bootloader技术内幕

bootloader:嵌入式BootLoader技术内幕疯狂代码 https://www.wendangku.net/doc/f89702912.html,/ ?:

http:/https://www.wendangku.net/doc/f89702912.html,/NetworkProgramming/Article33523.html

、引言 ;

在专用嵌入式板子运行 ;GNU/Linux ;系统已经变得越来越流行个嵌入式 ;Linux ;系统

从软件角度看通常可以分为四个层次： ;

1. ;引导加载包括固化在固件(firmware)中 ;boot ;代码(可选)和 ;Boot ;Loader ;

两大部分 ;

2. ;Linux ;内核特定于嵌入式板子定制内核以及内核启动参数 ;

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通常用 ;ram ;dis

k ;来作为 ;root ;fs ;

4. ;用户应用特定于用户应用有时在用户应用和内核层之间可能还会包

括个嵌入式图形用户界面常用嵌入式 ;GUI ;有：MicroWindows ;和 ;MiniGUI ;懂 ;

引导加载是系统加电后运行第段软件代码回忆下 ;PC ;体系结构我们可以知

道PC ;机中引导加载由 ;BIOS(其本质就是段固件)和位于硬盘 ;MBR ;中 ;OS

Boot ;Loader（比如LILO ;和 ;GRUB ;等）起组成BIOS ;在完成硬件检测和资源分配后

将硬盘 ;MBR ;中 ;Boot ;Loader ;读到系统 ;RAM ;中然后将控制权交给 ;OS ;Boot ;Load

erBoot ;Loader ;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

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 ;那样固件（注有嵌入式 ;CPU ;也会内嵌

段短小启动）因此整个系统加载启动任务就完全由 ;Boot ;Loader ;来完成比

如在个基于 ;ARM7TDMI ;core ;嵌入式系统中系统在上电或复位时通常都从地址 ;0x00

000000 ;处开始执行而在这个地址处安排通常就是系统 ;Boot ;Loader ; ;

本文将从 ;Boot ;Loader ;概念、Boot ;Loader ;主要任务、Boot ;Loader ;框架结构以及

Boot ;Loader ;安装等四个方面来讨论嵌入式系统 ;Boot ;Loader ;

二、 ;Boot ;Loader ;概念 ;

简单地说Boot ;Loader ;就是在操作系统内核运行之前运行段小通过这段小程

序我们可以化硬件设备、建立内存空间映射图从而将系统软硬件环境带到

个合适状态以便为最终操作系统内核准备好正确环境 ;

通常Boot ;Loader ;是严重地依赖于硬件而实现特别是在嵌入式世界因此在嵌入

式世界里建立个通用 ;Boot ;Loader ;几乎是不可能尽管如此我们仍然可以对 ;Bo

ot ;Loader ;归纳出些通用概念来以指导用户特定 ;Boot ;Loader ;设计与实现 ;

1. ;Boot ;Loader ;所支持 ;CPU ;和嵌入式板 ;

每种不同 ;CPU ;体系结构都有不同 ;Boot ;Loader有些 ;Boot ;Loader ;也支持多种体系 结构 ;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 体系结构外Boot ;Loader ;实际上也依赖于具体嵌入式板级设备配置这也就是说

对于两块不同嵌入式板而言即使它们是基于同种 ;CPU ;而构建要想让运行在

块板子上 ;Boot ;Loader ;也能运行在另块板子上通常也都需要修改 ;Boot ;Loade

r ;源 ;

2. ;Boot ;Loader ;安装媒介（Installation ;Medium） ;

系统加电或复位后所有 ;CPU ;通常都从某个由 ;CPU ;制造商预先安排地址上取指令

比如基于 ;ARM7TDMI ;core ; ;CPU ;在复位时通常都从地址 ;0x00000000 ;取它第条指 令而基于 ;CPU ;构建嵌入式系统通常都有某种类型固态存储设备(比如：ROM、EEPRO M ;或 ;FLASH ;等)被映射到这个预先安排地址上因此在系统加电后CPU ;将首先执行 ;B oot ;Loader ; ;

下图1就是个同时装有 ;Boot ;Loader、内核启动参数、内核映像和根文件系统映像固

态存储设备典型空间分配结构图 ;

" align=absMiddle>/RTOS/UploadFiles_RTOS/200511/20051130030711799.g ;

图1 ;固态存储设备典型空间分配结构

3. ;用来控制 ;Boot ;Loader ;设备或机制 ;

主机和目标机之间般通过串口建立连接Boot ;Loader ;软件在执行时通常会通过串口来

进行 ;I/O比如：输出打印信息到串口从串口读取用户控制等 ;

4. ;Boot ;Loader ;启动过程是单阶段（Single ;Stage）还是多阶段（Multi-Stage） ;

通常多阶段 ;Boot ;Loader ;能提供更为复杂功能以及更好可移植性从固态存储设

备上启动 ;Boot ;Loader ;大多都是 ;2 ;阶段启动过程也即启动过程可以分为 ;stage ;1

和 ;stage ;2 ;两部分而至于在 ;stage ;1 ;和 ;stage ;2 ;具体完成哪些任务将在下面几篇讨

论 ;

5. ;Boot ;Loader ;操作模式 ;(Operation ;Mode) ;

大多数 ;Boot ;Loader ;都包含两种不同操作模式："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角度看Boot ;Loader ;作用就是用来加载

操作系统而并不存在所谓启动加载模式与下载工作模式区别 ;

启动加载（Boot ;loading）模式：这种模式也称为"自主"（Autonomous）模式也即 ;Boo t ;Loader ;从目标机上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

没有用户介入这种模式是 ;Boot ;Loader ;正常工作模式因此在嵌入式产品发布时

侯Boot ;Loader ;显然必须工作在这种模式下 ;

下载（Downloading）模式：在这种模式下目标机上 ;Boot ;Loader ;将通过串口连接或

网络连接等通信手段从主机（Host）下载文件比如：下载内核映像和根文件系统映像等

从主机下载文件通常首先被 ;Boot ;Loader ;保存到目标机 ;RAM ;中然后再被 ;Boot ; Loader ;写到目标机上FLASH ;类固态存储设备中Boot ;Loader ;这种模式通常在第次

安装内核与根文件系统时被使用；此外以后系统更新也会使用 ;Boot ;Loader ;这种工

作模式工作于这种模式下 ;Boot ;Loader ;通常都会向它终端用户提供个简单命令

行接口 ;

像 ;Blob ;或 ;U-Boot ;等这样功能强大 ;Boot ;Loader ;通常同时支持这两种工作模式而且 允许用户在这两种工作模式之间进行切换比如Blob ;在启动时处于正常启动加载模式

但是它会延时 ;10 ;秒等待终端用户按下任意键而将 ;blob ;切换到下载模式如果在 ;10 ;

秒内没有用户按键则 ;blob ;继续启动 ;Linux ;内核 ;

6. ;BootLoader ;与主机之间进行文件传输所用通信设备及协议 ;

最常见情况就是目标机上 ;Boot ;Loader ;通过串口与主机之间进行文件传输传输协

议通常是 ;xmodem／ymodem／zmodem ;协议中种但是串口传输速度是有限因

此通过以太网连接并借助 ;TFTP ;协议来下载文件是个更好选择 ;

此外在论及这个话题时主机方所用软件也要考虑比如在通过以太网连接和 ;TFT

P ;协议来下载文件时主机方必须有个软件用来提供 ;TFTP ;服务在讨论了 ;BootLoa

der ;上述概念后下面我们来具体看看 ;BootLoader ;应该完成哪些任务

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由 ;lefthand05 ;在 ;05-08-2004 ;16:04 ;发表: ;

嵌入式BootLoader技术内幕(二)

三、Boot ;Loader ;主要任务与典型结构框架 ;

在继续本节讨论之前首先我们做个假定那就是：假定内核映像与根文件系统映像

都被加载到 ;RAM ;中运行之所以提出这样个假设前提是在嵌入式系统中内核映像

与根文件系统映像也可以直接在 ;ROM ;或 ;Flash ;这样固态存储设备中直接运行但这种 做法无疑是以运行速度牺牲为代价从操作系统角度看Boot ;Loader ;总目标就

是正确地内核来执行 ;

另外由于 ;Boot ;Loader ;实现依赖于 ;CPU ;体系结构因此大多数 ;Boot ;Loader ;都分 为 ;stage1 ;和 ;stage2 ;两大部分依赖于 ;CPU ;体系结构代码比如设备化代码等

