自己动手编写嵌入式Bootloader之（3）

第三部分：源代码,运行结果

这一部分将对前文没有提到的几段关键代码进行简单说明，介绍一下源代码组织结构和Makefile系统，展示一下实验运行结果，并提供全部源代码下载。
1. 定时器初始化和延时程序
  因为在 CS8900A的驱动程序中需要用到延时，因此有必要对S3C2440的计时器进行使能和初始化，并编写延时程序。

S3C2440A共有5个定时器，编号为Timer0 ~ Timer4。其中Timer0 ~ Timer3都有输出引脚，可以通过定时器来控制引脚电平周期性的变化，这称为脉冲宽度调制（PWM：Pulse Width Modulation）功能。而Timer4没有输出引脚，也就没有PWM功能，所以Timer4常被程序里的延时函数使用。

定时器部件的时钟源为PCLK，但是需要经过两级预分频之后才真正供定时器使用。第一级预分频由TCFG0寄存器控制，其位[7:0]设置预分频器0的值，供Timer0和Timer1使用，位[15:8]设置预分频器1的值，供Timer2 ~ Timer4使用。第二级预分频由TCFG1寄存器控制，其每四位控制一个定时器，可以从2分频、4分频、8分频、16分频、外接TCLK0/TCLK1 这五种频率中选择。

我们的延时函数使用Timer4，其它定时器全部关闭。初始化程序中设置：TCFG0 = 0x0f00; 表示Timer4的第一级预分频值为 15+1 = 16。寄存器TCFG1使用默认值全0，表示第二级预分频为2分频。前面已经设置PCLK为50MHz，这样Timer4实际的工作频率为：

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

注意计算时钟频率时的MHz是指10^6，而不是2^20；同理KHz是指1000Hz，而不是1024Hz。

我们在TCON中把Timer4设为”自动加载“。当Timer4启动时，TCNTB4的值将被自动装入内部寄存器TCNT4，然后在工作频率下，TCNT4开始减1计数，当到达0时，TCNTB4的值又被自动装入TCNT4，下一个计数流程开始。我们把TCNTB4设为15625，则一个计数流程的的长度为10毫秒。

假设要延时的时间为msec毫秒，则共需要的计数值为 tmo = msec*15625/10，设一个变量timestamp保存已经过去的时间戳，每次读取TCNT4的值后更新timestamp，直到它大于 tmo 。程序如下：

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读出。程序中保存了最近两次读出的TCNTO4值， 如果本次值比上次小，说明在同一个计数流程内；如果本次值比上次大，说明已经进入了下一个计数流程。

2. 串口标准输入输出要想在Bootloader中使用scanf()和print()并不容易，因为不能直接使用C库函数。scanf()要从串口获得输入， print()要向串口进行输出。必须自己实现常用的C库函数， 不仅包括输入输出函数，还包括字符串操作函数如strcmp(), strcpy()等。幸好在《嵌入式Linux应用开发完全手册》这本书的源代码中提供了这样简化的C库，所以就直接拿来用了。

代码中定义了两个全局数组作为输入输出缓冲区：
static unsigned char g_pcOutBuf[ 1024 ];
static unsigned char g_pcInBuf[ 1024 ];
其实我们可以把这两个缓冲区定位在CPU的 SteppingStone 里面，这样可以节省2K的空间。

scanf()的实现里面调用 getc() 函数， printf() 的实现里面调用 putc() 函数。我们自己写getc()函数为从串口读取字符， putc()函数实现为向串口发送字符， 这样标准输入输出就跟串口联系在一起了。

/* 发送一个字符 */ void putc(unsigned char c) {     /* 等待，直到发送缓冲区中的数据已经全部发送出去 */     while (!(UTRSTAT0 & TXD0READY));     /* 向UTXH0寄存器中写入数据，UART即自动将它发送出去 */     UTXH0 = c; }

/* 接收字符 */ unsigned char getc(void) {     unsigned char ret;     /* 等待，直到接收缓冲区中的有数据 */     while(!(UTRSTAT0 & RXD0READY));     /* 直接读取URXH0寄存器，即可获得接收到的数据 */         ret = URXH0;     if (ret == 0x0d || ret == 0x0a)     {         putc(0x0d);         putc(0x0a);     }     else     {         putc(ret);             }     return ret; }

3. 源代码组织结构源代码跟目录下只有两个文件， 主Makefile和链接脚本sboot.lds。
文件夹start内有start.S和nand.c，前者是上电后最初运行的汇编代码，后者含有Nand Flash的读函数，负责把S-Boot代码从Ｎand拷贝到RAM中。
文件夹main内有main.c，是一个死循环，提供若干菜单供用户选择，然后调用相应功能的程序。
文件夹lib内是简化和移植过的Ｃ标准库，包括输入输出和字符串操作函数。
文件夹include内是一些头文件。
文件夹app内有boot_linux.c和tftp.c，从名字就能看出它们的功能。
文件夹device内含有设备驱动程序，如串口初始化、定时器初始化和延时函数、网卡驱动、网络协议实现等。

每个文件夹内都有自己的Makefile，根目录下的主Makefile会进入各个子目录并调用各自的Makefile。每个子目录下的Makefile把自己编译的代码链接成一个build-in.o文件，　主Makefile把各个子目录下的build-in.o链接成一个可执行文件。

编译器使用自己制作的　arm-hwlee-linux-gnueabi-gcc. 可以从这里下载。  给gcc增加　-nostdinc 选项，　表示不使用标准C库函数，不到/usr/include目录下寻找包含文件，　只在-I$(INCLUDEDIR)指定的目录寻找包含文件。

４. 提供全部源代码下载：

文件: S-Boot.tar.gz 大小: 41KB 下载: 下载

5. 运行结果截图

图中，首先选择３从TFTP服务器下载内核到ＲＡＭ中，　然后选择４从ＲＡＭ成功启动内核。

选择２还有通过串口Kermit协议下载内核的功能，前文没有对这部分代码作分析，有时间再补上。下面附一张截图：