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基于GPU的固件bootloader设计与实现

郑亚州  
【摘要】:嵌入式实时系统是一种小型的软硬件可结合的计算机系统,由于其小巧,灵活,易于裁剪,因而具有广阔的市场应用前景和商业契机。嵌入式系统的一个最重要的特点就是每一种嵌入式系统都有其相应的CPU和外设,并辅以适合本系统的实时系统整合而成,故我们针对不同的微处理器和不同的外设都要开发相对应的boot加载代码。本文主要针对一个特定的嵌入式GPU硬件平台,并对其固件中的bootloader进行研究讨论。首先,本文对嵌入式系统、SOC、以及bootloader的相关概念进行了介绍,且研究了常见bootloader的基本原理和启动流程,并对比了不同微处理器架构的优缺点,从而选择一个适合所用硬件系统的软件架构;接着介绍了对当前CPU、内存和相应外设所需要的依赖,同时详细描述了初始化该系统所需要做的工作及相应的驱动程序。其次,主要阐述了本文所采用的bootloader的基本架构,它由burner,bootloader,updater三大模块组成,并辅以相应的串口,SROM,DDR,Ethernet,USB等硬件组成。主要论述了基于USB启动的bootloader,并通过DMA方式快速加载系统到内存中去以及一种通过USB进行系统升级的一种方案,此种方式可通过USB接口快速升级整个固件系统以及SROM内部各个模块的映射部分,这是便于维护嵌入式系统的一种常用的解决方法。最后由以上研究讨论结果,并针对真实的硬件环境,设计出针对适合所研究硬件平台的bootloader方案,并将此bootloader成功应用于嵌入式GPU的固件的开发中。同时提出了一种基于DMA方式的bootloader改进方案,并对比了以上两种方案的启动时间,在同一平台上与当前国内外研究现状做了对比,且对其可移植性做了分析,从而为嵌入式系统开发提供了有益的指导。


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