用br104h制作eCos实验板

1        前言

做这个的初衷主要想在国内推广eCos，为Open Source做一些力所能及的事，为在校的大学生们提供一个理论和实践结合的平台，毕业后不再是一颗大白菜。希望读者的批评和建议能够email告知我，在后续版本中改进。我的邮箱是 chou.o.ning@gmail.com，因为工作比较忙，不一定会回复，但一定会认真阅读。

这里要非常感谢我的夫人toybear，能够支持我做这些事情。还要感谢儿子臭蛋，让我的生活充满了快乐。

2        有关版权

本人移植到br104h的所有代码都为合法版权的代码，并遵守GPL版权。

如果读者使用本开发包，并对其修改，请遵循GPL。如果应用程序以库的形式链接到eCos，则无需遵守GPL。简而言之，后面会提到ecos-examples-1.0.0.src.gz文家解压后有两个目录 work/lib（eCos内核的编译路径）和work/examples（eCos应用程序），work/lib编译到的文件需要遵守GPL，而work/examples则不需要。

另外，由于Marvell的datasheet是保密的，我不能随便发放，索取的正确途径应该是Marvell的芯片代理商。不过大家不要着急，没有datasheet也没有关系，我移植的代码会给出部分硬件的驱动，后面我也会写一篇文档，给出驱动部分的API接口的说明，读者可以完全不依赖datasheet。如果对硬件和驱动有特殊要求，可以给我email，在邮件中讨论。

3        br104h简介

br104h是H3C公司的一款家用路由器，在该公司的网站上有介绍：http://www.h3c.com.cn/Products%5F%5F%5FTechnology/Products/IP%5FNetwork/Router/Aolynk%5FBR/BR104H/。该路由器的CPU主芯片为Marvell 88E6218，一款集成MAC和7口Switch的ARM9的SoC芯片。http://www.mcuol.com/Solution/195/2177.htm有成都西南民族大学向强写的“基于88E6218的SOHO网络开发平台设计”一篇文章，介绍了88E6218特性和规格，我这里就不再罗唆了。

4        为什么是br104h

很多很好的理由，让我慢慢道来。

ü         便宜！！！只要一百多块钱买台设备，再加上自己动动手，你就可以拥有一块5个网口的ARM9实验板。

ü         由于工作关系，有Marvell 88E6218的Datasheet，而该芯片就是br104h的CPU。有了datasheet才能移植eCos。

ü         单板上预留有串口和JTAG口（需要自己动手引出来，后文有详细介绍），完全就是为实验板准备的。TP-LINK 的TL-R402这些脚没有引出来，这也是我没有使用TP的路由器做实验板的主要原因。

ü         单板是二层板，硬件的连线可以看得很清楚，没有原理图也没有关系。

ü         booter是armboot，os映像下载用网口，非常快捷方便。

ü         512Kbytes Flash，2M bytes SDRAM，对一般的实验板应用来说应该足够了。（Linux不够，后面会有Linux的实验板出来，打算找一款MIPS的CPU的板子，不过还在计划中，有兴趣的读者可不时关注一下我的blog http://www.lupaworld.com/131820）

5        用br104h做实验板能够干什么

ü         学习ARM体系结构

ü         学习eCos内核、驱动、应用开发

ü         学习uCos内核、驱动、应用开发（uCos由于版权的原因，我不能提供，请读者自己参考br104h的代码移植。uCos网上有很多详细的移植文章，移植还是很简单的）

ü         网络的应用和开发

 

eCos有协议栈（open BSD和free BSD）、IPSEC、PPP、SNMP、HTTP SERVER、FTP、SNTP、DNS、文件系统的源代码资源，尝试着做一个路由器吧，可以学太多的知识！

注：网口和Switch的驱动我还没有提供，后面会提供。(网口驱动已提供，请在blog上获取)

6        硬件环境搭建

下面这部分需要读者自己DIY，需要花一些时间和金钱，总共不会超过200人民币。如果读者的硬件水平不好，可以去淘宝网上购买，或者请懂硬件的朋友帮您做一下。

首先需要买一个 H3C 公司的Aolynk br104h路由器，需要花费115人民币。如果找不到可以到淘宝上去看看。下图是实物图。（注：图画是儿子画的游泳池，黄黄的那个是儿子的橡皮泥）

翻到后面，将四个小圆脚挖开，可以发现两个螺丝钉，旋开之。

 

然后可以开塑料盖，很难开，需要用点力气和技巧，请在下图的位置撬开之。

将电路板拿出来，请注意下图，留下了一个四针的排针，这个是预留的串口，从上到下是GND TX RX VCC。电路板上有丝印。

用排针焊上去，GND脚因为有一大块地，因此比较难焊，需要用功率大一些的电烙铁。

 

