[工学]4-Bootloader.ppt

1、 Bootloader的概念 Boot Loader 就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过它，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，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。 通常，Boot Loader 是严重地依赖于硬件而实现的，特别是在嵌入式世界。因此，在嵌入式世界里建立一个通用的 Boot Loader 几乎是不可能的。尽管如此，我们仍然可以对 Boot Loader 归纳出一些通用的概念来，以指导用户特定的 Boot Loader 设计与实现。 Boot Loader 所支持的 CPU 和嵌入式板 通常，每种CPU 体系结构都有不同的 BootLoader。有些 Boot Loader 也支持多种体系结构的 CPU，比如 U-Boot 就同时支持 ARM 体系结构和MIPS 体系结构。 移植的工作，Bootloader的板级移植 2、 Linux的Bootloader 系统配置、中断接管、引导 装载内核、根文件系统、参数传递、内核调试、内核和根文件系统的下载等等 常见的uClinux(Linux)的Bootloader： Redboot Blob Vivi Uboot armBoot… Boot Loader 的安装媒介 系统加电或复位后，所有的处理器通常都从某个预先安排的地址上取指令。比如，ARM在复位时从地址0x0取指。 嵌入式系统中通常都有某种类型的固态存储设备（比如：ROM、EEPROM 或 FLASH 等）被映射到这个预先安排的地址上。因此在系统加电后，处理器将首先执行 Boot Loader 程序 Bootloader是最先被系统执行的程序 固态存储设备的典型空间分配结构 Boot Loader的控制方式 主机和目标机之间一般通过串口建立连接，Boot Loader 软件在执行时通常会通过串口来进行通讯，比如：输出打印信息到串口，从串口读取用户控制字符 也可以通过JTAG等其他接口通讯 3、 Boot Loader 的操作模式 大多数 Boot Loader 都包含两种不同的操作模式： 启动加载模式 下载模式 最终用户的角度看，Boot Loader 的作用就是用来加载操作系统，而并不存在所谓的启动加载模式与下载工作模式的区别 启动加载模式 启动加载模式，称为“自主”（Autonomous）模式 Boot Loader 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 Boot Loader 的正常工作模式，因此在嵌入式产品发布的时侯，Boot Loader 显然必须工作在这种模式下。 下载模式 在下载模式下，目标机上的 Boot Loader 将通过串口连接或网络连接等通信手段从主机下载文件，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 Boot Loader 保存到目标机的 RAM 中，然后再被 Boot Loader 写到目标机上的FLASH 类固态存储设备中。 这种模式通常在第一次安装内核与根文件系统时被使用；此外，以后的系统更新也会使用 Boot Loader 的这种工作模式。 工作于这种模式下的 Boot Loader 通常都会向它的终端用户提供一个简单的命令行接口。 BLOB的交叉编译 1）解压 BLOB的交叉编译 2、编译 Blob 的下载 使用JTAG下载 BootLoader 与主机通信 串口传输，传输协议通常是 xmodem／ymodem／zmodem 。程序简单，传输的速度比较慢，115200bps 通过以太网传输是个好方法。TFTP 协议是最常见的方式 4、 BL的主要任务与典型结构框架 大多数 Boot Loader 都分为 stage1 和 stage2 两大部分。 依赖于处理器体系结构和板级初始化的代码，通常都放在 stage1 中，用汇编言实现 而 stage2 则通常用C语言来实现，这样可以实现更复杂的功能，而且代码会具有更好的可读性和可移植性。 Boot Loader 的 stage1 通常包括以下步骤(以执行的先后顺序)： 硬件设备初始化。 为加载 Boot Loader 的 stage2 准备 RAM 空间。 拷贝 Boot Loader 的 stage2 到 RAM 空间中。 设置好堆栈。 跳转到 stage2 的 C 入口点。 Boot Loader 的 stage2 （1/2） 通常包括以下步骤(以执行的先后顺序)： 初始化本阶段要使用到的硬件设备。 检测系统内存映射(memory map)。 将 kernel 映像和根文件系统映像从 flash 上读到 RAM 空间中。 为内核设置启动参数。 调