通常都放在 ;stage1 ;中而且通常都用汇编语言来实现以达到短小精悍目而 ;sta

ge2 ;则通常用C语言来实现这样可以实现给复杂功能而且代码会具有更好可读性和

可移植性 ;

Boot ;Loader ; ;stage1 ;通常包括以下步骤(以执行先后顺序)：

·硬件设备化

·为加载 ;Boot ;Loader ; ;stage2 ;准备 ;RAM ;空间

·拷贝 ;Boot ;Loader ; ;stage2 ;到 ;RAM ;空间中

·设置好堆栈

·跳转到 ;stage2 ; ;C ;入口点

Boot ;Loader ; ;stage2 ;通常包括以下步骤(以执行先后顺序)：

·化本阶段要使用到硬件设备

·检测系统内存映射(memory ;map)

·将 ;kernel ;映像和根文件系统映像从 ;flash ;上读到 ;RAM ;空间中

·为内核设置启动参数

·内核 ;

3.1 ;Boot ;Loader ; ;stage1 ;

3.1.1 ;基本硬件化 ;

这是 ;Boot ;Loader ;开始就执行操作其目是为 ;stage2 ;执行以及随后 ;kernel

执行准备好些基本硬件环境它通常包括以下步骤（以执行先后顺序）： ;

1．屏蔽所有中断为中断提供服务通常是 ;OS ;设备驱动责任因此在 ;Boot ;Loa

der ;执行全过程中可以不必响应任何中断中断屏蔽可以通过写 ;CPU ;中断屏蔽寄存器 或状态寄存器（比如 ;ARM ; ;CPSR ;寄存器）来完成 ;

2．设置 ;CPU ;速度和时钟频率 ;

3．RAM ;化包括正确地设置系统内存控制器功能寄存器以及各内存库控制寄存器

等 ;

4．化 ;LED典型地通过 ;GPIO ;来驱动 ;LED其目是表明系统状态是 ;OK ;还是 ;

Error如果板子上没有 ;LED那么也可以通过化 ;UART ;向串口打印 ;Boot ;Loader ; Logo ;信息来完成这点 ;

5． ;关闭 ;CPU ;内部指令／数据 ;cache ;

3.1.2 ;为加载 ;stage2 ;准备 ;RAM ;空间 ;

为了获得更快执行速度通常把 ;stage2 ;加载到 ;RAM ;空间中来执行因此必须为加载 ; Boot ;Loader ; ;stage2 ;准备好段可用 ;RAM ;空间范围 ;

由于 ;stage2 ;通常是 ;C ;语言执行代码因此在考虑空间大小时除了 ;stage2 ;可执行映象 大小外还必须把堆栈空间也考虑进来此外空间大小最好是 ;memory ;page ;大小(通

常是 ;4KB)倍数般而言1M ; ;RAM ;空间已经足够了具体地址范围可以任意安排

比如 ;blob ;就将它 ;stage2 ;可执行映像安排到从系统 ;RAM ;起始地址 ;0xc0200000 ;开始 ;1M ;空间内执行但是将 ;stage2 ;安排到整个 ;RAM ;空间最顶 ;1MB(也即(RamEnd-1M B) ;- ;RamEnd)是种值得推荐方法 ;

为了后面叙述方便这里把所安排 ;RAM ;空间范围大小记为：stage2_size(字节)

把起始地址和终止地址分别记为：stage2_start ;和 ;stage2_end(这两个地址均以 ;4 ;字节 边界对齐)因此： ;

stage2_end＝stage2_start＋stage2_size

另外还必须确保所安排地址范围确确是可读写 ;RAM ;空间因此必须对你所安

排地址范围进行测试具体测试方法可以采用类似于 ;blob ;方法也即：以 ;memor

y ;page ;为被测试单位测试每个 ;memory ;page ;开始两个字是否是可读写为了后面

叙述方便我们记这个检测算法为：test_mempage其具体步骤如下： ;

1．先保存 ;memory ;page ;开始两个字内容 ;

2．向这两个字中写入任意数字比如：向第个字写入 ;0x55第 ;2 ;个字写入 ;0xaa

3．然后立即将这两个字内容读回显然我们读到内容应该分别是 ;0x55 ;和 ;0xaa

如果不是则说明这个 ;memory ;page ;所占据地址范围不是段有效 ;RAM ;空间 ;

4．再向这两个字中写入任意数字比如：向第个字写入 ;0xaa第 ;2 ;个字中写入 ;0x

55 ;

5．然后立即将这两个字内容立即读回显然我们读到内容应该分别是 ;0xaa ;和 ;

0x55如果不是则说明这个 ;memory ;page ;所占据地址范围不是段有效 ;RAM ;空间

;

6．恢复这两个字原始内容测试完毕 ;

为了得到段干净 ;RAM ;空间范围我们也可以将所安排 ;RAM ;空间范围进行清零操作 ;

3.1.3 ;拷贝 ;stage2 ;到 ;RAM ;中 ;

拷贝时要确定两点：(1) ;stage2 ;可执行映象在固态存储设备存放起始地址和终止地址 ；(2) ;RAM ;空间起始地址 ;

3.1.4 ;设置堆栈指针 ;sp ;

堆栈指针设置是为了执行 ;C ;语言代码作好准备通常我们可以把 ;sp ;值设置为(stag

e2_end-4)也即在 ;3.1.2 ;节所安排那个 ;1MB ; ;RAM ;空间最顶端(堆栈向下生长)

此外在设置堆栈指针 ;sp ;之前也可以关闭 ;led ;灯以提示用户我们准备跳转到 ;stag

e2经过上述这些执行步骤后系统物理内存布局应该如下图2所示 ;

3.1.5 ;跳转到 ;stage2 ; ;C ;入口点 ;

在上述切都就绪后就可以跳转到 ;Boot ;Loader ; ;stage2 ;去执行了比如在 ;ARM ;

系统中这可以通过修改 ;PC ;寄存器为合适地址来实现 ;

" align=absMiddle>/RTOS/UploadFiles_RTOS/200511/20051130030711934.g

图2 ;bootloader ; ;stage2 ;可执行映象刚被拷贝到 ;RAM ;空间时系统内存布局

3.2 ;Boot ;Loader ; ;stage2 ;

正如前面所说stage2 ;代码通常用 ;C ;语言来实现以便于实现更复杂功能和取得更

好代码可读性和可移植性但是与普通 ;C ;语言应用不同是在编译和链接 ;boot

loader ;这样时我们不能使用 ;glibc ;库中任何支持其原因是显而易见

这就给我们带来个问题那就是从那里跳转进 ; ;呢？直接把 ; ;

起始地址作为整个 ;stage2 ;执行映像入口点或许是最直接想法但是这样做有两个

缺点：1)无法通过 ;传递参数；2)无法处理 ; ;返回情况种

更为巧妙方法是利用 ;trampoline(弹簧床)概念也即用汇编语言写段trampolin

e ;小并将这段 ;trampoline ;小来作为 ;stage2 ;可执行映象执行入口点然后

我们可以在 ;trampoline ;汇编小中用 ;CPU ;跳转指令跳入 ; ;中去执行；而当

;返回时CPU ;执行路径显然再次回到我们 ;trampoline ;简而言之

这种方法思想就是：用这段 ;trampoline ;小来作为 ; ;外部包裹(exter

nal ;wrapper) ;

下面给出个简单 ;trampoline ;示例(来自blob)： ;

.text

.globl ;_trampoline

_trampoline:

bl ;

/* ; ; ;ever ;s ;we ;just ;call ;it ;again ;*/

b ;_trampoline

可以看出当 ; ;返回后我们又用条跳转指令重新执行 ;trampoline ;―

―当然也就重新执行 ; ;这也就是 ;trampoline(弹簧床)词意思所在 ;

3.2.1化本阶段要使用到硬件设备 ;

这通常包括：（1）化至少个串口以便和终端用户进行 ;I/O ;输出信息；（2）

化计时器等在化这些设备之前也可以重新把 ;LED ;灯点亮以表明我们已经进入 ;

;执行 ;

设备化完成后可以输出些打印信息名字串、版本号等 ;

3.2.2 ;检测系统内存映射（memory ;map） ;

所谓内存映射就是指在整个 ;4GB ;物理地址空间中有哪些地址范围被分配用来寻址系统 ; RAM ;单元比如在 ;SA-1100 ;CPU ;中从 ;0xC000,0000 ;开始 ;512M ;地址空间被用作系

