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