对于一个确定的嵌入式系统,其CPU读取第一条指令的地址和片选是一定的。下面就以MPC5200B系统为例,说明实现bootrom自备份及自切换系统的实现方法。
MPC5200B支持的bootrom地址为0x00000000或是0xfff00000,由复位配置确定从哪一个地址读取,支持的bootrom空间为512 KB。要实现bootrom自动备份及自动切换有两种方案:
①采用2片NOR Flash,同时挂在MPC5200B的本地总线上,通过一个CPLD提供2个Flash的片选信号,由软件和CPLD根据boot启动状态确定把boot_cs输出给哪一片Flash。
②采用1片NOR Flash,划分两个区域,每个区域为512 KB,通过CPLD去切换地址实现。
本文采用方案一实现bootrom切换功能。
1.2 总体设计
如图1所示,CPU输出两个片选信号(boot_cs和CSD给CPLD,同时CPU Local bus的其他信号分别连接到FlashA、FlashB以及CPLD上,CPLD输出一个复位信号给CPU,复位电路和时钟电路给CPLD和CPU提供复位和时钟信号。
要实现bootrom自动切换及备份,需要CPLD和软件共同进行处理。默认主Flash为FlashA,备份Flash为FlashB。具体步骤如下:
①启动时,CPU发出boot_cs信号,从Local bus的0x00000000地址开始读取软件,CPLD默认把boot_cs信号送给FlashA。如果CPU正常启动,等CPU启动完成后,软件向CPLD的bootrom启动寄存器中写入值A。
②CPLD延时5 s后读取bootrom启动寄存器,当发现这个寄存器值为A时,代表bootrom已经成功启动,CPLD锁定输出boot_cs给第一片Flash。同时,输出CS1给FlashB,软件检测FlashB中代码的完整性。如果完整,则不处理;如果发现FlashB中代码不完整,重新往FlashB中写入代码。
③如果FlashA中的代码已经损坏,CPU将无法启动。此时,CPLD等待5 s后检测到的bootrom启动寄存器值仍为初始值,CPLD认为FlashA已损坏,切换boot_cs信号输出到FlashB,然后发送一个复位信号给CPU,CPU重新开始启动过程。CPU从FlashB中启动代码,启动完成后,软件向CPLD的bootrom启动寄存器中写入值B。此时输出CS1给FlashA,软件检测FlashA中代码的完整性。如果完整,则不处理。如果发现FlashA中代码不完整,则更新FlashA中的代码,更新完毕后通知CPLD复位CPU,并输出boot_cs给FlashA,从FlashA重新启动。
④系统更新bootrom时,首先改写FlashA中的代码,并重新启动;然后验证FlashA中代码的完整性,如果FlashA中代码完整,则更新到FlashB中。
2 系统实现
本系统由软件和CPLD配合实现,其中CPLD根据软件反馈的状态来确定片选的分配以及系统的复位。软件则在启动后对cpld Bootrom_run寄存器进行置位,并对两片Flash的代码进行CRC校验。如果有错误,则修复相应的Flash代码,并记录相关错误信息。