由于板子上没有驱动芯片将TTL电平转换成RS232的电平，因此需要买一个或者自己做一个，淘宝上有卖（http://auction1.taobao.com/auction/snap_detail.htm?item_id=9d4378cc6098f2334b63ecad8ffc3598&snap_id=ZTJCLVSYU5AJO&x_id=db1） ，也可以自己做一个，下面是我做的，供大家参考。电容都是0.1uF的，db9的插座是公的，其他的就是连连线了。

原理图

 

正面

 

反面

 

将单板和串口小板用四芯的线连起来（儿子过来捣蛋，正巧拍到了小手），大家可以注意一下，两块板的串口TX和RX连接恰好反一下，TX连RX，RX连TX。

由于笔记本上没有串口，还需要买一个USB转串口（如果PC有串口的话，则需要一根串口线，电子市场和淘宝有卖）

接下来，就是整个硬件环境的连接（还有网线，不要忘记了）

7        JTAG仿真器连接

br104h预留有jtag调试的焊点，连接市面上很普及的multi-ice兼容的仿真器。我没有焊出来，下面将一些硬件信息写下来，提供给需要仿真器的读者。

管脚    名称         丝印

44脚   TRST        TP4

45脚   TMS_ARM   TP5

46脚   TDI         TP3

47脚   TCK         TP7

49脚   TDO         TP6

 

注意br104h的TRST是下拉的，有些仿真器无法连接，可以将R45拿掉试一下。

8        串口的设置

我们需要使用串口连接br104h，这里需要说明一下，台式机一般都有串口，而当前市场在销售的笔记本电脑一般都不带串口，因此需要购买一个usb转串口的设备，大约20－40人民币。

下面是Windows超级终端配置和使用方法进行全方位的图解，供大家参照使用，希望对各位有所帮助。
　　第一步：首先要进入超级终端软件，WINDOWS所有的操作系统中均有自带。如果系统上面找不到，则直接到控制面板的“添加删除硬件”中添加WINDOWS组件从而添加超级终端软件。

　　　　　　　　　　　　　

　　第二步：将终端设备（这里指的是目标板br104h）与计算机超级终端软件建立一个连接。

                          

　　第三步：选择连接时所使用的通讯端口，目标板所连接的哪个通讯端口就连接哪个通讯端口。

第四步：对所选定的COM口进行设置，br104h的串口波特率为38400bps、8bit 数据位、无校验、1 bit停止位、无流控，如下图。

                          

    第五步：点确定后将出现一个对话框，将目标板上电，如果出现下面的提示，说明串口已连接和设置正确。

                          

Windows XP的超级终端有个bug，翻页查看历史的串口信息会有乱码。我推荐使用免费的串口终端Tera Term。它的下载网页为：http://hp.vector.co.jp/authors/VA002416/teraterm.html。该软件的配置我就不再详细说明了。

 

9        软件开发环境的设置

从http://www.lupaworld.com/131820下载《eCos 开发环境搭建指南》，按照该文档，创建好Linux的开发环境。

10  eCos源代码下载和配置工具生成

重要：一定要使用eCos最近的代码，不要使用eCos 2.0的代码，那些代码已经有5年的历史了，有很多的bug。

从http://www.ecoscentric.com/devzone/snapshots.shtml eCos的CVS代码库的快照，下载到最新的eCos源代码。如果打算自己编译最新的eCos配置工具，请下载full版本的代码，大约40多M，里面含有配置工具的源代码，可用它编译eCos配置工具。

 

解压之：

[ning@fedora4 ~]$ tar jxvf ecos-trunk-full.tar.bz2

 

如果需要编译eCos配置工具，请按照下面的步骤操作。

创建一个build目录，编译的文件会放在这里，请不要在ecos的目录下直接配置。

[ning@fedora4 ~]$ mkdir build

 

配置之，如果需要添加自己的选项，请阅读ecos/README.host

[ning@fedora4 ~]$ cd build/

[ning@fedora4 build]$ ../ecos/configure

 

编译之

[ning@fedora4 build]$ make

 

安装之。注意：要用root才有权限

[ning@fedora4 build]$ su

Password:

[root@fedora4 build]# make install

 

按上面的步骤编译出来的命令行编译工具安装在/usr/local/bin/ecosconfig。图形化的配置工具的编译我还没有搞定，不过建议大家用命令行工具，可以学习cdl语言和内核代码。eCos讨论组的Grant Edwards这样建议“Don't depend on the GUI configurator.  Learn the basics of CDL and how to use the command-line admin/config tools. That too will pay many benefits in the long run.”。

