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[BootLoader] 嵌入式系统BootLoader简介 [复制链接]

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发表于 2016-11-05 16:59 |显示全部楼层
本帖最后由 suphgmh 于 2016-11-05 17:09 编辑

嵌入式系统BootLoader简介

一、概念
      Bootloader就是在操作系统内核运行之前运行的一段程序, 它类似于PC机中的BIOS程序。通过这段程序,可以完成硬件设备的初始化,并建立内存空间的映射图的功能,从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态,为最终调用系统内核做好准备。Bootloader 是严重地依赖于硬件实现。除了依赖于 CPU 的体系结构外,Bootloader 实际上也依赖于具体的嵌入式板级设备的配置。
      1系统加电或复位后,所有的 CPU 通常都从某个由 CPU 制造商预先安排的地址上取指令。基于 CPU构建的嵌入式系统通常都有某种类型的固态存储设备(比如 ROMEEPROM FLASH 等)被映射到这个预先安排的地址上。因此在系统加电后,CPU 首先执行 Bootloader 程序
      2Bootloader 的操作模式。大多数 Bootloader 都包含两种不同的操作模式: 启动加载”模式和“下载”模式
启动加载模式:就是 Bootloader 从目标机上的某个固态存储设备上将操作系统加载到 RAM 中运行,整个过程并没有用户的介入。这种模式是嵌入式产品发布时的通用模式。
下载模式:在这种模式下,目标机上的 Bootloader 将通过串口连接或网络连接等通信手段从主机(Host)下载文件,比如:下载内核映像和根文件系统映像等。从主机下载的文件通常首先被 Bootloader保存到目标机的 RAM 中,然后再被 Bootloader 写到目标机上的 FLASH 类固态存储设备中。Bootloader 的这种模式是在系统更新时使用。工作于这种模式下的 Bootloader 通常都会向它的终端用户提供一个简单的命令行接口。
      3、Bootloader 与主机之间进行文件传输所用的通信设备及协议,最常见的情况就是,目标机上的Bootloader 通过串口与主机之间进行文件传输 传输协议通常是 xmodem/ ymodem/zmodem 协议中的一种。但是,串口传输的速度是有限的,因此通过以太网连接并借助 TFTP 协议来下载文件是个更好的选择。
二、BootLoader启动流程
      Bootloader 的启动流程一般分为两个阶段:stage1 stage2,下面分别对这两个阶段进行讲解:
   (1Bootloader stage1
    在 stage1 Bootloader 主要完成以下工作。
      §基本的硬件初始化,包括屏蔽所有的中断、设置 CPU 的速度和时钟频率、RAM 初始化、初始化LED、关闭 CPU 内部指令和数据 cache 灯。
      §为加载 stage2 准备 RAM 空间,通常为了获得更快的执行速度,通常把 stage2 加载到 RAM 空间中来执行,因此必须为加载 Bootloader stage2 准备好一段可用的 RAM 空间范围。
    §拷贝 stage2 RAM ,在这里要确定两点:①stage2 的可执行映像在固态存储设备的存放起始地址和终止地址;②RAM 空间的起始地址。
      §设置堆栈指针 sp,这是为执行 stage2 C 语言代码做好准备。
   (2Bootloader stage2
    在 stage2 Bootloader 主要完成以下工作。
      §用汇编语言跳转到 main 入口函数
    由于 stage2 的代码通常用 C 语言来实现, 目的是实现更复杂的功能和取得更好的代码可读性和可移植性。但是与普通 C 语言应用程序不同的是,在编译和链接 Bootloader 这样的程序时,不能使用 glibc 库中的任何支持函数。
      §初始化本阶段要使用到的硬件设备,包括初始化串口、初始化计时器等。在初始化这些设备之前、可以输出一些打印信息。
      §检测系统的内存映射,所谓内存映射就是指在整个 4GB 物理地址空间中有指出哪些地址范围被分配用来寻址系统的 RAM 单元。
    §加载内核映像和根文件系统映像,这里包括规划内存占用的布局和从 Flash 上拷贝数据。
      §设置内核的启动参数
三、BootLoader的种类
捕获1.PNG




***本文摘录自:华清远见嵌入式 Linux移植驱动及应用开发实验说明书


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