[工学]第6章 Bootloader.pdfVIP

以国家精品课程《智能控制基础》双语教学为 平台，培养工科学生创新实践能力 第六章：Bootloader 汇报人：师黎 讲课人：罗勇 本章介绍了Bootloader 的概念和类型，重点讲解了 U-Boot 的开发调试和使用。通过学习U-Boot 软 件，可以使读者充分理解Bootloader 的工作原理和 代码实现。 2 本章目标 Bootloader概况 U-Boot软件开发 U-Boot使用技巧 6.1 Bootloader 对于计算机系统来说，从开机上电到操作系统启 动需要一个引导过程。嵌入式Linux系统同样离不 开引导程序，这个引导程序就叫作Bootloader 。 6.1.1 Bootloader介绍 系统引导程序通常称为Boot Loader ，是在系统复位后执行 的第一段代码，相当于PC上的BIOS 以及商业实时操作系 统中的板级支持包BSP 。也是在操作系统运行之前执行的 一段小程序。通过这段小程序，可以初始化硬件设备、建 立内存空间的映射表，从而建立适当的系统软硬件环境， 为最终调用操作系统内核做好准备 Boot Loader首先完成系统硬件的初始化，包括时钟的设置 、存储区的映射等，设置堆栈指针等；然后把操作系统内 核从flash区拷贝到ram 区，并跳转到内核的入口，将系统控 制权交给操作系统，在此之后系统的运行和Boot Loader 再 无任何关系。 BootLoader体系结构 嵌入式系统的软件体系结构： 6.1.2 BootLoader特点 Boot Loader独立于操作系统，必须由用户自己设 计，linux 的发行包中不包含Boot Loader ，但用户 可以直接使用或参考一些开源的Boot Loader软件 工程来编制自己的Boot Loader 。 BootLoader 的实现高度依赖于硬件，包括处理器的 体系结构、具体型号、硬件电路板的设计。 Bootloader不仅依赖于CPU 的体系结构，而且依赖 于嵌入式系统板级设备的配置。即使用同一处理 器的不同板子，也需要修改Bootloader 的源程序 BootLoader特点（续） Boot Loader与主机通信最常用的方式是通过串口，使 用的协议通常是xmodem/ymodem/ zmodem等协议的一 种。 借助TFTP协议使用以太网连接速度更快，但此时主机 必须提供TFTP服务。 BootLoader特点（续） 大多Boot Loader都有两个操作模式： 启动加载：即Boot Loader从目标机上的某个固态存储器 上将操作系统加载到内存ram 中运行，整个过程没有用户 的介入。这是Boot Loader 的正常工作模式。 下载模式：目标机上的Boot Loader将通过串口或网络连 接从主机（host ）上下载文件，例如内核映象和根文件 系统等。下载的文件首先放在ram 中，然后被Boot Loader 写到固态存储器中。Boot Loader 的这种模式通常在第一 次安装内核与根文件系统时使用。 6.1.3 Bootloader的启动 Linux系统是通过Bootloader引导启动 系统加电后，所有CPU都会从某个地址执行，因 此，必须把Bootloader程序存储在相应的Flash位置 主机和目标机之间是串口连接，Bootloader软件会 通过串口来输入输出。 Boot Loader启动分为单阶段和多阶段两类，从固 态存储器Flash启动的Bootloader多数是两阶段的启 动过程，具体分为stage1和stage2 。 各种启动方式 1．网络启动方式 这种方式开发板不需要配置较大的存储介质，跟无盘工作站 有点类似。但是使用这种启动方式之前，需要把Bootloader 安装到板上的EPROM或者Flash 中。Bootloader通过以太网 接口远程下载Linux 内核映像或者文件系统。附图。 2 ．磁盘启动方式 传统的Linux 由BIOS引导硬盘，而不直接引导操作