统 ;RAM ;地址空间而在 ;Samsung ;S3C44B0X ;CPU ;中从 ;0x0c00,0000 ;到 ;0x1000,0000 之间 ;64M ;地址空间被用作系统 ;RAM ;地址空间虽然 ;CPU ;通常预留出大段足够

地址空间给系统 ;RAM但是在搭建具体嵌入式系统时却不定会实现 ;CPU ;预留全部 ;

RAM ;地址空间也就是说具体嵌入式系统往往只把 ;CPU ;预留全部 ;RAM ;地址空间中

部分映射到 ;RAM ;单元上而让剩下那部分预留 ;RAM ;地址空间处于未使用状态由

于上述这个事实因此 ;Boot ;Loader ; ;stage2 ;必须在它想干点什么 ;(比如将存储在 ; flash ;上内核映像读到 ;RAM ;空间中) ;之前检测整个系统内存映射情况也即它必须知

道 ;CPU ;预留全部 ;RAM ;地址空间中哪些被真正映射到 ;RAM ;地址单元哪些是处于 ;"u nused" ;状态 ;

(1) ;内存映射描述 ;

可以用如下数据结构来描述 ;RAM ;地址空间中段连续(continuous)地址范围： ;

typedef ;struct ;memory_area_struct ;{

u32 ;start; ;/* ;the ;base ;address ;of ;the ;memory ;region ;*/

u32 ;size; ;/* ;the ; ;number ;of ;the ;memory ;region ;*/

;used;

} ;memory_area_t;

这段 ;RAM ;地址空间中连续地址范围可以处于两种状态之：(1)used=1则说明这段连

续地址范围已被实现也即真正地被映射到 ;RAM ;单元上(2)used=0则说明这段连续

地址范围并未被系统所实现而是处于未使用状态 ;

基于上述 ;memory_area_t ;数据结构整个 ;CPU ;预留 ;RAM ;地址空间可以用个 ;memory _area_t ;类型来表示如下所示： ;

memory_area_t ;memory_map[NUM_MEM_AREAS] ;= ;{

[0 ;... ;(NUM_MEM_AREAS ;- ;1)] ;= ;{

.start ;= ;0,

.size ;= ;0,

.used ;= ;0

},

};

(2) ;内存映射检测 ;

下面我们给出个可用来检测整个 ;RAM ;地址空间内存映射情况简单而有效算法： ;

/* ;化 ;*/

for(i ;= ;0; ;i ;< ;NUM_MEM_AREAS; ;i)

memory_map[i].used ;= ;0;

/* ;first ;write ;a ;0 ;to ;all ;memory ;locations ;*/

for(addr ;= ;MEM_START; ;addr ;< ;MEM_END; ;addr ; ;PAGE_SIZE)

* ;(u32 ;*)addr ;= ;0;

for(i ;= ;0, ;addr ;= ;MEM_START; ;addr ;< ;MEM_END; ;addr ; ;PAGE_SIZE) ;{ /*

* ;检测从基地址 ;MEM_START+i*PAGE_SIZE ;开始,大小为

* ;PAGE_SIZE ;地址空间是否是有效RAM地址空间

*/

3.1.2节中算法test_mempage；

;( ;current ;memory ;page ;isnot ;a ;valid ;ram ;page) ;{

/* ;no ;RAM ;here ;*/

(memory_map[i].used ;)

i;

continue;

}

/*

* ;当前页已经是个被映射到 ;RAM ;有效地址范围

* ;但是还要看看当前页是否只是 ;4GB ;地址空间中某个地址页别名？

*/

(* ;(u32 ;*)addr ;!= ;0) ;{ ;/* ;alias? ;*/

/* ;这个内存页是 ;4GB ;地址空间中某个地址页别名 ;*/

;( ;memory_map[i].used ;)

i;

continue;

}

/*

* ;当前页已经是个被映射到 ;RAM ;有效地址范围

* ;而且它也不是 ;4GB ;地址空间中某个地址页别名

*/

;(memory_map[i].used ; ;0) ;{

memory_map[i].start ;= ;addr;

memory_map[i].size ;= ;PAGE_SIZE;

memory_map[i].used ;= ;1;

} ; ;{

memory_map[i].size ; ;PAGE_SIZE;

}

} ;/* ;end ;of ;for ;(…) ;*/

在用上述算法检测完系统内存映射情况后Boot ;Loader ;也可以将内存映射详细信息

打印到串口 ;

3.2.3 ;加载内核映像和根文件系统映像 ;

(1) ;规划内存占用布局 ;

这里包括两个方面：(1)内核映像所占用内存范围；（2）根文件系统所占用内存范围

在规划内存占用布局时主要考虑基地址和映像大小两个方面 ;

对于内核映像般将其拷贝到从(MEM_START＋0x8000) ;这个基地址开始大约1MB大小

内存范围内(嵌入式 ;Linux ;内核般都不操过 ;1MB)为什么要把从 ;MEM_START ;到 ;MEM _START＋0x8000 ;这段 ;32KB ;大小内存空出来呢？这是 ;Linux ;内核要在这段内存中

放置些全局数据结构如：启动参数和内核页表等信息 ;

而对于根文件系统映像则般将其拷贝到 ;MEM_START+0x0010,0000 ;开始地方如果用 Ramdisk ;作为根文件系统映像则其解压后大小般是1MB ;

（2）从 ;Flash ;上拷贝 ;

由于像 ;ARM ;这样嵌入式 ;CPU ;通常都是在统内存地址空间中寻址 ;Flash ;等固态存储

设备因此从 ;Flash ;上读取数据与从 ;RAM ;单元中读取数据并没有什么不同用个简

单循环就可以完成从 ;Flash ;设备上拷贝映像工作： ;

while(count) ;{

*dest ;= ;*src; ;/* ;they ;are ;all ;aligned ;with ;word ;boundary ;*/

count ;-= ;4; ;/* ; ;number ;*/

};

3.2.4 ;设置内核启动参数 ;

应该说在将内核映像和根文件系统映像拷贝到 ;RAM ;空间中后就可以准备启动 ;Linux ;

内核了但是在内核之前应该作步准备工作即：设置 ;Linux ;内核启动参数

Linux ;2.4.x ;以后内核都期望以标记列表(tagged ;list)形式来传递启动参数启动参

数标记列表以标记 ;ATAG_CORE ;开始以标记 ;ATAG_NONE ;结束每个标记由标识被传递参 数 ;tag_header ;结构以及随后参数值数据结构来组成数据结构 ;tag ;和 ;tag_header

定义在 ;Linux ;内核源码/asm/up.h ;头文件中： ;

/* ;The ;list ;ends ;with ;an ;ATAG_NONE ;node. ;*/

# ;ATAG_NONE ;0x00000000

struct ;tag_header ;{

u32 ;size; ;/* ;注意这里size是字数为单位 ;*/

u32 ;tag;

};

……

struct ;tag ;{

struct ;tag_header ;hdr;

union ;{

struct ;tag_core ;core;

struct ;tag_mem32 ;mem;

struct ;tag_videotext ;videotext;

struct ;tag_ramdisk ;ramdisk;

struct ;tag_initrd ;initrd;

struct ;tag_serialnr ;serialnr;

struct ;tag_revision ;revision;

struct ;tag_videolfb ;videolfb;

struct ;tag_cmdline ;cmdline;

/*

* ;Acorn ;specic

*/

struct ;tag_acorn ;acorn;

/*

* ;DC21285 ;specic

*/

struct ;tag_memclk ;memclk;

} ;u;

};

在嵌入式 ;Linux ;系统中通常需要由 ;Boot ;Loader ;设置常见启动参数有：ATAG_CORE、

ATAG_MEM、ATAG_CMDLINE、ATAG_RAMDISK、ATAG_INITRD等比如设置 ;ATAG_CORE ;代 码如下： ;

params ;= ;(struct ;tag ;*)BOOT_PARAMS;

params->hdr.tag ;= ;ATAG_CORE;

params->hdr.size ;= ;tag_size(tag_core);

params->u.core.flags ;= ;0;

params->u.core.pagesize ;= ;0;

params->u.core.rootdev ;= ;0;

params ;= ;tag_next(params);

其中BOOT_PARAMS ;表示内核启动参数在内存中起始基地址指针 ;params ;是个 ;str uct ;tag ;类型指针宏 ;tag_next ;将以指向当前标记指针为参数计算紧临当前标

