對于計算機(jī)系統(tǒng)來說，從開機(jī)上電到操作系統(tǒng)啟動需要一個引導(dǎo)過程。嵌入式Linux系統(tǒng)同樣離不開引導(dǎo)程序，這個引導(dǎo)程序就叫作Bootloader。在這里我們就為大家詳細(xì)介紹Bootloader，Bootloader是在操作系統(tǒng)運行之前執(zhí)行的一段小程序。通過這段小程序，我們可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射表，從而建立適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)軟硬件環(huán)境，為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核做好準(zhǔn)備。對于嵌入式系統(tǒng)，Bootloader是基于特定硬件平臺來實現(xiàn)的。因此，幾乎不可能為所有的嵌入式系統(tǒng)建立一個通用的Bootloader，不同的處理器架構(gòu)都有不同的Bootloader。Bootloader不但依賴于CPU的體系結(jié)構(gòu)，而且依賴于嵌入式系統(tǒng)板級設(shè)備的配置。對于2塊不同的嵌入式板而言，即使它們使用同一種處理器，要想讓運行在一塊板子上的Bootloader程序也能運行在另一塊板子上，一般也都需要修改Bootloader的源程序。
反過來，大部分Bootloader仍然具有很多共性，某些Bootloader也能夠支持多種體系結(jié)構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)。例如，U-Boot就同時支持PowerPC、ARM、MIPS和X86等體系結(jié)構(gòu)，支持的板子有上百種。通常，它們都能夠自動從存儲介質(zhì)上啟動，都能夠引導(dǎo)操作系統(tǒng)啟動，并且大部分都可以支持串口和以太網(wǎng)接口。
本章將對各種Bootloader總結(jié)分類，分析它們的共同特點。以U-Boot為例，詳細(xì)討論Bootloader的設(shè)計與實現(xiàn)。
Bootloader的啟動
Linux系統(tǒng)是通過Bootloader引導(dǎo)啟動的。一上電，就要執(zhí)行Bootloader來初始化系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^第4章的Linux啟動過程框圖回顧一下。
系統(tǒng)加電或復(fù)位后，所有CPU都會從某個地址開始執(zhí)行，這是由處理器設(shè)計決定的。比如，X86的復(fù)位向量在高地址端，ARM處理器在復(fù)位時從地址0x00000000取第一條指令。嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)板都要把板上ROM或Flash映射到這個地址。因此，必須把Bootloader程序存儲在相應(yīng)的Flash位置。系統(tǒng)加電后，CPU將首先執(zhí)行它。
主機(jī)和目標(biāo)機(jī)之間一般有串口可以連接，Bootloader軟件通常會通過串口來輸入輸出。例如：輸出出錯或者執(zhí)行結(jié)果信息到串口終端，從串口終端讀取用戶控制命令等。
Bootloader啟動過程通常是多階段的，這樣既能提供復(fù)雜的功能，又有很好的可移植性。例如：從Flash啟動的Bootloader多數(shù)是兩階段的啟動過程。從后面U-Boot的內(nèi)容可以詳細(xì)分析這個特性。
大多數(shù)Bootloader都包含2種不同的操作模式：本地加載模式和遠(yuǎn)程下載模式。這2種操作模式的區(qū)別僅對于開發(fā)人員才有意義，也就是不同啟動方式的使用。從最終用戶的角度看，Bootloader的作用就是用來加載操作系統(tǒng)，而并不存在所謂的本地加載模式與遠(yuǎn)程下載模式的區(qū)別。
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