bootloader设计基础

《bootloader设计基础》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第10章Bootloader设计基础10.1Bootloader概述Bootloader，启动引导程序，又叫引导加载程序，功能强大的Bootloader也就直接叫做板级支持包（BSP,BoardSupportPacket）或者固件(Firmware)。近年来，为了方便嵌入式产品的推广，也有些直接将Bootloader叫做BIOS。BIOS是PC机的“基本输入输出系统”，烧录在电脑主板上一块专门的芯片中。一般BIOS由主板厂商或者专门的BIOS生产商提供，不是开源的，用户不能修改其中的代码进行定制。而嵌入式系统的开发则离不开Bootloader的开发，它也是整个系统开发

2、中的难点之一。10.1.1Bootloader的作用Bootloader是在嵌入式操作系统内核运行之前运行的一段小程序，也是系统开机后执行的第一段程序。通过这段小程序，可以初始化硬件设备、建立内存空间，从而将系统的软硬件环境设置成一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。Bootloader是依赖于底层硬件而实现的，因此建立一个通用的嵌入式系统Bootloader几乎是不可能的。在PC机中，主板的BIOS和位于硬盘0磁道上的主引导记录(MasterBootRecord,MBR)中的引导程序（如LILO或GRUB等）,两者一起的作用就相当于Bootlo

3、ader在嵌入式系统中的作用，即实现整个系统的启动引导，并最终能引导操作系统的运行。10.1.1Bootloader的作用在嵌入式系统中，Bootloader对嵌入式设备中的主要部件如CPU、SDRAM、FLASH、串口等进行了初始化，这样可以使用Bootloader通过串口下载各种文件到设备的SDRAM中或者烧录Flash，然后将操作系统内核读入到内存中来或者直接跳转到内核的入口点，从而实现操作系统的引导。现在有些Bootloader也把对以太网的支持等功能也加进去了，这样一个功能比较强大的Bootloader实际上就已经相当于一个微型的操作系统了。10.1.1Bo

4、otloader的作用Bootloader从第一条指令跳转后，就开始初始化各种最重要的硬件，比如CPU的工作频率、定时器、中断、看门狗、检测RAM大小和Flash等。一般，硬件初始化的这段程序是用汇编语言编写的，其后就用C语言编写。总体上Bootloader主要完成以下工作：10.1.1Bootloader的作用初始化CPU速度；初始化内存，包括启用内存库，初始化内存配置寄存器等；初始化中断控制器，在系统启动时，关闭中断，关闭看门狗；初始化串行端口（如果在目标上有的话）；启用指令/数据高速缓存；设置堆栈指针；设置参数区域并构造参数结构和标记,即引导参数；执行POST（

5、上电自检）来标识存在的设备并报告有何问题；为电源管理提供挂起/恢复支持；传输操作系统内核镜像文件到目标机。也可以将操作系统内核镜像文件事先存放在Flash中，这样就不需要Bootloader和主机传输操作系统内核镜像文件，这通常是在做成产品的情况下使用。而一般在开发过程中，为了调试内核的方便，不将操作系统内核镜像文件固化在Flash中，这就需要主机和目标机进行文件传输；跳转到内核的开始，在此又分为ROM启动和RAM启动。所谓ROM启动就是用XIP技术直接在Flash中执行操作系统镜像文件；所谓RAM启动就是指把内核镜像从Flash复制到RAM中，然后再将PC指针跳转到

6、RAM中的操作系统启动地址。10.1.1Bootloader的作用在嵌入式Linux软件系统的开发中，一般将软件分为启动引导程序(Bootloader)、操作系统内核(OSKernel)、根文件系统(FileSystem)、图形窗口系统(GUI)和应用程序(AP)等几个部分，其中前三部分是一个可运行的嵌入式系统必不可少的，它们在开发的过程中，被分别独立地编译链接或打包为一个二进制目标文件，然后下载（烧录）到嵌入式系统的ROM（一般是Flash）中。后两部分如果有的话，通常也是和根文件系统一起打包后烧录到Flash中。因此，在Bootloader阶段，也提供了对Flas

7、h设备的分区格式化的支持，其空间分配通常如图所示。10.1.2Bootloader的工作模式对于嵌入式系统的开发人员而言，Bootloader通常包含“启动加载”和“下载”这两种不同的工作模式。当然，这两种工作模式的区别一般仅仅对于开发人员才有意义，而对最终用户来说，Bootloader的作用就是用来加载操作系统，从而启动整个嵌入式系统。10.1.2Bootloader的工作模式启动加载（Bootloading）模式－－正常启动模式下载（Downloading）模式－－提供给开发人员或者技术支持人员使用10.1.3Bootloader的启动流程分为s