记下个标记起始地址注意内核根文件系统所在设备ID就是在这里设置

下面是设置内存映射情况示例代码： ;

for(i ;= ;0; ;i ;< ;NUM_MEM_AREAS; ;i) ;{

(memory_map[i].used) ;{

params->hdr.tag ;= ;ATAG_MEM;

params->hdr.size ;= ;tag_size(tag_mem32);

params->u.mem.start ;= ;memory_map[i].start;

params->u.mem.size ;= ;memory_map[i].size;

params ;= ;tag_next(params);

}

}

可以看出在 ;memory_map［］中每个有效内存段都对应个 ;ATAG_MEM ;参数标

记 ;

Linux ;内核在启动时可以以命令行参数形式来接收信息利用这点我们可以向内核提

供那些内核不能自己检测硬件参数信息或者重载(override)内核自己检测到信息

比如我们用这样个命令行参数串"console=ttyS0,115200n8"来通知内核以 ;ttyS0

作为控制台且串口采用 ;"115200bps、无奇偶校验、8位数据位"这样设置下面是

段设置内核命令行参数串示例代码： ;

char ;*p;

/* ;eat ;leading ;white ;space ;*/

for(p ;= ;commandline; ;*p ; ;' ;'; ;p)

;

/* ;skip ;non-existent ;command ;lines ;so ;the ;kernel ;will ;still

* ;use ;its ;default ;command ;line.

*/

(*p ; ;'\0')

;

params->hdr.tag ;= ;ATAG_CMDLINE;

params->hdr.size ;= ;((struct ;tag_header) ;+ ;strlen(p) ;+ ;1 ;+ ;4) ;>> ;2;

strcpy(params->u.cmdline.cmdline, ;p);

params ;= ;tag_next(params);

请注意在上述代码中设置 ;tag_header ;大小时必须包括串终止符'\0'此外

还要将字节数向上圆整4个字节 ;tag_header ;结构中size ;成员表示是字数 ;

下面是设置 ;ATAG_INITRD ;示例代码它告诉内核在 ;RAM ;中什么地方可以找到 ;initr

d ;映象(压缩格式)以及它大小： ;

params->hdr.tag ;= ;ATAG_INITRD2;

params->hdr.size ;= ;tag_size(tag_initrd);

params->u.initrd.start ;= ;RAMDISK_RAM_BASE;

params->u.initrd.size ;= ;INITRD_LEN;

params ;= ;tag_next(params);

下面是设置 ;ATAG_RAMDISK ;示例代码它告诉内核解压后 ;Ramdisk ;有多大（单位是K B）： ;

params->hdr.tag ;= ;ATAG_RAMDISK;

params->hdr.size ;= ;tag_size(tag_ramdisk);

params->u.ramdisk.start ;= ;0;

params->u.ramdisk.size ;= ;RAMDISK_SIZE; ;/* ;请注意单位是KB ;*/

params->u.ramdisk.flags ;= ;1; ;/* ;automatically ;load ;ramdisk ;*/

params ;= ;tag_next(params);

最后设置 ;ATAG_NONE ;标记结束整个启动参数列表： ;

;void ;up_end_tag(void)

{

params->hdr.tag ;= ;ATAG_NONE;

params->hdr.size ;= ;0;

}

3.2.5 ;内核 ;

Boot ;Loader ; ;Linux ;内核方法是直接跳转到内核第条指令处也即直接跳转到

MEM_START＋0x8000 ;地址处在跳转时下列条件要满足： ;

1． ;CPU ;寄存器设置：

·R0＝0；

@R1＝机器类型 ;ID；关于 ;Machine ;Type ;Number可以参见 ;linux/arch/arm/tools/mach -types

@R2＝启动参数标记列表在 ;RAM ;中起始基地址； ;

2． ;CPU ;模式：

·必须禁止中断（IRQs和FIQs）；

·CPU ;必须 ;SVC ;模式； ;

3． ;Cache ;和 ;MMU ;设置：

·MMU ;必须关闭；

·指令 ;Cache ;可以打开也可以关闭；

·数据 ;Cache ;必须关闭； ;

如果用 ;C ;语言可以像下列示例代码这样来内核： ;

void ;(*theKernel)( ;zero, ; ;arch, ;u32 ;params_addr)

= ;(void ;(*)(, ;, ;u32))KERNEL_RAM_BASE;

……

theKernel(0, ;ARCH_NUMBER, ;(u32) ;kernel_params_start);

注意theKernel应该永远不返回如果这个返回则说明出错

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由 ;lefthand05 ;在 ;05-08-2004 ;16:05 ;发表: ;

嵌入式BootLoader技术内幕(三)

四、 ;关于串口终端 ;

在 ;boot ;loader ;设计与实现中没有什么能够比从串口终端正确地收到打印信息能 更令人激动了此外向串口终端打印信息也是个非常重要而又有效调试手段但是

我们经常会碰到串口终端显示乱码或根本没有显示问题造成这个问题主要有两种原 因：(1) ;boot ;loader ;对串口化设置不正确(2) ;运行在 ;host ;端终端仿真

对串口设置不正确这包括：波特率、奇偶校验、数据位和停止位等方面设置 ;

此外有时也会碰到这样问题那就是：在 ;boot ;loader ;运行过程中我们可以正确地 向串口终端输出信息但当 ;boot ;loader ;启动内核后却无法看到内核启动输出信息对 这问题原因可以从以下几个方面来考虑： ;

(1) ;首先请确认你内核在编译时配置了对串口终端支持并配置了正确串口驱动程

序 ;

(2) ;你 ;boot ;loader ;对串口化设置可能会和内核对串口化设置不致此

外对于诸如 ;s3c44b0x ;这样 ;CPUCPU ;时钟频率设置也会影响串口因此如果 ;boo

t ;loader ;和内核对其 ;CPU ;时钟频率设置不致也会使串口终端无法正确显示信息

(3) ;最后还要确认 ;boot ;loader ;所用内核基地址必须和内核映像在编译时所用运行

基地址致尤其是对于 ;uClinux ;而言假设你内核映像在编译时用基地址是 ;0xc0 008000但你 ;boot ;loader ;却将它加载到 ;0xc0010000 ;处去执行那么内核映像当然不 能正确地执行了 ;

五、 ;结束语 ;

Boot ;Loader ;设计与实现是个非常复杂过程如果不能从串口收到那激动人心 ;

"uncompressing ;linux

.................. ;done, ;

booting ;the ;kernel……"

2008-12-12 16:00:14

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基于AT89C51控制的0.01℃数显温度计的设计

万方数据

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基于AT89C51控制的0.01℃数显温度计的设计 作者：罗兴垅， 黄隆胜， Lou Xinglong， Huang Longsheng 作者单位：罗兴垅,Lou Xinglong(341000,江西赣州,赣南师范学院物理与电子信息科学系)， 黄隆胜,Huang Longsheng(341000,江西赣州,赣南师范学院物理与电子信息科学系;341000,江西赣 州,江西理工大学机电工程学院) 刊名： 微计算机信息 英文刊名：CONTROL & AUTOMATION 年，卷(期)：2006,22(14) 被引用次数：12次 参考文献(3条) 1.万永波;张根宝;田泽;杨峰基于ARM的嵌入式系统Bootloader启动流程分析[期刊论文]-微计算机信息 2005(11) 2.谈文心;钱聪;宋云购模拟集成电路原理及应用 1995 3.潘学军0.01℃的数显温度计[期刊论文]-物理实验 2003(05) 引证文献(12条) 1.姚勇哲.张荣.邹志荣.张智日光温室温湿度自动监测预警器的研制[期刊论文]-农机化研究 2010(2) 2.符时民.于震数显测温系统设计与特性的研究[期刊论文]-辽宁石油化工大学学报 2010(2) 3.李铁军.何永洪基于单片机的IC卡系统设计[期刊论文]-微型机与应用 2009(21) 4.任小青.王晓娟基于AT89C51单片机的频率计设计方法的研究[期刊论文]-青海大学学报（自然科学版） 2009(2) 5.关玉明.程琪.肖艳春.姜云峰触摸屏变频器与PLC在调速系统中的设计[期刊论文]-机械设计与制造 2009(3) 6.关玉明.程琪.杨戈.姜云峰基于AT89C51的锌空电池温控系统设计[期刊论文]-微计算机信息 2008(32) 7.高海东.钱江基于HT48R30A-1的自动寻星系统[期刊论文]-微计算机信息 2008(29) 8.李邕数字式热敏电阻温度计设计[期刊论文]-甘肃科技纵横 2008(1) 9.张平川.许兴广基于单片机电热水器模糊控制系统设计[期刊论文]-微计算机信息 2007(32) 10.李宝营.赵永生.祖龙起.牛悦苓基于单片机的等精度频率计设计[期刊论文]-微计算机信息 2007(26) 11.肖艳军.程琪.许波基于AT89C51单片机的自动纠偏仪的设计[期刊论文]-微计算机信息 2007(23) 12.李学聪.万频.邓庆华.李军一种新型温盐深传感器的数据采集与应用[期刊论文]-微计算机信息 2007(10) 本文链接：https://www.wendangku.net/doc/f89702912.html,/Periodical_wjsjxx200614026.aspx