如果不打算自己编译，可以直接下载2.0 版本的eCos：ftp://ecos.sourceware.org/pub/ecos/releases/ecos-2.0/ecos-2.0.i386linux.tar.bz2，解压后，在ecos-2.0/tools/bin有命令行的配置文件ecosconfig和图形化的配置文件configtool。不过这个版本有些老了，2003年的。图形工具我试了一下是好用的，命令行没有试过。

11  ARM交叉编译工具

从下面的网址 http://arm.cirrus.com/files/tools/arm-elf-gcc-3.2.1-full.tar.bz2下载ARM的交叉编译工具。

以root登陆，将该文件放到根目录下

[root@fedora4 ning]# mv arm-elf-gcc-3.2.1-full.tar.bz2 /

[root@fedora4 ning]# cd /

解压之

[root@fedora4 /]# tar jxvf arm-elf-gcc-3.2.1-full.tar.bz2

这样ARM的交叉编译工具就放到了/usr/local/arm/3.2.1-elf/bin目录下。

12  设置环境变量

接下来需要设置一下环境变量。

从root返回到ning用户，编辑home/ning下的.bash_profile，添加红色的环境变量。第一行红色为ARM交叉编译工具所在的路径，第二、三行红色为eCos库的路径。如果路径改变，不要忘记同时修改之，并使之生效。

[root@fedora4 bin]# exit

exit

[ning@fedora4 ~]$ cd ~

[ning@fedora4 ~]$ vi .bash_profile

 

# .bash_profile

 

# Get the aliases and functions

if [ -f ~/.bashrc ]; then

        . ~/.bashrc

fi

 

# User specific environment and startup programs

 

PATH=$PATH:$HOME/bin

PATH=/usr/local/arm/3.2.1-elf/bin:$PATH

export PATH

 

ECOS_REPOSITORY=/home/ning/ecos/packages

export ECOS_REPOSITORY

 

unset USERNAME

~

~

 

执行之，使环境变量生效

[ning@fedora4 ~]$ source .bash_profile

 

测试一下，如果不是下面的打印，则表明环境变量有错误或者还没有生效。

[ning@fedora4 ~]$ arm-elf-gcc -v

Reading specs from /usr/local/arm/3.2.1-elf/lib/gcc-lib/arm-elf/3.2.1/specs

Configured with: ../configure --target=arm-elf --prefix=/usr/local/arm/3.2.1-elf --with-gnu-as --with-gnu-ld --with-newlib --disable-debug --with-gxx-include-dir=/usr/local/arm/3.2.1-elf/arm-elf/include --enable-languages=c,c++

Thread model: single

gcc version 3.2.1

[ning@fedora4 ~]$ cd work/lib

[ning@fedora4 lib]$ ecosconfig --config=pid.ecc new pid  （无错误提示）

[ning@fedora4 lib]$

13  代码的安装和编译

从http://www.lupaworld.com/131820下载ecos-porting-br104h-1.0.0.src.gz和ecos-examples-1.0.0.src.gz 两个文件，前一个是br104h的bsp包，后一个是应用程序和br104的ecc文件。代码还没有网口和Switch的驱动，以后我会把它补充完整，有兴趣的朋友请关注我的blog。

 

将ecos-porting-br104h-1.0.0.src.gz 拷贝到ecos目录，并解压之

[ning@fedora4 ecos]$ tar zxvf ecos-porting-br104h-1.0.0.src.gz

 

将br104h.db 添加到ecos.db文件的末尾

[ning@fedora4 ecos]$ cd packages/

[ning@fedora4 packages]$ cat br104h.db >> ecos.db

 

将ecos-examples-1.0.0.src.gz 拷贝到/home/ning目录，并解压之

[ning@fedora4 ~]$ tar zxvf ecos-examples-1.0.0.src.gz

 

产生build tree和头文件，如果这个步骤有错误，请检查ECOS_REPOSITORY环境变量是否设置正确。

[ning@fedora4 ~]$ cd work/lib

[ning@fedora4 lib]$ ecosconfig --config=br104h.ecc tree

 

编译eCos内核库

[ning@fedora4 lib]$ make

 

到eCos的应用程序目录，修改Makefile，修改eCos内核的路径是否正确（下面红色标注的行）

[ning@fedora4 lib]$ cd ../examples/

[ning@fedora4 examples]$ vi Makefile

 

# Usage:   make INSTALL_DIR=/path/to/ecos/install

 

INSTALL_DIR=/home/ning/work/lib/install

 

include $(INSTALL_DIR)/include/pkgconf/ecos.mak

 

编译应用程序，并链接eCos内核，生成elf文件和bin文件。

[ning@fedora4 examples]$ make clean

[ning@fedora4 examples]$ make

 

14  下载映像到目标板并运行

接上串口，当出现“Hit b for boot setup”的时候，敲入按键b。

Hit b for boot setup

 

