Bootloader 介紹

相當(dāng)于pc機(jī)的BIOS，在操作系統(tǒng)啟動(dòng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行的一段小程序，通過這段小程序我們可以初始化cpu內(nèi)部的硬件設(shè)備，建立內(nèi)存空間映射范圍，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適的狀態(tài)，以便最終調(diào)用os內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。

可以得出bootloader主要有2個(gè)任務(wù)，1是初始化cpu內(nèi)部的硬件設(shè)備，2是將os kernel帶到內(nèi)存中去。

在講bootloader之前，我們先講講pc機(jī)的啟動(dòng)過程，

pc機(jī)中有bois，這個(gè)是固化在硬件的，當(dāng)pc機(jī)一加電以后，bios就會(huì)自己?jiǎn)?dòng)，完成硬件檢測(cè)和資源的分配，然后將硬盤中的引導(dǎo)程序調(diào)入內(nèi)存，然后把控制權(quán)交給引導(dǎo)程序，引導(dǎo)程序主要的用途就是將操作系統(tǒng)的kernel調(diào)入內(nèi)存，然后跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的開始地址，然后os就開始啟動(dòng)了。

就pc而言，啟動(dòng)的過程相對(duì)復(fù)雜，從bios--->引導(dǎo)程序(grub等)---->os

但是嵌入式系統(tǒng)來說，他沒有bios這樣硬件，所以它的啟動(dòng)過程全部都是交給bootloader去完成的。

bootloader是放在flash的最前面的位置，原因是：

系統(tǒng)在加電或復(fù)位的時(shí)候，所有的cpu通常都從cpu制造商預(yù)先安排地址開始執(zhí)行的，(通常是0x00000000位置)，所以bootloader通常是放在flash中的最前面的位置。

這是一個(gè)簡(jiǎn)易的flash分布圖，bootloader在flash的最前端。

關(guān)于bootloader的啟動(dòng)過程還可以分為兩種，1是單階段，2是多階段的

現(xiàn)在很多的bootloader是2個(gè)階段的

stage 1 的步驟(用的是匯編)

1是初始化硬件設(shè)備(cpu內(nèi)存的硬件設(shè)備)

2是初始化stage2 要使用的內(nèi)存空間

3是把stage 2的代碼copy到內(nèi)存中去

4初始話堆棧

5是跳轉(zhuǎn)到c的入口函數(shù)

stage 2(c語言)

1.初始化本階段的硬件設(shè)備(板載硬件設(shè)備)

2.將os kernel導(dǎo)入到內(nèi)存中去

3.調(diào)用內(nèi)核

stage 1是用匯編寫，主要是是為了配置能讓c語言運(yùn)行環(huán)境。

這個(gè)是一個(gè)具體的flash的結(jié)構(gòu)圖，bootloader 在執(zhí)行第一個(gè)部分的時(shí)候，也就是stage1的時(shí)候，會(huì)把bootloader stage2這部分copy到ram中去運(yùn)行，為什么呢，我覺得一個(gè)在內(nèi)存中運(yùn)行總是比在flash中執(zhí)行要好，第二我覺得能執(zhí)行code的flash必須是nor flash，這樣的flash相對(duì)成本也就高了。所以就會(huì)產(chǎn)生這個(gè)部分。當(dāng)stage2的時(shí)候，會(huì)將kernel也copy到內(nèi)存中，然后在結(jié)束的階段，讓執(zhí)行地址跳轉(zhuǎn)到操作系統(tǒng)的入口地址，那樣的話操作系統(tǒng)也就自己?jiǎn)?dòng)來了。

如果分析過2440的官方代碼的話，里面有一個(gè)start.s 這個(gè)匯編代碼，這可以看成一個(gè)小型的bootloader，因?yàn)樗餐瓿闪俗詥?dòng)的過程，不過他啟動(dòng)的是你的程序而不是操作系統(tǒng)，不過作用很相似。

在上面我們知道bootloader stage1這個(gè)階段的代碼是運(yùn)行在flash中的，如果flash是nor flash的話也是可以的，不過如果你的開發(fā)板是不帶nor flash的話則就不能了。nand flash是不能讓代碼運(yùn)行在flash的，所以他的自啟動(dòng)過程是比較復(fù)雜的。他的cpu有一個(gè)4k ram 在加電的時(shí)候是被當(dāng)作墊腳石使用的，當(dāng)板子加電以后，硬件會(huì)自動(dòng)把flash最前面的code copy到這個(gè)內(nèi)存中的，也就是bootloader stage1這個(gè)部分，在這4kB的空間中的代碼必須要完成講代碼copy的內(nèi)存中去

對(duì)于bootloader的研究我覺得可以看一下start.s這個(gè)源代碼，你會(huì)知道的更加清楚，不過是匯編的，理解起來會(huì)有點(diǎn)困難，要耐心看的.....

還有關(guān)于bootloader的移植，為什么要進(jìn)行bootloader的移植呢，原因有2個(gè)

1是因?yàn)椴煌陌遄又g的cpu體系結(jié)構(gòu)不一樣...

2是因?yàn)椴煌陌遄又g的外圍硬件設(shè)備不一樣...