BootLoader引导程序

BootLoader引导程序 一、实验目的 1.学会配置linux下的minicom和windows下的超级终端 2.了解bootloader的基本概念和框架结构 3.了解bootloader引导操作系统的过程 4.掌握bootloader程序的编译方法 5.掌握bootloader程序的使用方法 二、实验内容 1. 学习x-loader 作用和编译过程 2.学习uboot作用和编译过程 3.学习bootloader的操作 三、实验设备 PentiumII以上的PC机， LINUX操作系统 四、BOOTLOADER程序说明 完整的系统由x-loader、u-boot、kernel（内核）、rootfs（根文件系统）组成，x-loader 是一级引导程序，其作用是初始化CPU，拷贝u-boot到内存，然后把控制权交给u-boot。当OMAP3530上电时，memory controller(内存控制器)还未初始化，这个任务便由完成的x-loader。初始化外部RAM控制器，把u-boot读到外部RAM，之后把控制入口交给。u-boot 是二级引导程序，其作用主要是引导内核，提供映像更新，同用户进行交互。系统结构图如 下： 1. BootLoader的作用 在嵌入式系统中，BootLoader的作用与PC机上的BIOS类似，其主要作用：（1）初始化硬件设备；（2）建立内存空间的映射图；（3）完成内核的加载，为内核设置启动参数。通过BootLoader可以完成对系统板上的主要部件如CPU、SDRAM、Flash、串行口等进行初始化，也可以下载文件到系统板上，对Flash进行擦除与编程。当运行操作系统时，它会在操作系统内核运行之前运行，通过它，可以分配内存空间的映射，从而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准备好正确的环境。 通常，BootLoader 是依赖于硬件而实现的，特别是在嵌入式系统中。因此，在嵌入式系统里建立一个通用的 BootLoader 几乎是不可能的，不同的处理器架构都有不同的

bootloader

Boot Loader的启动流程和开发经验总结 Windows CE最大程度继承了桌面版Windows的丰富功能，但是Windows CE并不是一个通用的安装版操作系统。在形形色色的嵌入式设备世界里，一款CE系统通常只会针对某一种硬 件平台生成。 一般来说，Windows CE的开发过程可以分为：0AL(OEM Abstraction Layer)、驱动、应用程序开发三个步骤。其中，0AL开发最基本的一步是板级支持包（BSP），而BootLoader 设计则在BSP开发中具有极为关键的地位。 1．什么是BootLoader 嵌入式系统的启动代码一般由两部分构成：引导代码和操作系统执行环境的初始化代码。其中引导代码一般也由两部分构成：第一部分是板级、片级初始化代码，主要功能是通过设置寄存器初始化硬件的工作方式，如设置时钟、中断控制寄存器等，完成内存映射、初始化MMU等。第二部分是装载程序，将操作系统和应用程序的映像从只读存储器装载或者拷贝到系统的RAM中并执行。 （1）什么是板级BSP? BSP(Board Support Package)是板级支持包,是介于主板硬件和操作系统之间的一层,主要是为了支持操作系统，使之能够更好的运行于硬件主板。不同的操作系统对应于不同形式的BSP,例如WinCE的BSP和Linux的BSP相对于某CPU来说尽管实现的功能一样,可是写法和接口定义是完全不同的。所以，BSP一定要按照该系统BSP的定义形式来写，这样才能与上 层OS保持正确的接口,良好的支持上层OS。 （2）什么是Boot Loader

在BSP中有一个重要的组成部分就是BootLoader,它是在操作系统内核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，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，为调用操作系统内核准备好环境。 一般来说，在嵌入式世界里BootLoader 是严重地依赖于硬件的，因此想建立一个通用的 BootLoader 几乎是不可能的。不同的 CPU 体系结构有不同的BootLoader，而且除了依赖于 CPU的体系结构外，BootLoader还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 结构而构建的，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。 2．BootLoader在PC机与嵌入式的区别比较 （1）引导程序在PC机和嵌入式上的区别 一般来说，在PC的硬件平台上，由于硬件启动根本就不是通过BootLoader（而是通过BIOS），所以BootLoader就不需要对CPU加电后的初始化做任何工作。在桌面系统中，有以下几种设备可以作为启动设备使用：硬盘、USB盘、光盘驱动器、还有网卡的Boot ROM 等。但无论选择了哪一种启动设备，操作系统都会去将该设备起始地址的内容读入内存，BIOS 将控制移交给引导装载程序。如果启动设备是IDE硬盘，这时通常将引导装载程序装入第一个扇区(通常被称做主引导扇区，MBR），然后将内容读入内存再运行。 在嵌入式平台上，引导装载程序是在硬件上执行的第一段代码，通常将引导程序放置在不易丢失的存储器的开始地址或者是系统冷启动时PC寄存器的初始值。在嵌入式系统中，通常并没有像BIOS那样的固件程序，因此整个系统的加载启动任务就完全由BootLoader来完

详解bootloader的执行流程与ARM Linux启动过程分析

详解bootloader的执行流程与ARM Linux启动过程分析 ARM Linux启动过程分析是本文要介绍的内容，嵌入式Linux 的可移植性使得我们可以在各种电子产品上看到它的身影。对于不同体系结构的处理器来说Linux的启动过程也有所不同。 本文以S3C2410 ARM处理器为例，详细分析了系统上电后bootloader的执行流程及ARM Linux的启动过程。 1、引言 Linux 最初是由瑞典赫尔辛基大学的学生Linus Torvalds在1991 年开发出来的，之后在GNU的支持下，Linux 获得了巨大的发展。虽然Linux 在桌面PC 机上的普及程度远不及微软的Windows 操作系统，但它的发展速度之快、用户数量的日益增多，也是微软所不能轻视的。而近些年来Linux 在嵌入式领域的迅猛发展，更是给Linux 注入了新的活力。 一个嵌入式Linux 系统从软件角度看可以分为四个部分：引导加载程序（bootloader），Linux 内核，文件系统，应用程序。 其中bootloader是系统启动或复位以后执行的第一段代码，它主要用来初始化处理器及外设，然后调用Linux 内核。 Linux 内核在完成系统的初始化之后需要挂载某个文件系统做为根文件系统（Root Filesystem）。 根文件系统是Linux 系统的核心组成部分，它可以做为Linux 系统中文件和数据的存储区域，通常它还包括系统配置文件和运行应用软件所需要的库。 应用程序可以说是嵌入式系统的“灵魂”，它所实现的功能通常就是设计该嵌入式系统所要达到的目标。如果没有应用程序的支持，任何硬件上设计精良的嵌入式系统都没有实用意义。 从以上分析我们可以看出bootloader 和Linux 内核在嵌入式系统中的关系和作用。Bootloader在运行过程中虽然具有初始化系统和执行用户输入的命令等作用，但它最根本

引导加载程序

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： 1. 引导加载程序。包括固化在固件(firmware)中的 boot 代码(可选)，和 Boot Loader 两大部分。 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。通常用 ram disk 来作为 root fs。 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 懂。 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 OS Boot Loader（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 Boot Loader 读到系统的 RAM 中，然后将控制权交给 OS Boot Loader。Boot Loader 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 Boot Loader 来完成。比如在一个基于 ARM7TDMI core 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 Boot Loader 程序。 本文将从 Boot Loader 的概念、Boot Loader 的主要任务、Boot Loader 的框架结构以及Boot Loader 的安装等四个方面来讨论嵌入式系统的 Boot Loader。 2. Boot Loader 的概念 简单地说，Boot Loader 就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而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准备好正确的环境。 通常，Boot Loader 是严重地依赖于硬件而实现的，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 Boot Loader 几乎是不可能的。尽管如此，我们仍然可以对 Boot Loader 归纳出一些通用的概念来，以指导用户特定的 Boot Loader 设计与实现。 1. Boot Loader 所支持的 CPU 和嵌入式板 每种不同的 CPU 体系结构都有不同的 Boot Loader。有些 Boot Loader 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，Boot Loader 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 Boot Loader 程序也能运行在另一块板子上，通常也都需要修改 Boot Loader 的源程序。

bootloader分析

Bootloader分析

?熟悉BootLoader的实现原理?认识Bootloader的主要任务?熟悉BootLoader的结构框架?U-boot使用

引言本章详细地介绍了基于嵌入式系统中的OS启动加载程序――Boot Loader的概念、软件设计的主要任务以及结构框架等内容。 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： ?1.引导加载程序。包括固化在固件(firmware)中的boot代码(可 选)，和Boot Loader两大部分。 ?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。通常用ram disk来作为root fs。 ?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。

