BootLoader启动过程.ppt

7.1 Boot Loader 概述 简单地说，Boot Loader就是在操作系统内核或用户应用程序之前运行的一段小程序。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图，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或用户应用程序准备好正确环境。 通常，Boot Loader是依赖于硬件而实现的，因此，为嵌入式系统建立一个通用的Boot Loader是很困难的。但是可以归纳出一些通用的概念，以便于了解特定Boot Loader的设计与实现。 Boot Loader的主要任务如图7.1所示。 图7.1 Boot Loader的主要任务 7.2 Boot Loader与嵌入式系统的关系 每种不同的处理器体系结构都有不同的Boot Loader。有些Boot Loader也支持多种体系结构的处理器。除了依赖处理器的体系结构外，Boot Loader实际上也依赖于具体的嵌入式板级设备的配置。即使是基于同一种处理器构建的两块不同的嵌入式板级设备，它们的Boot Loader也是不同的。Boot Loader源程序是很关键的代码，因为它是一些把特定的数字写入指定硬件寄存器的指令序列。 系统加电复位后，所有的处理器通常都从某个处理器制造商预先安排的地址上取指令。如基于S3C44B0x的处理器在复位时通常都从地址0它的第一条指令。而基于处理器构建的嵌入式系统通常都有某种类型的固态存储设备（如ROM、EEPPOM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。 装有Boot Loader内核的启动参数，内核映像和根文件系统映像的固态存储设备的典型空间分配结构如图7.2所示。 图7.2 存储设备典型空间分配结构 7.2.1 Boot loader的操作模式 大多数Boot loader都包含启动加载模式及下载模式两种不同的操作模式，但这种区别仅对于开发人员才有意义。从最终用户的角度开，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。 1.启动加载模式（Boot Loading） 启动加载模式也称为自主（Autonomous）模式，即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。 2.下载（Down Loading）模式 当采用下载模式时，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，如应用程序、数据文件、内核映像等。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写到目标机上的固态存储设备中。下载模式要求在Boot Loader中完成对串口或以太网口的初始化，定义相关的命令，向其终端提供相应简单的命令接口。Boot Loader的这种模式通常在系统更新时使用。 7.2.2 Boot Loader的总体设计 1．阶段设计 Boot Loader的启动可以是分阶段的，因此在设计时也可将Boot Loader分为阶段1和阶段2。将Boot Loader分为2个阶段的原因如下。 (1) 基于编程语言的考虑 阶段1主要用汇编语言编写，这是因为它主要行进与CPU核心及存储设备密切相关的处理工作，进行一些必要的初始化工作，是依赖于CPU体系结构的代码，为了增加效率以及因为涉及协处理器的设置，只能用汇编语言编写，这部分直接在FLASH中执行；阶段2可以用一般的C语言编写，用于实现一般的流程以及对板级的一些驱动支持，这部分会被复制到RAM中执行。 (2) 代码具有更好的可读性与移植性 若对于相同的CPU以及存储设备，要增加外设支持，阶段1的代码可以维护不变，只对阶段2 的代码进行修改；若要支持不同的CPU，则基础代码只需在阶段1中修改。 2.地址规划设计 当Boot Loader阶段设计好之后，需要考虑的是镜像存储的地址分配：如总镜像保存在什么地方，阶段2对应的镜像会被复制到什么地方，内核镜像原先存放在什么地方，Boot Loader会把它又重新加载到什么地方；如何进行准确的地址规划以保证没有相互冲突等。 3. 模式设计 对于普通用户来说只需要Boot Loader的启动加载模式，但是对于开发者来说，则需要下载模式，因为他们需要时时刻刻地进行一些镜像的更新。为了在两者之间做