 

ARMboot Rev 1.3 for Huawei-3Com BR104H (Dec  5 2006 - 09:46:38)

 

  _----_     ____

 | ---- |___/  __)___

 |      |       _____)

 |      |       ______)

 |      \__    ______)

 |       \_\________)

 |         ---,

/___/\_._._._./

 

ARMboot LE version

ARMboot code: 001c0000 -> 001d1760

HW_VER = 0x00000200

HW_BOT_VER = 0x00000301

HW_SER_CONTROL = 0x12345678

HW_NAME = BR104

LAN_MAC = 00:0F:E2:4D:9A:07

WAN_MAC = 00:0F:E2:4D:9A:08

ARMboot->

 

可以看到，br104h的booter采用的是armboot（也是一个开源的项目，以后我也会提供armboot的移植，请关注我的blog）。键入一个?号，可以看到所有的命令。

 

ARMboot-> ?

go      - start application at address 'addr'

runflash      - copy zdemo.bin to flash, unzip, run

cfg     - config sdk read_only cfg data.

tftp- boot image via network using TFTP protocol

printenv- print environment variables

setenv  - set environment variables

fburn - write a block to the FLASH memory

bdinfo  - print Board Info structure

icache  - enable or disable instruction cache

dcache  - enable or disable data cache

reset   - Perform RESET of the CPU

echo    - echo args to console

version - print monitor version

help    - print online help

?       - alias for 'help'

ARMboot->

 

敲入printenv，可以看到网络的设置，可以看到br104h的ip地址为192.168.0.2，tftp 服务器的ip 地址为192.168.0.99

 

ARMboot-> printenv

bootdelay=3

baudrate=38400

ethaddr=08:00:3e:26:0a:5b

ipaddr=192.168.0.2

serverip=192.168.0.99

netmask=255.255.255.000

bootfile=bootrom.bin

sdramImgAddr=0x00100000

flashAddr=0xFFF80000

bootSource=flash

 

Environment size: 201/4092 bytes

ARMboot->

 

然后设置网卡地址为192.168.0.99。将Linux主机的工作目录映射为Windows的一个网络驱动器。（我使用的是Z盘）。从http://tftpd32.jounin.net 下载tftpd32软件。设置需要下载的文件的路径和网卡接口（如果你有多块网卡，需要选择链接目标板的网卡）。

然后，键入tftp命令将hello.bin文件下载到内存0x8000处（如果出现无法下载，请检查网络连接，ip地址，tftpd的设置）

ARMboot->

ARMboot-> tftp 8000 hello.bin

Please wait, this takes a while ...

TFTP from server 192.168.0.99; our IP address is 192.168.0.2

Filename 'hello.bin'.

Load address: 0x8000

Loading: #######

Bytes transferred = 33964 (84ac hex)

 

键入go命令，指针从0x8000处执行代码。

ARMboot-> go 8000

## Starting application at 0x00008000 ...

Hello, eCos world!

 

至此整个实验板大功告成。

15  移植代码的说明

因为所有的源代码都有，因此看代码是最好的学习eCos的方法。88E6218的串口、中断、定时器和pid单板（ARM公司的评估板，eCos有它的源代码）的很相似，因此我采用pid的代码作为模版进行移植。大家可以用beyond compare做代码对比，看看移植到底修改了哪些。看完后，大家可能会觉得移植还是蛮简单的。其实确实如此，我花了大约两天的就搞定了。

代码的详细说明打算在网口移植完后会写，请关注我的blog。

16  参考书目和网站连接

a)     Antrony J. Massa 《嵌入式可配置实时操作系统eCos软件开发》北京航空航天大学出版社

这本书是eCos的经典之作，网上有free的英文版下载，英文名为《Embedded Software Development with eCos》。

b)     蒋句平 《嵌入式可配置实时操作系统eCos开发与应用》机械工业出版社

这本书绝大多数的内容翻译自《eCos User guide》和《eCos reference》，虽然自己的东西少了一些，但确实是一本不错的参考书。我一般先查看这本书，然后再去看英文的参考。

c)      http://ecos.sourceware.org

eCos的主要资源和文档，主要是针对2.0的版本，基本不再更新了。

d)     http://www.ecoscentric.com/devzone/snapshots.shtml

eCos的CVS代码库的快照，可以下载到最新的eCos源代码。

e)      http://ecos.sourceware.org/intouch.html

eCos的邮件讨论组的订阅网址

f)       http://www.lupaworld.com/131820

本人的blog，刚刚开。后面会推出一些eCos的资源，将市面上已有的产品改造成开发实验板，提供详细的文档和所有源代码，让eCos的学习者和开发者可以自行DIY一块eCos的实验板，为eCos的推广做一些贡献。