?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OS Boot Loader（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Boot Loader读到系统的RAM中，然后将控制权交给OS Boot Loader。 Boot Loader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Boot Loader来完成。 ?比如在一个基于ARM7TDMI core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Boot Loader程序。

Boot_Loader介绍

Boot Loader Windows CE最大程度继承了桌面版Windows的丰富功能，但是Windows CE并不是一个通用的安装版操作系统。在形形色色的嵌入式设备世界里，一款CE系统通常只会针对某一种硬件平台生成。 一般来说，Windows CE的开发过程可以分为：0AL(OEM Abstraction Layer)、驱动、应用程序开发三个步骤。其中，0AL开发最基本的一步是板级支持包（BSP），而BootLoader 设计则在BSP开发中具有极为关键的地位。 1．什么是BootLoader 嵌入式系统的启动代码一般由两部分构成：引导代码和操作系统执行环境的初始化代码。其中引导代码一般也由两部分构成：第一部分是板级、片级初始化代码，主要功能是通过设置寄存器初始化硬件的工作方式，如设置时钟、中断控制寄存器等，完成内存映射、初始化MMU等。第二部分是装载程序，将操作系统和应用程序的映像从只读存储器装载或者拷贝到系统的RAM中并执行。 （1）什么是板级BSP? BSP(Board Support Package)是板级支持包,是介于主板硬件和操作系统之间的一层,主要是为了支持操作系统，使之能够更好的运行于硬件主板。不同的操作系统对应于不同形式的BSP,例如WinCE的BSP和Linux的BSP相对于某CPU来说尽管实现的功能一样,可是写法和接口定义是完全不同的。所以，BSP一定要按照该系统BSP的定义形式来写，这样才能与上层OS保持正确的接口,良好的支持上层OS。 （2）什么是Boot Loader 在BSP中有一个重要的组成部分就是BootLoader,它是在操作系统内核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，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，为调用操作系统内核准备好环境。

嵌入式linux学习心得(精选多篇)

嵌入式linux学习心得(精选多篇) 第一篇：嵌入式linux学习内容 知识结构 1嵌入式处理器与裸机程序开发2linux系统管理3linux 应用程序开发4linux驱动程序开发5linux内核开发与系统移植 一、处理器 1arm处理器工作模式2arm系统寄存器3arm寻址方式4arm汇编指令集5arm环境c语言编程6arm中断与异常7ads 集成开发环境 8裸机程序开发(串口、lcd、时钟、led、按键……) 二、系统管理 1linux定制安装2linux命令详解 3samba、nfs、tftp、wireshark使用4shell编程 三、应用程序开发 1gcc、gdb、makefile2文件、时间编程

3多进程、多线程程序设计4进程间通讯5网络编程 6qt图形化应用程序开发7android图形化应用程序开发 四、内核开发 1linux内核配置与裁剪2linux内核模块开发3根文件系统制作4进程子系统5内存子系统6proc文件系统7系统调用8内核定时器9内核异常分析 五、驱动程序开发 1字符设备驱动程序2总线、设备、驱动模型3硬件访问技术4中断处理5input设备驱动6platform驱动程序7pci、usb 驱动程序8网卡驱动程序9触摸屏驱动程序xx串口驱动程序 学习顺序 1嵌入式处理器与裸机程序开发2linux系统管理3linux 应用程序开发4linux内核开发基础5嵌入式linux环境搭建6linux驱动程序开发7深入学习linux内核 第二篇：嵌入式linux学习步骤 嵌入式linux学习步骤 作者：phantom时间：xxxx-8-6文章来源：来自网络

U-Boot从NAND Flash启动的实现

U -Boot 从NAND Flash 启动的实现 王磊 （太原理工大学信息工程学院，山西太原030024） 摘要：U -Boot 不能从NAND Flash 启动给应用带来些不便，因此修改U -Boot 使其支持从NAND Flash 启动。分析了 U -Boot 启动流程的两个阶段及实现从NAND Flash 启动的原理和思路，并根据NAND Flash 的物理结构和存储特 点，增加U -Boot 对NAND Flash 的操作支持，从而完成把存储在NAND Flash 上的U -Boot 代码复制到SDRAM 中执行，实现从NAND Flash 的启动。修改过后的U -Boot 可以直接从NAND Flash 启动，给应用带来便利。关键词：U -Boot ；NAND Flash ；Bootloader ；S3C2440；移植中图分类号：TP316 文献标识码：A 文章编号：1674－6236（2010）05-0098-03 Realization of U -Boot booting through NAND Flash WANG Lei （Department of Information Engineering ，Taiyuan University of Technology ，Taiyuan 030024，China ） Abstract:It is not convenient that U -Boot can ’t boot through NAND Flash.In this paper ，the codes of U -Boot is modified to support that.This paper analyzes two steps of U -Boot and the method of supporting that the U -Boot boots from NAND Flash.Based on the memory characteristics and the physical structure of NAND Flash ，this paper adds the codes of NAND Flash in order to carry the codes to SDRAM that stored in the NAND Flash ，thus realizes U -Boot boots from NAND Flash.The modified U -Boot runs through NAND Flash straightly ，it is a great convenience to the application of U -Boot.Key words:U -Boot ；NAND Flash ；Bootloader ；S3C2440；porting 电子设计工程 Electronic Design Engineering 第18卷 Vol.18 第5期No.52010年5月May.2010 收稿日期：2009-10-11 稿件编号：200910032 作者简介：王磊（1985—），男，山西河津人，硕士研究生。研究方向：嵌入式系统、DCS 、自动控制。 Bootloader 引导装载程序是系统上电后运行的第一段程 序，其作用是完成基本的硬件初始化工作，所以引导装载程序跟硬件有着紧密的联系。因此必须根据开发板的硬件配置对引导装载程序进行修改才可以使其运行起来。随着嵌入式系统的复杂化，大容量数据存储的NAND Flash 的应用会越来越广泛，同时U -Boot 是功能最丰富的Bootloader ，但遗憾的是U -Boot 不支持从NAND Flash 启动。所以如果能实现 U -Boot 从NAND Flash 启动的话将会给应用带来很大的方 便。本文讨论修改U -Boot 使其支持从NAND Flash 启动，采用基于S3C2440的开发板。 1U -Boot 简介及流程分析 U -Boot ，全称universal boot loader ，是遵循GPL 条款的开 放源代码项目。可以引导多种操作系统，支持多种架构的 CPU 。它支持如下操作系统：Linux 、NetBSD 、VxWorks 等，支持 如下架构的CPU ：PowerPC 、MIPS 、X86、ARM 、NIOS 、XScale 等，同时支持NFS 挂载，是一个功能丰富的BootLoader 。它的整个程序框架清晰，易于移植，许多设计人员将自己的移植代码上传到网站（http ：//https://www.wendangku.net/doc/f89702912.html,/projects/u-boot/）上，更新速度很快。目前的版本是1.1.6，本论文正是采用此版本进行说明，U -Boot 的目录结构参见U -Boot 源代码。要进行U -Boot 的修改移植必须了解U -Boot 的程序运行流程，这是必要的一步。U -Boot 属于两阶段的BootLoader ，其启动流程如图1所示。第一阶段的文件为cpu/arm920t/start.S 和board/smdk2410/lowlevel_init.S ，用ARM 汇编语言编写，前者是平台相关的，后者是开发板相关的[1]。第一阶段主要是关于基本硬件的初始化，包括关闭MMU 、CACHE 、设置PLL 时钟比例、关闭看门狗；初始化SDRAM ，为复制第二阶段代码做准备，最后复制第二阶段代码到SDRAM 中，然后跳到 图1 U -Boot 启动流程 －98－

