嵌入式技术实用教程教学课件作者姜帆第7章嵌入式系统的BootLoader课件.ppt

第7章 嵌入式系统的Boot Loader 学习目标： 1．掌握Boot Loader的概念与作用。 2．理解Boot Loader与嵌入式系统的关系。 3．熟悉Boot Loader的应用。 Boot Loader概述 简单地说Boot Loader就是在操作系统内核或用户应用程序运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核或用户应用程序准备好正确的环境。由于有的操作系统比较简单，或只有简单的应用程序，可能就不需要专门的Boot Loader来装载内核和文件系统，但仔细分析就会发现，它们都需要一个初始化程序来完成初始化，为后面的执行准备一个正确的环境。 Boot Loader的主要任务 存储设备典型空间分配结构 Boot Loader的操作模式 1．启动加载模式（Boot Loading） 启动加载模式也称为自主（Autonomous）模式，即Boot Loader从目标机上的某个固态存储设备上将操作系统加载到RAM中运行，整个过程并没有用户的介入。这种模式是Boot Loader的正常工作模式。因此在嵌入式产品发布的时候，Boot Loader显然必须工作在这种模式下。只有工作在这种模式下，当系统上电或复位后，才能正常的运行操作系统，出现通信信息或图形界面供用户操作。 2．下载模式（Down Loading） 当采用下载模式时，目标机上的Boot Loader将通过串口连接或网络连接等通信手段从主机下载文件，如应用程序、数据文件、内核映像等。 Boot Loader的总体设计 第一、阶段设计 Boot Loader的启动可以是分阶段的。因此在设计时也可将Boot Loader分为阶段1和阶段2。将Boot Loader分为两个阶段的原因如下： （1）基于编程语言的考虑 （2）代码具有更好的可读性与移植性 Boot Loader的总体设计 第二、地址规划设计 当Boot Loader阶段设计好之后，需要考虑的是镜像存储的地址分配：如总镜像保存在什么地方，阶段2对应的镜像会被拷贝到什么地方；内核镜像原先存放在什么地方，Boot Loader会把它又重新加载到什么地方；如何进行准确的地址规划以保证没有相互冲突等。 Boot Loader的总体设计 3. 模式设计 对于普通用户来说只需要Boot Loader的启动加载模式，但是对于开发者来说，则需要下载模式，因为他们需要时时刻刻地进行一些镜像的更新。为了在两者之间做到兼顾，这里介绍一个既支持启动加载模式，又支持下载模式的具体思路：在Boot Loader做完一些硬件初始化工作后，而在加载内核镜像之前，先在一定的时间内等待是否有用户有键盘输入，如果没有，则为启动加载模式，直接加载内核镜像进行启动；如果有，则进入命令行格式，这时开发者就可以根据自己的需要以及Boot Loader的支持情况，做一些其他的工作。 Boot Loader的种类 右表列出了Linux的开放源码引导程序及其支持的体系结构。表中给出了X86、ARM、PowerPC体系结构的常用引导程序，并且注明了每一种引导程序是不是“Monitor”。 U-Boot的移植思路 U-Boot能够支持多种体系结构的处理器，支持的开发板也越来越多。因为Bootloader是完全依赖硬件平台的，所以在新电路板上需要移植U-Boot程序。 开始移植U-Boot之前，要先熟悉硬件电路板和处理器。确认U-Boot是否已经支持新开发板的处理器和I/O设备。假如U-Boot已经支持一块非常相似的电路板，那么移植的过程将非常简单。移植U-Boot工作就是添加开发板硬件相关的文件、配置选项，然后配置编译。开始移植之前，需要先分析一下U-Boot已经支持的开发板，比较出硬件配置最接近的开发板。选择的原则是，首先处理器相同，其次处理器体系结构相同，然后是以太网接口等外围接口相同。还要验证一下这个参考开发板的U-Boot，至少能够配置编译通过。 U-Boot的烧写 处理器调试接口是为处理器芯片设计的标准调试接口，包含BDM、JTAG和EJTAG三种接口标准。JTAG接口在第5章已经介绍过；BDM（Background Debug Mode）主要应用在PowerPC8xx系列处理器上；EJTAG主要应用在MIPS处理器上。这3种硬件接口标准定义有所不同，但是功能基本相同。 U-Boot的常用命令 U-Boot上电启动后，按任意键可以退出自动启动状态，进入命令行。 在命令行提示符下，可以输入U-Boot的命令并执行。U-Boot可以支持几十个常用命令，通过这些命令，可以对开发板