2.3 软件总体方案

软件程序是整个嵌入式控制器的灵魂，它在整个嵌入式系统中发挥着极其重

要的作用。 VME 控制器的软件系统主要包括引导程序移植、嵌入式 Linux 内核裁

剪和驱动程序设计三大部分。软件方案的设计框图见下图 2-3。

嵌入式 Linux 操作系统处于整个软件系统的底层，它可以屏蔽底层硬件的差

异，为应用程序的开发提供统一且可靠的平台。

引导程序 Bootloader 是系统上电之后运行的第一段程序，操作系统运行之前，

需要通过引导程序进行引导。引导程序主要完成对 CPU 以及目标电路板的初始化，

包括串口初始化、 DDR 初始化、系统时钟及电源初始化等等。完成上述的初始化

之后，将外部 eMMC Flash 中的程序代码搬运到 DDR 内存中，之后即可以启动操

作系统的运行。

驱动程序主要实现对具体设备的控制，涉及到对底层寄存器的读写等操作。应

用程序一般不能直接对硬件设备进行操作，需要通过驱动程序提供的函数接口来

访问设备。所以，驱动程序的作用就是向应用程序提供合适的编程接口，为应用程

序屏蔽底层的具体硬件操作 [33] 。

2.3.1 引导程序和操作系统方案

嵌入式控制器的系统移植主要包括引导程序移植和 Linux 系统移植两个部分。

引导程序移植是为 Linux 系统移植做铺垫准备，两者不可缺一。接下来介绍引导程

序和 Linux 系统移植的方案。

针对不同的 CPU 架构和不同的操作系统，有多种类型的引导程序。针对 ARM

架构的引导程序有 vivi 、 ARMboot 等，针对 PowerPC 架构的有 ppcboot ，还有支持

多种架构的 U-Boot 。还有专门启动 WinCE 系统的 eboot 、基于 eCos 系统的 Redboot

等等。

U-Boot 引导程序是对大众开源的，它支持 ARM 、 X86 、 MIPS 、 RISC-V 等架

构的处理器，支持 Linux 、 VxWorks 、 Android 等多种操作系统。 U-Boot 使用非常

广泛，并且它非常适用于 ARM 处理器 [34] ，所以本次设计使用通用的 U-Boot 作为

引导程序，从而减小开发难度。