Linux启动全过程-由bootloader到fs

Linux启动过程 许多人对Linux的启动过程感到很神秘，因为所有的启动信息都在屏幕上一闪而过。其实Linux的启动过程并不象启动信息所显示的那样复杂，它主要分成两个阶段： 1.启动内核。在这个阶段，内核装入内存并在初始化每个设备驱动器时打印信息。 2.执行程序init。装入内核并初始化设备后，运行init程序。init程序处理所有程序的启动， 包括重要系统精灵程序和其它指定在启动时装入的软件。 下面以Red Hat为例简单介绍一下Linux的启动过程。 一、启动内核 首先介绍启动内核部分。电脑启动时，BIOS装载MBR，然后从当前活动分区启动，LILO获得引导过程的控制权后，会显示LILO提示符。此时如果用户不进行任何操作，LILO将在等待制定时间后自动引导默认的操作系统，而如果在此期间按下TAB键，则可以看到一个可引导的操作系统列表，选择相应的操作系统名称就能进入相应的操作系统。当用户选择启动LINUX操作系统时，LILO就会根据事先设置好的信息从ROOT文件系统所在的分区读取LINUX映象，然后装入内核映象并将控制权交给LINUX内核。LINUX内核获得控制权后，以如下步骤继续引导系统： 1. LINUX内核一般是压缩保存的，因此，它首先要进行自身的解压缩。内核映象前面的一些代码完成解压缩。 2. 如果系统中安装有可支持特殊文本模式的、且LINUX可识别的SVGA卡，LINUX会提示用户选择适当的文本显示模式。但如果在内核的编译过程中预先设置了文本模式，则不会提示选择显示模式。该显示模式可通过LILO或RDEV工具程序设置。 3. 内核接下来检测其他的硬件设备，例如硬盘、软盘和网卡等，并对相应的设备驱动程序进行配置。这时，显示器上出现内核运行输出的一些硬件信息。 4. 接下来，内核装载ROOT文件系统。ROOT文件系统的位置可在编译内核时指定，也可通过LILO 或RDEV指定。文件系统的类型可自动检测。如果由于某些原因装载失败，则内核启动失败，最终会终止系统。 二、执行init程序 其次介绍init程序，利用init程序可以方便地定制启动其间装入哪些程序。init的任务是启动新进程和退出时重新启动其它进程。例如，在大多数Linux系统中，启动时最初装入六个虚拟的控制台进程，退出控制台窗口时，进程死亡，然后init启动新的虚拟登录控制台，因而总是提供六个虚拟登陆控控制台进程。控制init程序操作的规则存放在文件/etc/inittab中。Red Hat Linux缺省的inittab文件如下：# #inittab This file describes how the INIT process should set up the system in a certain #run-level. # # #Default runlevel.The runlevels used by RHS are: #0-halt(Do NOT set initdefault to this) #1-Single user mode #2-Multiuser,without NFS(the same as 3,if you do not have networking) #3-Full multiuser mode #4-unused #5-X11 #6-reboot(Do NOT set initdefault to this)

BootLoader—vivi注释

s3c2410 bootloader vivi完全注释 四．Bootloader vivi 为了将linux移植到ARM上，碰到的第一个程序就是bootloader，我选用韩国mizi公司的vivi。您可以在以下地址下载： https://www.wendangku.net/doc/f89702912.html,/developer/s3c2410x/download/vivi.html 如果您对bootloader没有什么概念，在学习VIVI的代码之前，建议您阅读一篇文章《嵌入式系统 Boot Loader 技术内幕》(詹荣开著)。链接地址如下：https://www.wendangku.net/doc/f89702912.html,/developerworks/cn/linux/l-btloader/ 当您阅读了上述文章后，我再企图在理论上罗嗦什么就不合适了(这篇文章实在太好了)。vivi也可以分为2个阶段，阶段1的代码在 arch/s3c2410/head.S 中，阶段2的代码从init/main.c的main函数开始。您可以跳到实验部分先感受一下vivi。 (1)阶段1：arch/s3c2410/head.S 沿着代码执行的顺序，head.S完成如下几件事情： 1、关WATCH DOG：上电后，WATCH DOG默认是开着的 2、禁止所有中断：vivi中没用到中断(不过这段代码实在多余，上电后中断默认是关闭的) 3、初始化系统时钟：启动MPLL，FCLK=200MHz，HCLK=100MHz，PCLK=50MHz，“CPU bus mode”改为“Asynchronous bus mode”。请参考实验十一：CLOCK 4、初始化内存控制寄存器：还记得那13个寄存器吗？请复习实验五：MEMORY CONTROLLER 5、检查是否从掉电模式唤醒，若是，则调用WakeupStart函数进行处理——这是一段没用上的代码，vivi不可能进入掉电模式 6、点亮所有LED 7、初始化UART0： a．设置GPIO，选择UART0使用的引脚 b．初始化UART0，设置工作方式(不使用FIFO)、波特率115200 8N1、无流控等，请参考实验七：UART 8、将vivi所有代码(包括阶段1和阶段2)从nand flash复制到SDRAM中：a．设置nand flash控制寄存器 b．设置堆栈指针——调用C函数时必须先设置堆栈 c．设置即将调用的函数nand_read_ll的参数：r0=目的地址(SDRAM的地址)，r1=源地址(nand flash的地址)，r2=复制的长度(以字节为单位) d．调用nand_read_ll进行复制 e．进行一些检查工作：上电后nand flash最开始的4K代码被自动复制到一个称为“Steppingstone”的内部RAM中(地址为0x00000000-0x00001000)；在执行nand_read_ll之后，这4K代码同样被复制到SDRAM中(地址为 0x33f00000-0x33f01000)。比较这两处的4K代码，如果不同则表示出错 9、跳到bootloader的阶段2运行——就是调用init/main.c中的main函数：a．重新设置堆栈 b．设置main函数的参数 c．调用main函数

单片机自编程及Bootloader设计

?Bootloader是在单片机上电启动时执行的一小段程序。也称作固件，通过这段程序，可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用应用程序准备好正确的环境。 Boot代码由MCU启动时执行的指令组成。这里的loader指向MCU的Flash中写入新的应用程序。因此，Bootloader是依赖于特定的硬件而实现的，因此，在众多嵌入式产品中目前还不可能实现通用Bootloader。 Bootloader的最大优点是：在不需要外部编程器的情况下，对嵌入式产品的应用代码进行更新升级。它使得通过局域网或者Intemet远程更新程序成为可能。例如，如果有5 000个基于MCU的电能表应用程序需要更新，电能表制造商的技术人员就可以避免从事对每一个电能表重新编程的巨大工作量，通过使用Bootloader的功能，由控制中心通过电能表抄表系统网络，远程对5 000个电表重新编程。可见，Bootloader功能对于嵌入式系统的广泛应用具有十分重要的意义。 1 78K0/Fx2系列单片机简介 78K0/Fx2系列是带CAN控制器的8位单片机，该系列单片机广泛应用于汽车电子，智能仪表等领域。其内置POC（可编程上电清零电路）/LVI（可编程低电压指示器），单电压自编程闪存，引导交换功能（闪存安全保护），具有低功耗、宽电压范围、超高抗干扰等性能。 78K0系列单片机支持自编程（Self-programming）。所谓自编程，是指用Flash存储器中的驻留的软件或程序对Flash存储器进行擦除/编程的方法。通过单片机的自编程功能，可以设计Bootloader程序，通过串口等通信接口实现对产品重新编程、在线升级的功能。 以μPD78F0881为例。μPD78F0881为78KO/Fx2系列中的一款44管脚单片机，内置32 KB Flash ROM，2 KB RAM，自带2个串行通信接口。其内部Flash结构如图1所示。为了方便实现擦除和编程，人为地将整个Flash分成若干个block，每个block 大小为1 KB。block为自编程库函数中空白检测、擦除、校验的最小单位。blockO从地址0000H开始，程序都从0000H开始执行。block0～block3共4 KB存储空间为 Bootloader程序存储区域。block4～block31为应用程序存储区域。

