揭秘Motorola微处理器的启动之旅：嵌入式系统技术深度解析与实战应用

摘要：本文以Motorola 32位处理器ColdFire5307为例，详细分析了Motorola公司用于嵌入式系统开发的dBUG通用bootloader软件的结构、运行原理及应用。通过对dBUG bootloader源码结构和运行流程的深入探讨，本文不仅展示了其在嵌入式系统中的重要性，还提供了实际修改范例，帮助读者更好地理解和掌握bootloader在嵌入式系统设计中的应用。

引言

Bootloader是完成系统启动和软件加载工作的关键程序，它作为硬件与软件之间的桥梁，实现了底层硬件差异化管理，使得上层应用软件编写和移植更加方便。Motorola公司推出的一款名为dBUG的bootloader因其强大的调试功能和良好的架构而受到广泛关注。本文将通过一个网络数据存储项目中使用Coldfire5307C3开发板为例，全面介绍dBUG bootloader及其在嵌入式系统中的作用。

Bootloader源码结构

（1）Bootloader文件组织

dBUG bootloader源代码可以从官方网站获取，并分为lib项目与各个处理器型号专属项目两部分。例如，在ColdFire 5307上使用MCF5307C3项目搭配lib项目来生成最终代码，其中lib包含无需针对特定处理器优化的通用命令或函数，而每个单独处理器型号相关的是具体到某一类型微控制器所需接口文件。在编译时首先需要编译lib项目生成标准库，然后结合MCF5307C3项目进行编译，以生成最终代码。

（2）与处理器和外围硬件配置相关文件

① 入口文件：vector.s，为复位初始化入口地址、跳转指令及中断矢量表。

② 初始化汇编语言文件：mcfxxxx_lo.s，对预初始化以及调用初始化函数并跳转至main主函数负责。

③ 初始化C语言文件：Sysinit.c，由多个初始化子函数组成，如预初始化处理器及各底层硬件。

④ 系统配置文件：Config.h设定板上处理器类型及模块功能；Board.h设定板上参数信息如片外Flash大小等。

⑤ 连接配置文件：Flash.lcf，为连接时各函数空间地址及内存分配设置。

⑥ 预包含头文件:mxxxx_mwerks.h 和 mwerks.h 设定CodeWarrior 预processor常量 及 编译选项。

Bootloader运行流程简介

Bootloader启动流程如图所示。复位后跳至Boot ROM最低地址处，将第一个32位字传给SP第二个32位字传给PC，即完成复位中断跳转。此次跳转进入vector.s中的start位置，再由asm_startmeup进行部分初始化准备工作，如禁止Cache、禁止中断、内部SRAM起始地址等设置完毕后，将SP指向内部SRAM空间，然后调用sysinit.c中的外围电路和系统配置初期化程序mc f5307_init()。当所有必要设备均已正确配置后，将堆栈指针SP指向用户指定堆栈空间最后执行main函数，该过程包括拷贝矢量表到SDRAM，以及数据段初值拷贝并清零bss段，并执行一些全局变量初步设定之后开始人机交互循环。

Bootloader用户应用

（1）Bootloadersystem移植由于 Motorola 的 dBUG bootloader 为 一 标准 的 范例 程序，要 将 其 移 植 到 具体 的 嵌 入 式 系 统 中，还 需 要 根据 系 统 硬 件 配 置 修改 部 分 配 置 文件 和 底 层 接 口 文件 本 文 以 用 于 网 络 数据 存 储 的 ColdFire 5307 C3 开 发 板 为 样 子，介绍 在 其 上 的 dBUG 移 植 过 程。这包括根据具体平台调整config.h, board.h, flash.lcf 等基本参数，以及适应目标平台修改src目录下核心代码以确保兼容性。此类操作涉及对比不同平台现有解决方案，与之相似但又不同之处，从而不断改进原始版本，以满足不同的需求。

综述本篇文章旨在提供关于Motorola ColdFire系列微控制单元(CPU)上的boot-loader(dBug)的一个深刻了解，这款高性能CPU主要用于网络数据存储领域。本研究不仅探讨了该CPU及其相关工具链如何支持此类任务，同时还展示了如何利用这些资源来优化性能并提高可靠性。通过实施这一方法，我们能够有效地实现高效率、高安全性的网络数据存储解决方案。这对于任何寻求提升其设备效能的人来说都是非常有价值的一步。在未来，我们计划扩展这个研究，以涵盖更多种类的心智计算机模型，并探索它们如何被集成到现有的IT基础设施中去，以进一步提高我们的智能设备生态体系整体效率。