Bootloader是什么Bootloader的引入和啟動(dòng)方式等詳細(xì)資料概述

Bootloader是什么Bootloader的概念和引入及啟動(dòng)方式等詳細(xì)資料概述。

　　一、Bootloader 的引入

　　從前面的硬件實(shí)驗(yàn)可以知道，系統(tǒng)上電之后，需要一段程序來(lái)進(jìn)行初始化：關(guān)閉WATCHDOG、改變系統(tǒng)時(shí)鐘、初始化存儲(chǔ)控制器、將更多的代碼復(fù)制到內(nèi)存中等等。如果它能將操作系統(tǒng)內(nèi)核（無(wú)論從本地，比如Flash；還是從遠(yuǎn)端，比如通過(guò)網(wǎng)絡(luò)）復(fù)制到內(nèi)存中運(yùn)行，就稱(chēng)這段程序?yàn)锽ootloader。

　　簡(jiǎn)單地說(shuō)，Bootloader 就是這么一小段程序，它在系統(tǒng)上電時(shí)開(kāi)始執(zhí)行，初始化硬件設(shè)備、準(zhǔn)備好軟件環(huán)境，最后調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核。

　　可以增強(qiáng) Bootloader 的功能，比如增加網(wǎng)絡(luò)功能、從PC 上通過(guò)串口或網(wǎng)絡(luò)下載文件、燒寫(xiě)文件、將Flash 上壓縮的文件解壓后再運(yùn)行等──這就是一個(gè)功能更為強(qiáng)大的Bootloader，也稱(chēng)為Monitor。實(shí)際上，在最終產(chǎn)品中用戶(hù)并不需要這些功能，它們只是為了方便開(kāi)發(fā)。

　　Bootloader 的實(shí)現(xiàn)嚴(yán)重依賴(lài)于具體硬件，在嵌入式系統(tǒng)中硬件配置千差萬(wàn)別，即使是相同的CPU，它的外設(shè)（比如Flash）也可能不同，所以不可能有一個(gè)Bootloader 支持所有的CPU、所有的電路板。即使是支持CPU 架構(gòu)比較多的U-Boot，也不是一拿來(lái)就可以使用的（除非里面的配置剛好與你的板子相同），需要進(jìn)行一些移植。

　　二、 Bootloader 的啟動(dòng)方式

　　CPU 上電后，會(huì)從某個(gè)地址開(kāi)始執(zhí)行。比如MIPS 結(jié)構(gòu)的CPU 會(huì)從0xBFC00000 取第一條指令，而ARM 結(jié)構(gòu)的CPU 則從地址0x0000000 開(kāi)始。嵌入式單板中，需要把存儲(chǔ)器件ROM或Flash 等映射到這個(gè)地址，Bootloader 就存放在這個(gè)地址開(kāi)始處，這樣一上電就可以執(zhí)行。

　　在開(kāi)發(fā)時(shí)，通常需要使用各種命令操作 Bootloader，一般通過(guò)串口來(lái)連接PC 和開(kāi)發(fā)板，可以在串口上輸入各種命令、觀察運(yùn)行結(jié)果等。這也只是對(duì)開(kāi)發(fā)人員才有意義，用戶(hù)使用產(chǎn)品時(shí)是不用接串口來(lái)控制Bootloader 的。從這個(gè)觀點(diǎn)來(lái)看，Bootloader 可以分為兩種操作模式（Operation Mode）：

　　（1）啟動(dòng)加載（Boot loading）模式。

　　上電后，Bootloader 從板子上的某個(gè)固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備上將操作系統(tǒng)加載到RAM 中運(yùn)行，整個(gè)過(guò)程并沒(méi)有用戶(hù)的介入。產(chǎn)品發(fā)布時(shí)，Bootloader 工作在這種模式下。

　?。?）下載（Downloading）模式。

　　在這種模式下，開(kāi)發(fā)人員可以使用各種命令，通過(guò)串口連接或網(wǎng)絡(luò)連接等通信手段從主機(jī)（Host）下載文件（比如內(nèi)核映像、文件系統(tǒng)映像），將它們直接放在內(nèi)存運(yùn)行或是燒入Flash 類(lèi)固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備中。

　　板子與主機(jī)間傳輸文件時(shí)，可以使用串口的xmodem/ymodem/zmodem 協(xié)議，它們使用簡(jiǎn)單，只是速度比較慢；還可以使用網(wǎng)絡(luò)通過(guò)tftp、nfs 協(xié)議來(lái)傳輸，這時(shí)，主機(jī)上要開(kāi)啟tftp、nfs服務(wù)；還有其他方法，比如USB 等。

　　像 Blob 或U-Boot 等這樣功能強(qiáng)大的Bootloader 通常同時(shí)支持這兩種工作模式，而且允許用戶(hù)在這兩種工作模式之間進(jìn)行切換。比如，U-Boot 在啟動(dòng)時(shí)處于正常的啟動(dòng)加載模式，但是它會(huì)延時(shí)若干秒（這可以設(shè)置）等待終端用戶(hù)按下任意鍵而將U-Boot 切換到下載模式。如果在指定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有用戶(hù)按鍵，則U-Boot 繼續(xù)啟動(dòng)Linux 內(nèi)核。