S3C2410 bootloader ----VIVI阅读笔记

S3C2410 bootloader ----VIVI阅读笔记 建议读一读《嵌入式系统BootLoader技术内幕》(詹荣开著)，google一下就会找到一片。什么是Bootloader就不再这里废话了，看看上面的文章就明了了。Bootloader有非常多种，如本文将要阅读的vivi，除此之外更有uboot，redboot，lilo等等。Vivi 是韩国mizi公司专门为三星s3c2410芯片设计的Bootloader。 先来看看vivi的源码树： vivi-+-arch-+-s3c2410 |-Documentation |-drivers-+-serial | …-mtd-+-maps | |-nor | …-nand |-include-+-platform | |-mtd | …-proc |-init |-lib-+-priv_data |-scripts-+-lxdialog |-test |-util 能google一下，搜到源码vivi.tar.gz。 前面提到的文件已系统的分析了bootloader的，这里就按原始码来具体说事。vivi也能分为2个阶段，阶段1的代码在arch/s3c2410/head.S中，阶段2的代码从init/main.c的main函数开始。 1．阶段1 阶段1从程式arch/s3c2410/head.S开始，按照head.S的代码执行顺序，一次完成了下面几个任务： u 1、关WA TCH DOG (disable watch dog timer) 上电后，WATCH DOG默认是开着的 u 2、禁止所有中断(disable all interrupts) vivi中不会用到中断，中断是系统的事，bootloader可不能去干这事的(不过这段代码实在多余，上电后中断默认是关闭的) u 3、初始化系统时钟(initialise system clocks) 启动MPLL，FCLK=200MHz，HCLK=100MHz，PCLK=50MHz，“CPU bus mode”改为“Asynchronous bus mode”。 u 4、初始化内存控制寄存器(memsetup) S3c2410共有15个寄存器，在此开始初始化13个寄存器。 u

bootloader流程

Bootloader 设计分析 3.1 Bootloader 的操作模式 (Operation Mode) 大多数 Bootloader 都包含两种不同的操作模式[2]： (1). 启动加载（Boot loading）模式：也称为“自主”模式。即Bootloader 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。 (2).下载（Downloading）模式：在这种模式下，目标机上的Bootloader将通过串口或网络连接等通信手段从主机（Host）下载内核映像和根文件系统映像等，然后保存到目标机上的FLASH 类固态存储设备中。Bootloader的这种模式通常在系统初次安装和更新时被使用，工作于这种模式下的Bootloader通常都会向它的终端用户提供一个简单的命令行接口。 在我们的Bootloader设计中我们同时支持这两种工作模式，采用的方法是：一开始启动时处于正常的启动加载模式，但并不立即启动进入uClinux内核，而是提示延时5秒，等待终端用户如果按下某一特定按键，则切换到下载模式，否则继续启动uCLinux 内核。 3.2 Bootloader 的启动及初始化 基于ARM的芯片多数为复杂的片上系统（SoC），这类复杂系统里的多数硬件模块都是可配置的[3]。因此大多数 Bootloader 都分为 stage1 和 stage2 两大部分。依赖于 CPU 体系结构的代码，通常都放在 stage1 中，而且在这一部分，我们直接对处理器内核和硬件控制器进行编程，因此常常都用汇编语言来实现。而stage2则通常用C语言来实现，这样可以实现更复杂的功能，而且代码会具有更好的可读性和可移植性。 3.2.1 Bootloader的stage1 这部分代码必须首先完成一些基本的硬件初始化，为stage2的执行以及随后的kernel 的执行准备好一些基本的硬件环境[2]。Bootloader的stage1一般通用的内容包括： * 定义程序入口点 * 设置异常向量表 * 初始化存储系统（包括地址重映射） * 初始化有特殊要求的端口，设备 * 初始化用户程序的执行环境

嵌入式BootLoader技术内幕

嵌入式BootLoader技术内幕 作者：詹荣开(zhanrk@https://www.wendangku.net/doc/f89702912.html,) 2005-01-13 10:48:18 来自：IBM DW 2003年12月30日嵌入式BootLoader技术内幕(一) 本文详细地介绍了基于嵌入式系统中的OS 启动加载程序――Boot Loader 的概念、软件设计的主要任务以及结构框架等内容。 一、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： 1. 引导加载程序。包括固化在固件(firmware)中的boot 代码(可选)，和Boot Loader 两大部分。 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。通常用ram dis k 来作为root fs。 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 懂。 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OS Boot Loader（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Boot Loader 读到系统的RAM 中，然后将控制权交给OS Boot Load er。Boot Loader 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Boot Loader 来完成。比 如在一个基于ARM7TDMI core 的嵌入式系统中，系统在上电或复位时通常都从地址0x00 000000 处开始执行，而在这个地址处安排的通常就是系统的Boot Loader 程序。 本文将从Boot Loader 的概念、Boot Loader 的主要任务、Boot Loader 的框架结构以及Boot Loader 的安装等四个方面来讨论嵌入式系统的Boot Loader。 二、Boot Loader 的概念

移植Bootloader过程总结

一．linux系统上电后启动过程： ---→启动引导加载程序bootloader（一些CPU在运行bootloader之前，会先运行一段固化的程序）。 --->启动内核 --->挂载根文件系统 其中，Boot paramoters分区中放置一些可设置的参数，比如，IP地址、串口波特率、要传递给内核的命令行参数等。 二．为什么要进行bootloader移植？ ---→bootloader的实现依赖于具体的硬件，而在嵌入式产品中硬件的配置千差万别，即使相同的CPU，它的外设也有可能不同，所以不可能有一个bootloader支持所有的CPU，即使是支持CPU架构比较多的U-Boot，也不是拿来就能用的，也需要做一些简单的移植。 三.Bootlader的启动过程分为两个阶段： 第一阶段： --->硬件设备的初始化（进入svc模式、关闭watchdog、禁中断、设置系统时钟频率、初始化存储控制器、初始化堆栈）。 --->uboot的代码重定位，从nand中拷贝至sdram中，默认是从norflash拷贝至sdram --->跳转到第二阶段c代码继续执行 第二阶段： --->初始化本阶段要使用的硬件设备（如串口）。 --->检测系统内存的映射（memory map）。 --->从flash读取内核镜像和文件系统到sdram中。

--->为内核设置启动参数。 --->启动内核。 注意：1、所谓检测内存映射，就是确定板子上使用了多少内存，它们的地址空间如何 2、存储在flash上的内核镜像可能是压缩的（如.cramfs 格式），在读到内存中就需要解压，但是对于带有自解压功能的内核来说，是不需要boorloader来解压。 3、将根文件系统拷贝到sdram中，这个不是必须的，具体看内核访问它的方式。

bootloader技术内幕

bootloader:嵌入式BootLoader技术内幕疯狂代码 https://www.wendangku.net/doc/f89702912.html,/ ?: http:/https://www.wendangku.net/doc/f89702912.html,/NetworkProgramming/Article33523.html 、引言 ; 在专用嵌入式板子运行 ;GNU/Linux ;系统已经变得越来越流行个嵌入式 ;Linux ;系统 从软件角度看通常可以分为四个层次： ; 1. ;引导加载包括固化在固件(firmware)中 ;boot ;代码(可选)和 ;Boot ;Loader ; 两大部分 ; 2. ;Linux ;内核特定于嵌入式板子定制内核以及内核启动参数 ; 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通常用 ;ram ;dis k ;来作为 ;root ;fs ; 4. ;用户应用特定于用户应用有时在用户应用和内核层之间可能还会包 括个嵌入式图形用户界面常用嵌入式 ;GUI ;有：MicroWindows ;和 ;MiniGUI ;懂 ; 引导加载是系统加电后运行第段软件代码回忆下 ;PC ;体系结构我们可以知 道PC ;机中引导加载由 ;BIOS(其本质就是段固件)和位于硬盘 ;MBR ;中 ;OS Boot ;Loader（比如LILO ;和 ;GRUB ;等）起组成BIOS ;在完成硬件检测和资源分配后 将硬盘 ;MBR ;中 ;Boot ;Loader ;读到系统 ;RAM ;中然后将控制权交给 ;OS ;Boot ;Load erBoot ;Loader ;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 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 ;那样固件（注有嵌入式 ;CPU ;也会内嵌 段短小启动）因此整个系统加载启动任务就完全由 ;Boot ;Loader ;来完成比 如在个基于 ;ARM7TDMI ;core ;嵌入式系统中系统在上电或复位时通常都从地址 ;0x00 000000 ;处开始执行而在这个地址处安排通常就是系统 ;Boot ;Loader ; ; 本文将从 ;Boot ;Loader ;概念、Boot ;Loader ;主要任务、Boot ;Loader ;框架结构以及 Boot ;Loader ;安装等四个方面来讨论嵌入式系统 ;Boot ;Loader ;