U-BOOT之一：BootLoader 的概念與功能

???????????????????????????? ——轉(zhuǎn)自《U-BOOT移植S3C2440完全手冊》

1.1嵌入式Linux 軟件結(jié)構(gòu)與分布

一般情況下嵌入式Linux 系統(tǒng)中的軟件主要分為以下幾部分：

1) 引導(dǎo)加載程序：其中包括內(nèi)部ROM 中的固化啟動代碼和BootLoader 兩部分。內(nèi)部固化ROM 是廠家在芯片生產(chǎn)時候固化的，作用基本上是引導(dǎo)BootLoader。有的芯片比較復(fù)雜，比如Omap3 在flash 中沒有代碼的時候有許多啟動方式：USB、UART 或以太網(wǎng)等等。而S3C24x0 則很簡單，只有Norboot 和Nandboot。

2) Linux kernel 和drivers。

3) 文件系統(tǒng)。包括根文件系統(tǒng)和建立于Flash 內(nèi)存設(shè)備之上的文件系統(tǒng)（EXT4、UBI、CRAMFS 等等）。它是提供管理系統(tǒng)的各種配置文件以及系統(tǒng)執(zhí)行用戶應(yīng)用程序的良好運(yùn)行環(huán)境及載體。

4) 應(yīng)用程序。用戶自定義的應(yīng)用程序，存放于文件系統(tǒng)之中。

在Flash 存儲器中，他們的分布一般如下：

但是以上只是大部分情況下的分布，也有一些可能根文件系統(tǒng)是initramfs，被一起壓縮到了內(nèi)核映像里，或者沒有Bootloader 參數(shù)區(qū)，等等。

1.2 在嵌入式Linux 中BootLoader 的必要性

Linux 內(nèi)核的啟動除了內(nèi)核映像必須在主存的適當(dāng)位置，CPU 還必須具備一定的條件：

1． CPU 寄存器的設(shè)置：	R0＝0； R1＝Machine ID(即Machine Type Number，定義在 linux/arch/arm/tools/mach-types)； R2＝內(nèi)核啟動參數(shù)在 RAM 中起始基地址；
2． CPU 模式：	必須禁止中斷（IRQs 和FIQs）； CPU 必須 SVC 模式；
3． Cache 和 MMU 的設(shè)置：	MMU 必須關(guān)閉； 指令 Cache 可以打開也可以關(guān)閉； 數(shù)據(jù) Cache 必須關(guān)閉；

但是在CPU 剛上電啟動的時候，一般連內(nèi)存控制器都沒有初始化過，根本無法在主存中運(yùn)行程序，更不可能處在Linux 內(nèi)核啟動環(huán)境中。為了初始化CPU 及其他外設(shè)，使得Linux內(nèi)核可以在系統(tǒng)主存中運(yùn)行，并讓系統(tǒng)符合Linux 內(nèi)核啟動的必備條件，必須要有一個先于內(nèi)核運(yùn)行的程序，他就是所謂的引導(dǎo)加載程序（Boot Loader）。

而BootLoader 并不是Linux 才需要，而是幾乎所有運(yùn)行操作系統(tǒng)的設(shè)備都需要。我們的PC 的BOIS 就是Boot Loader 的一部分（只是前期引導(dǎo)，后面一般還有外存中的各種BootLoader），對于Linux PC 來說，Boot Loader = BIOS + GRUB/LILO。

1.3 Boot Loader 的功能和選擇

綜上所述：BootLoader 是在操作系統(tǒng)內(nèi)核啟動之前運(yùn)行的一段小程序。通過這段程序，我們可以初始化硬件設(shè)備，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境，最后從別處（Flash、以太網(wǎng)、UART）載入內(nèi)核映像到主存并跳到入口地址。

由于BootLoader 需要直接操作硬件，所以它嚴(yán)重依賴于硬件，而且依據(jù)所引導(dǎo)的操作系統(tǒng)的不同，也有不同的選擇。對于嵌入式世界中更是如此。就S3C24x0 而言，如果是引導(dǎo)Linux，一般選用韓國的mizi 公司設(shè)計(jì)的vivi 或者DENX 軟件工程中心的Das U-boot，如果是引導(dǎo)Win CE，就選用Eboot。如果是開發(fā)StrongARM 構(gòu)架下的LART，就可選用由Jan-Derk Bakker 和 Erik Mouw 發(fā)布的Blob(Boot Loader Object)。如果是要引導(dǎo)eCos 系統(tǒng)，可

以選用同是Redhat 公司開發(fā)的Redboot。

所以在嵌入式世界中建立一個通用的 BootLoader 幾乎是不可能的，而可能的是讓一個Boot Loader 代碼支持多種不同的構(gòu)架和操作系統(tǒng)，并讓她有很好的可移植性。U-boot 就是支持多平臺多操作系統(tǒng)的一個杰出代表。這也是U-boot 的優(yōu)勢所在，因?yàn)槿绻陂_發(fā)S3C2440 時熟悉了U-boot，再轉(zhuǎn)到別的平臺的時候，就可以很快地完成這個平臺下U-boot的移植。而且U-boot 的代碼結(jié)構(gòu)越來越合理，對于新功能的添加也十分容易。

總結(jié)

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