Linux中的早期串口打印调试方法及装置

摘要

本发明揭示了一种Linux中的早期串口打印调试方法及装置。该方法包括：在嵌入式单板的CPU地址空间中，预留一信息传递空间；在Bootloader阶段实现串口驱动和打印函数，并将打印函数地址保存到预留的信息传递空间；将预留的信息传递空间地址作为启动参数传递给Linux；从信息传递空间中取得Bootloader中实现的打印函数地址。本发明可以在Linux启动的最早期实现真正的调试信息即时打印，提高了Linux开发、移植的效率。

说明书

技术领域

本发明涉及到嵌入式设备的早期打印调试方法，特别涉及到一种使用Linux操作系统的嵌入式设备的早期打印调试方法。

背景技术

目前Linux操作系统的应用范围非常广泛，使用Linux的嵌入式设备越来越多。在新设备上，Linux内核的移植、开发工作成为使用Linux的第一个技术性难关。

Linux内核的移植开发，首先需要解决的是调试方法的问题。当前在Linux中进行早期调试非常困难，在Printk功能启用之前(包括2.6.22版本之后加入的early_printk)，缺乏直观高效的调试信息输出方式。许多技术开发人员使用点亮设备上指示灯的方式来获得当前Linux系统的工作状态，这种方式不但使用不便，而且能够展示的信息相当有限。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种Linux中的早期串口打印调试方法，可提高Linux开发、移植的效率。

为了实现上述目的，本发明提出一种Linux中的早期串口打印调试方法，包括步骤：

在嵌入式单板的CPU地址空间中，预留一段受保护的用于从Bootloader向Linux传递信息的信息传递空间；

在Bootloader阶段实现串口驱动和打印函数，并将打印函数地址保存到预留的信息传递空间；

将预留的信息传递空间地址作为启动参数传递给Linux；

从信息传递空间中取得Bootloader中实现的打印函数地址。

优选地，所述信息传递空间、Bootloader空间、Linux空间不互相覆盖。

优选地，所述打印函数的类型包括Bootloader早期用汇编代码实现的不使用堆栈的打印以及Bootloader后期用C代码实现的使用堆栈的打印。

优选地，所述打印函数的地址保存在信息传递空间中。

本发明还提出一种Linux中的早期串口打印调试装置，包括：

地址规划模块，在嵌入式单板的CPU地址空间中，预留一段受保护的用于从Bootloader向Linux传递信息的信息传递空间；

实现保存模块，在Bootloader阶段实现串口驱动和打印函数，并将打印函数地址保存到预留的信息传递空间；

传递模块，将预留的信息传递空间地址作为启动参数传递给Linux；

获取模块，从信息传递空间中取得Bootloader中实现的打印函数地址。

优选地，所述信息传递空间、Bootloader空间以及Linux空间不互相覆盖。

优选地，所述打印函数的类型包括：

Bootloader早期用汇编代码实现的不使用堆栈的打印以及Bootloader后期用C代码实现的使用堆栈的打印。

优选地，所述打印函数的地址保存在信息传递空间中。

本发明所述的Linux中的早期串口打印调试方法，丰富了Linux的调试手段，可以在Linux启动的最早期实现真正的调试信息即时打印，提高了Linux开发、移植的效率。

附图说明

图1为本发明Linux中的早期串口打印调试方法一实施例的流程示意图；

图2为本发明Linux中的早期串口打印调试方法一实施例的地址空间规划示意图；

图3为本发明Linux中的早期串口打印调试方法一实施例的Bootloader实现流程示意图；

图4为本发明Linux中的早期串口打印调试方法一实施例的Linux实现流程示意图；

图5为本发明Linux中的早期串口打印调试装置一实施例的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

本发明中，Bootloader(引导程序)，是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过Bootloader，可以初始化硬件设备、建立内存空间映射，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。

Uart(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，俗称串口，是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART用来与PC进行通信，包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM通信。

参照图1所示，其为本发明Linux中的早期串口打印调试方法一实施例的流程示意图，该方法包括：

步骤S10、在嵌入式单板的CPU地址空间中，预留一段受保护的用于从Bootloader向Linux传递信息的信息传递空间；其中，上述信息传递空间、Bootloader空间、Linux空间不互相覆盖。其中，上述嵌入式单板的CPU地址空间中，还可规划出Bootloader的空间。

步骤S11、在Bootloader阶段实现串口驱动和打印函数，并将打印函数地址保存到预留的信息传递空间；其中，上述打印函数的类型有两种，一种是Bootloader早期用汇编代码实现的不使用堆栈的打印，另一种是Bootloader后期用C代码实现的使用堆栈的打印。进一步的，两者类型的打印函数的地址都保存到信息传递空间中。

