应用

引 言

牐燽ootloader是用来完成系统启动和系统软件加载工作的程序。它是底层硬件和上层应用软件之间的一个中间件软件，完成处理器和周边电路正常运行所要的初始化工作；可以屏蔽底层硬件的差异，使上层应用软件的编写和移植更加方便；不仅具有类似PC机上常用的BIOS(Basic Input Output System，基本输入、输出系统监控程序)功能，而且还可具有一定的调试功能。目前，在嵌入式系统开发中有多种bootloader可供选择，其中Motorola公司的名为dBUG的bootloader比较优秀。它可以移植在Motorola MC68000、ColdFire和PowerPC系列所有微处理器上面，有强大的调试功能，支持单步、下载、网络更新等；其良好的软件架构使用户能很方便地修改其代码，扩展新的功能。本文以作者用于网络数据存储的coldfire5307C3开发板为例，简析其上的dBUG bootloader的结构和运行机制，并给出实际修改范例。

1 bootloader源码结构

(1)bootloader的文件组织

　　dBUG bootloader源代码可以从Motorola公司网站获得。它是一个范例程序，通过修改相应的配置文件和处理器相关文件，可以很方便地移植到不同的处理器系统上。其源码由两个部分组成，一部分是lib项目，另外一部分是每种Motorola微处理器单独的处理器项目。比如，ColdFire 5307就使用MCF5307C3项目和lib项目一起来生成最终的dBUG代码。其中lib项目中是与处理器无关的一些命令或者函数，而每个单独的处理器项目是和每种不同的处理器息息相关的。在编译的时候，首先需要将lib项目编译生成标准库函数(也就是将一些通用命令和函数先封装起来)。然后，编译MCF5307C3项目，就会将刚才编译的lib项目和MCF5307C3项目结合在一起生成最终代码。

　　整个dBUG bootloader代码的架构比较复杂，其源码按功能可分为3个模块[1]：User Interface Component、CPU-specific Component、Board-specific Component。用户进入dBUG的目录以后，会看到三个子目录，如图1所示[1，2]。

① 第一个目录是bin目录，在该目录下面主要是一个简单的TFTP Server软件。TFTP是简单的FTP(文件传输协议)。它是基于UDP协议的，主要用来下载程序目标代码。

② 第二个目录是prog目录，下面主要是lib项目和MCF5307C3项目的项目组织文件和一部分源代码。在prog目录下面的libdbug目录下，有lib项目的项目管理文件libdbug.mcp，使用CodeWarrior可以打开该项目文件和编译等。prog目录下面的M5307C3目录下是ColdFire 5307系统的项目文件，而该目录下的obj目录下是生成的dBUG目标代码。src目录下是5307项目的项目管理文件。用户可以使用CodeWarrior，打开M5307C3目录下的/src/dbug/mwerks/m5307c3.mcp项目管理文件来编译代码。

③ 第三个目录是src目录，是dBUG的主要源代码。

　　综上所述，用户只要打开m5307c3.mcp和libdbug.mcp两个项目文件，即可以看到dBUG所有的源代码。

(2)与处理器和外围硬件配置相关的文件

① 入口文件：vector.s。

存有处理器复位初始入口地址、跳转指令及中断矢量表。

② 初始化汇编语言文件：mcfxxxx_lo.s。

功能为预初始化处理器、调用初始化函数及跳转到main主函数。其中xxxx表示某特定的处理器型号，如5307。

③ 初始化C语言文件：Sysinit.c。

内含多个初始化函数，功能为初始化处理器及各底层硬件。