基于at91sam9260的嵌入式系统的Bootloader启动流程分析.pdf

基于at91sam9260 的嵌入式系统的Bootloader 启动流 程分析 程前，陈永泰 武汉理工大学信息工程学院，武汉（430070 ） E-mail: lingshao84@ 摘 要:Bootloader 是上电后,应用程序或操作系统运行前对处理器及内部功能模块的初始化, 以及引导内核过程的一段启动代码。本文根据at91sam9260 的引导策略,采用了at91bootsrap 加u-boot 组成了本系统的Bootloader。文中结合代码分析了基于at91sam9260 的嵌入式系统 的Bootloader 启动流程中的各个阶段及最终引导操作系统内核的过程.对进一步的系统功能 设计有很大的帮助。 关键字:at91sam9260；嵌入式；Bootloader 1. 引言 对于 PC 机，其开机后的初始化处理器配置、硬件初始化等操作是由 BIOS （Basic Input/Output System 完成的，但对于嵌入式系统来说，出于经济性、价格方面的考虑一般不 配置BIOS ，因此我们必须自行编写完成这些工作的程序，这就是所需要的开机程序。而在 嵌入式系统中[2]，通常并没有像BIOS 那样的固件程序,启动时用于完成初始化操作的这段代 码被称为Bootloader 程序[1]，因此整个系统的加载启动任务就完全由Bootloader 来完成。简 单地说，通过这段程序，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 件环境设定在一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核、运行用户应用程序准备好正 确的环境。Booloader 依赖于实际的硬件和应用环境，因此要为嵌入式系统建立一个通用、 标准的Bootloader 是非常困难的。Bootloader 也依赖于具体的嵌入式板级设备的配置，这也 就是说，对于两块不同的嵌入式主板而言，即使它们是基于同一CPU 而构建，要想让运行 在一块板子上的Bootloader 程序也能运行在另一块板子上通常都需要修改Bootloader 的源程 序。 嵌入式linux系统中常用的Bootloader有armboot 、redboot 、blob 、u-boot等，其中U-Boot 是当前比较流行，功能比较强大,是目前用来开发嵌入式系统引导代码使用最为广泛的 Bootloader ，可以支持多种体系结构，但相对也比较复杂。本系统采用了U-Boot作为系统的 启动程序。 2. U-Boot简介 U-Boot ，全称Universal Boot Loader ，是遵循GPL 条款的开放源码项目。从FADSROM 、 8xxROM、PPCBOOT 逐步发展演化而来。其源码目录、编译形式与Linux 内核很相似，事 实上，不少U-Boot 源码就是相应的Linux 内核源程序的简化，尤其是一些设备的驱动程序， 这从U-Boot 源码的注释中能体现这一点。U-Boot 支持很多嵌入式操作系统的引导，且支持 多种嵌入式处理器。 2.1 U-Boot源代码目录结构 U-Boot 为目录结构,多个子目录分别存放和管理不同的源程序,按其规则可分为3 类: 1.与处理器体系结构或开发板硬件直接相关 2.通用函数或驱动程序 - 1 - 3.U-Boot 应用程序,工具和文档 2.2 U-Boot 的编译 U-Boot 的源码是通过GCC和Makefile组织编译的。顶层目录下的Makefile首先可以设置 开发板的定义，然后递归调用各级子目录下的Makefile ，最后把编译过的程序链接成U-Boot 映像。 3. at91sam9260 的引导策略 本系统以at91sam9260芯片为核心,它有两种引导方式,片内引导和片外引导。当系统上电 后,会自动检测引脚BMS 的电平来决定系统的引导方式。如果BMS为高电平,系统从片内rom 启