步骤S12、将预留的信息传递空间地址作为启动参数传递给Linux；其中，启动参数为Linux已经实现的参数传递方法。本步骤可在加载Linux操作系统时进行。

步骤S13、从信息传递空间中取得Bootloader中实现的打印函数地址；并在此基础上实现Linux下的打印函数。其中，Linux下的打印函数也有两种，一种是在Linux启动的早期汇编代码阶段的汇编打印函数，用汇编代码实现的打印；另一种是在Linux启动的早期C代码阶段的C打印函数，用C代码实现的打印。本步骤可通过修改Linux代码实现，且可在启动初期进行。

本实施例中，在Linux启动阶段使用的打印方法通过串口和显示设备输出调试信息。

参照图2所示，其为本发明Linux中的早期串口打印调试方法一实施例的地址空间规划示意图，嵌入式设备采用mips(Microprocessor withoutinterlocked piped stages，无内部互锁流水级)架构的处理器，根据mips处理器的要求Bootloader加载地址为0x9fc0 0000。在本实施例中，将Bootloader的代码段指定链接到0x8c10 0000地址，规划0x8c0 0000地址到0x8c10 0000共1M空间为信息传递空间，用于存贮boot_info信息。移植后的Linux代码段链接到0x8340 0000地址，只要Linux编译之后不超过140M，则不会覆盖到信息传递空间及其上的Bootloader代码段空间，进而保证了信息传递空间、Bootloader空间、Linux空间不互相覆盖。

参照图3所示，其为本发明Linux中的早期串口打印调试方法一实施例的Bootloader实现流程示意图，给出了在Bootloader阶段与本发明相关的操作流程，包括：

步骤201，Bootloader指定加载到0x9fc 00000地址，且将其代码段链接到0x8c10 0000。

步骤202，在boot阶段实现串口的驱动，使能设备串口。

步骤203，在早期的汇编代码阶段，实现汇编代码版本的串口打印函数。该打印函数用于boot的初期，其功能有限，且因为不对堆栈进行维护，调用者在寄存器的使用上受限。该打印函数可命名为a_print。

步骤204，在后期的C代码阶段，实现C语言代码版本的串口打印函数。该打印函数用于C语言调用，其功能强大，有堆栈，调用者无需考虑寄存器的使用限制；但此时的函数不能在无堆栈的汇编程序中调用。该打印函数可命名为c_print。

步骤205，将a_print和c_print的地址保存到boot_info中。

步骤206，Bootloader引导Linux时，将boot_info的地址0x8c00 0000，作为启动参数传递到Linux中。

参照图4所示，其为本发明Linux中的早期串口打印调试方法一实施例的Linux实现流程示意图，给出了在操作系统阶段与本发明相关的操作流程，包括：

步骤301，链接Linux的代码段加载到0x8340 0000。

步骤302，Linux启动时，第一阶段是汇编代码。在此阶段，可以得到Bootloader传递的参数，并将boot_info的地址保存到内存变量中。该过程可以在启动mips Linux的第一时间进行，传递到Linux中的参数保存在寄存器a0-a4中，可以直接从寄存器中读取到数据。

步骤303，通过boot_info地址加偏移值得到a_print函数的地址。a_print的地址具体保存在boot_info中的具体位置，可通过技术开发人员对boot_info结构的规划而确定。

步骤304，基于a_print实现汇编函数early_os_a_print。在该函数中，将打印的字符串及其它参数，传递给a_print，以完成汇编版本的Linux打印程序。如此，在Linux的最初汇编代码阶段，即可使用该函数打印调试信息。该early_os_a_print函数的使用准则和a_print相同。

步骤305，在进入到C代码阶段后，通过boot_info地址加偏移值得到c_print函数的地址。c_print的地址具体保存在boot_info中的具体位置，可通过技术开发人员对boot_info结构的规划而确定。

步骤306，基于c_print实现C函数early_os_c_print。在该函数中，将步骤305中得到的c_print函数地址赋值到一个函数指针变量上，通过函数指针可直接调用c_print函数。如此，可在Linux最初进入c代码阶段可打印调试信息。该early_os_c_print函数的使用准则和c_print相同。

步骤307，在Linux代码进一步执行后，Printk功能可以被使用时，便可使用Linux提供的打印函数；同时，也可继续使用early_os_c_print函数。

参照图5所示，其为本发明Linux中的早期串口打印调试装置的结构示意图，该装置包括地址规划模块51、实现保存模块52、传递模块53以及获取模块54。该地址规划模块51，在嵌入式单板的CPU地址空间中，预留一段受保护的用于从Bootloader向Linux传递信息的信息传递空间；该实现保存模块52，在Bootloader阶段实现串口驱动和打印函数，并将打印函数地址保存到预留的信息传递空间；该传递模块53，将预留的信息传递空间地址作为启动参数传递给Linux；该获取模块54，从信息传递空间中取得Bootloader中实现的打印函数地址。

上述信息传递空间、Bootloader空间以及Linux空间不互相覆盖。

上述打印函数的类型包括Bootloader早期用汇编代码实现的不使用堆栈的打印以及Bootloader后期用C代码实现的使用堆栈的打印。

上述打印函数的地址保存在信息传递空间中。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。