Bootloader深入讨论

daicheng

Bootloader深入讨论 [复制链接]

Bootloader介绍
Bootloader移植的必要性
Bootloader是与系统硬件高度相关的初始化软件，它担负着初始化硬件和引导操作系统的双重责任。一些ARM平台可以共用同一种Bootloader，但是总的说来，每一个特定系统的Bootloader都会有所不同。Bootloader广泛用于有操作系统的手持终端设备，智能家电，机顶盒等嵌入式设备上，它负责完成硬件初始化，操作系统引导，系统配制等。Bootloader移植是在特定硬件平台上操作系统移植至关重要的一步。


Bootloader所支持的CPU
每种不同的CPU体系结构都有不同的BootLoader。有些BootLoader也支持多种体系结构的CPU，比如U-BOOT就同时支持ARM, MIPS, POWERPC等体系结构。除了依赖于CPU的体系结构外，BootLoader实际上也依赖于具体的嵌入式板级设备的配置。也就是说，对于两块不同的嵌入式板而言，即使它们是基于同一种CPU而构建的，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，通常也都需要修改BootLoader的源程序。

Bootloader的操作模式(Operation Mode)
主机和目标机之间一般通过串口建立连接，BootLoader软件在执行时通常会通过串口来进行数据传输，如输出打印信息到串口，从串口读取用户控制字符。

大多数Boot Loader都包含两种不同的操作模式：启动加载模式和下载模式，这种区别仅对于开发人员才有意义。从最终用户的角度看，BootLoader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。

启动加载(Boot loading)模式:这种模式也称为自主模式bootstrap。也即Boot Loader将存储在目标板Flash中的内核和文件系统的镜像装载到SDRAM中，整个过程无需用户的介入。这种模式是BootLoader的正常工作模式，因此在嵌入式产品发布的时候，BootLoader显然必须工作在这种模式下。
下载Downloading模式:在这种模式下，目标机上的BootLoader将通过串口连接或网络连接等通信手段从宿主机Host下载文件，比如: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BootLoader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。BootLoader的这种模式通常在第一次安装内核与根文件系统时被使用;此外，以后的系统更新也会使用Boot Loader的这种工作模式。工作于这种模式下的BootLoader通常都会向它的终端用户提供一些简单的命令行接口。


像U-BOOT等这样功能强大的BootLoader通常同时支持这两种工作模式，而且允许用户在这两种工作模式之间进行切换。比如，U-BOOT在启动时处于正常的启动加载模式，但是它会延时几秒(在配置文件中可以设定)等待终端用户按下任意键而将其切换到下载模式（相当于bios下按del键可进入系统配置界面一样，设置从光盘启动可进行重装），如果在给定时间内没有用户按键，则U-BOOT继续启动，进行正常的启动加载。




Bootloader的通用执行流程
从操作系统的角度看，Bootloader的总目标就是正确地调用内核来执行。另外，由于Bootloader的实现依赖于 CPU的体系结构，因此大多数Bootloader都分为stagel和stage2两大部分。依赖于CPU体系结构的代码，比如设备初始化代码等，通常都放在stagel中，而且通常都用汇编语言来实现，以达到短小精悍和高效的目的。而stage2则通常用C语言来实现，这样可以实现更复杂的功能，而且代码会具有更好的可读性和可移植性。

Bootloader的stagel通常包括以下步骤(以执行的先后顺序):

硬件设备初始化（配置SDRAM存储控制器及IO），中断初始化

为加载Bootloader的stage2准备RAM空间（测试内存空间是否有效）

拷贝Bootloader的stage2到RAM空间中

设置好堆栈

跳转到stage2的C入口点

Bootloader的stage2通常包括以下步骤(以执行的先后顺序):

初始化本阶段要使用到的硬件设备

检测系统内存映射(memorymap)

没有用户干预时将kernel映像和根文件系统映像从flash读到RAM空间中

为内核设置启动参数

调用内核
[local]2[/local]

daicheng

因为为个部分东西比较多，我正在总结其中包括vivi、u-boot、简易的bootloader!
咱们可以先一个一个来，不知道大家都用哪个？
学习它的方法可以不先看原代码，先将其运行起来并引导系统，在进一步学习其实现过程！

pepsi360

uboot看过一段时间，由于对操作系统不熟悉，那段时间没看明白，呵呵

wonderglass

热烈欢迎， 最好讲的详细点，注释清楚点，便于我们这么新手尽快入门。 感觉国内用三星的arm比较多，从vivi开始讲起吧。daicheng辛苦了

big_nose

怎么没有后文了？go on...

daicheng

我前段时间已经把u-boot的总结了，下次我会总结vivi,及自己写bootloader