ARM教程：ARM 的BootLoader与初始化分析.ppt

1、Boot Loader 的概念 在操作系统内核运行之前运行的一段程序 功能 初始化硬件设备 建立内存空间的映射图 调整系统的软硬件环境，以便操作系统内核启动 不通用 依赖于硬件 依赖于具体的板级配置 不同的 CPU有不同的Boot Loader 有些 BootLoader 支持多CPU，如U-Boot支持 ARM和MIPS 1、BootLoader的概念 简单地说，bootloader就是在操作系统内核运行前运行地一段小程序。 通过这段小程序，我们可以初始化必要的硬件设备，创建内核需要的一些信息并将这些信息通过相关机制传递给内核，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，最终调用操作系统内核，真正起到引导和加载内核的作用。 bootloader是依赖于硬件而实现的，特别是在嵌入式系统中。不同的体系结构需求的bootloader是不同的。 对于两块不同的嵌入式板而言，即使它们基于相同的CPU构建，运行在其中一块电路板上的bootloader，未必能够运行在另一块电路开发板上。 2、固态存储设备的空间分配结构 3、控制 Boot Loader 的设备或机制 主机和目标机之间一般通过串口建立连接。 Boot Loader执行时通常会通过串口进行 I/O，如输出打印信息到串口，从串口读取用户控制字符等。 通常目标机上的 Boot Loader 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 也可通过以太网连接并借助 TFTP 协议来下载文件。 串口传输的速度是有限的 主机提供 TFTP 服务 4、Boot Loader 的操作模式 Boot Loader通常有两种不同的操作模式： 启动加载模式 自主（Autonomous）模式。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，是Boot Loader 的正常工作模式。 下载模式 通过串口连接或网络连接等通信手段从主机（Host）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 BootLoader 写到目标机上的FLASH 类固态存储设备中。 4、Boot Loader 的操作模式 Boot Loader通常有两种不同的操作模式： 下载模式 通常在第一次安装内核与根文件系统时被使用，系统更新也会使用 Boot Loader 的这种工作模式。 该模式通常都会向它的终端用户提供一个简单的命令行接口。 Blob 或 U-Boot 等功能强大的 Boot Loader 通常同时支持这两种工作模式，且允许用户在这两种工作模式之间进行切换。 如Blob 在启动时处于正常的启动加载模式，但是它会延时 10 秒等待终端用户按下任意键而将 blob 切换到下载模式。如10秒内没有用户按键，则 blob 继续启动 Linux 内核。 5、多阶段的 Boot Loader 从固态存储设备上启动的 Boot Loader 大多都是 2 阶段的启动过程，分为 stage 1和 stage 2 两部分 ，以便提供更为复杂的功能，以及更好的可移植性。 stage 1：汇编部分执行简单的硬件初始化； stage 2 ：C语言部分负责复制数据,设置启动参数,串口通信等功能。 5、多阶段的 Boot Loader stage1?通常包括以下步骤： 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。 5、多阶段的 Boot Loader ?stage2?通常包括以下步骤： 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； 调用内核。 6、Boot Loader 的执行 第一条指令 eg：地址 0嵌入式系统的固态存储设备被映射到这个预先安排的地址上，系统加电后，CPU 将首先执行 Boot Loader 程序。 stage1.1基本的硬件初始化 目的: 为?stage2?的执行以及随后的?kernel?的执行准备好一些基本的硬件环境 。 1．?屏蔽所有的中断