uboot启动代码详解.doc

·1引言在专用的嵌入式板子运行GNU/Linux系统已经变得越来越流行。一个嵌入式Linux系统从软件的角度看通常可以分为四个层次:。固化在固件(firmware)中的boot代码,也就是BootLoader,它的启动通常分为两个阶段。2. Linux内核。特定于嵌入式板子的定制内核以及内核的启动参数。3. 文件系统。包括根文件系统和建立于Flash内存设备之上文件系统,rootfs。4. 用户应用程序。特定于用户的应用程序。有时在用户应用程序和内核层之间可能还会包括一个嵌入式图形用户界面。常用的嵌入式GUI有:MicroWindows和MiniGUI等。引导加载程序是系统加电后运行的第一段软件代码。回忆一下PC的体系结构我们可以知道,PC机中的引导加载程序由BIOS(其本质就是一段固件程序)和位于硬盘MBR中的OSBootLoader(比如,LILO和GRUB等)一起组成。BIOS在完成硬件检测和资源分配后,将硬盘MBR中的BootLoader读到系统的RAM中,然后将控制权交给OSBootLoader。BootLoader的主要运行任务就是将内核映象从硬盘上读到RAM中,然后跳转到内核的入口点去运行,也即开始启动操作系统。而在嵌入式系统中,通常并没有像BIOS那样的固件程序(注,有的嵌入式CPU也会内嵌一段短小的启动程序),因此整个系统的加载启动任务就完全由BootLoader来完成。比如在一个基于ARM7TDMIcore的嵌入式系统中,系统在上电或复位时通常都从地址0x00000000处开始执行,而在这个地址处安排的通常就是系统的BootLoader程序。·2bootloader简介应用程序文件系统操作系统内核BootLoader简单地说,BootLoader(引导加载程序)就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序,它的作用就是加载操作系统,它是系统加电后运行的第一段软件代码。通过这段代码实现硬件的初始化,建立内存空间的映射图,为操作系统内核准备好硬件环境并引导内核的启动。如上图所示的那样在设备的启动过程中bootloader位于最底层,首先被运行来引导操作系统运行,很容易可以看出bootloader是底层程序所以它的实现严重地依赖于硬件,特别是在嵌入式世界。因此,在嵌入式世界里建立一个通用的BootLoader几乎是不可能的。尽管如此,一些功能强大、支持硬件环境较多的BootLoader也被广大的使用者和爱好者所支持,从而形成了一些被广泛认可的、较为通用的的bootloader实现。。有些BootLoader也支持多种体系结构的CPU,比如U-Boot就同时支持ARM体系结构和MIPS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。这也就是说,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。(InstallationMedium)系统加电或复位后,所有的CPU通常都从某个由CPU制造商预先安排的地址上取指令。比如,基于ARM7TDMIcore的CPU在复位时通常都从地址0x00000000取它的第一条指令。而基于CPU构建的嵌入式系统通常都有某种类型的固态存储设备(比如:ROM、EEPROM或FLASH等)被映射到这个预先安排的地址上。因此在系统加电后,CPU将首先执行BootLoader程序。下图1就是一个同时装有BootLoader、内核的启动参数、内核映像和根文件系统映像的固态存储设备的典型空间分配结构图::单阶段(SingleStage)/多阶段(Multi-Stage)通常多阶段的BootLoader能提供更为复杂的功能,以及更好的可移植性。从固态存储设备上启动的BootLoader大多都是2阶段的启动过程,也即启动过程可以分为stage1和stage2两部分。而至于在stage1和stage2具体完成哪些任务将在下面讨论。(OperationMode)大多数BootLoader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。但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(Bootloading)模式:这种模式也称为"自主"(Autonomou