嵌入式王丹华第四次实验.docVIP

嵌入式系统实验报告 Linux BootLoader实验 学 院 电子与信息学院 专 业 信息工程2班 学生姓名 王丹华 实验台号 23 指导教师 高学 提交日期 2010年5月20日 实验目的 了解BootLoader的基本概念和框架结构 了解BootLoader引导操作系统的过程 掌握bootloader程序的编译方法 掌握BootLoader程序的使用方法 实验内容 熟悉嵌入式linux环境下的开发工具，包括make、gcc、超级终端等 bootLoader程序的编译和下载 内核和文件系统的编译和下载 实验分析bootLoader程序的实现原理和结构 观察程序运行情况 完成实验手册题2和题5 实验原理 BootLoader的功能与结构 嵌入式Linux系统软件结构如图1所示： 图1 嵌入式Linux系统软件结构 什么是BootLoader? 简单地说，BootLoader 就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，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。 由于硬件结构差别较大，不同的目标板需要不同的BootLoader。 BootLoader 的主要功能 初始化系统在启动阶段必需的硬件设备； 准备后续软件系统（如操作系统）运行所需的软件环境，如复制操作系统内核代码到RAM中等； 向内核传递启动参数； [可选] 配置系统各种参数； [可选] 支持各种协议来下载BootLoader、内核、文件系统等； [可选] 在线烧写系统firmware（固件），如启动参数、BootLoader、内核、文件系统等； [可选] 支持在线调试； 引导内核启动。 固态存储设备的空间分配 在固态存储设备中的典型空间分配情况如图2所示： 图2 固态存储设备中的典型空间分配情况 典型BootLoader的启动流程 典型的BootLoader启动流程如图3所示 图3 典型的BootLoader启动流程 BootLoader的工作模式 功能完善的BootLoader一般包含2种工作模式： 启动加载模式（loading） 从最终用户的角度看，BootLoader的功能就是加载操作系统。 下载更新模式（downloading） 主要用于嵌入式系统开发人员。 启动加载模式（loading） 这种模式也称为“自主”（Autonomous）模式； 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； BootLoader的正常工作模式，在嵌入式产品发布的时侯，BootLoader 必须工作在该模式下。 下载更新（Downloading）模式 该模式下，目标机上的 BootLoader将通过串口或USB、网络连接等从主机（Host）下载文件，比如：下载内核映像和根文件系统映像等。 下载的文件通常被BootLoader保存到目标机的 RAM 中，然后再被写到目标机上的FLASH 类固态存储设备中。 该模式在第一次安装内核与根文件系统时会被使用；系统更新也会用到。 该模式下的 BootLoader通常都会为用户提供一个简单的命令行接口。 此次实验过程中即使用下载模式。 BootLoader的典型结构框架 大多数Bootloader的执行分为两个阶段： 第一阶段/也称FlashLoader --运行于Flash的一段BootLoader代码 特点： 代码量小，往往不会超过256B； 汇编写成； 运行于Flash； 由于加载BootLoader后，需要运行BootLoader，因此最后往往是一条跳转语句。 主要操作步骤： 硬件设备初始化。 为加载BootLoader准备RAM空间。 拷贝BootLoader到RAM空间中。 设置好堆栈。 跳转到BootLoader的C语言入口点。 第二阶段/也称BootLoader --运行于RAM中的BootLoader主要代码 特点： BootLoader是操作系统内核运行前的核心程序，它具有如下特点： 代码量大； 由C语言写成，大多数时候需要嵌入式汇编语言； 运行于SDRAM等随机存储器 由于它是启动内核前运行的最后一个程序，它必须把控制权交给内核，因此它最后是一条跳转到系统内核的语句。 主要操作步骤： 初始化本阶段要使用到的硬件设备。 检测系统内存映射(mem