什么是Bootloader？

在嵌入式操作系统中，BootLoader是在操作系统内核运行之前运行。可以初始化硬件设备、建立内存空间映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。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。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BootLoader程序。

简介

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BootLoader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ramdisk来作为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。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 BootLoader（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OS BootLoader。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。

通常，BootLoader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BootLoader几乎是不可能的。尽管如此，我们仍然可以对BootLoader归纳出一些通用的概念来，以指导用户特定的BootLoader设计与实现。

bootloader的操作模式

1、自启动模式：在这种模式下，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、交互模式：在这种模式下，目标机上的bootloader将通过串口或网络等通行手段从开发主机（Host）上下载内核映像等到RAM中。可以被bootloader写到目标机上的固态存储媒质中，或者直接进入系统的引导。也可以通过串口接收用户的命令。

bootloader的启动

第一阶段：

1、初始化基本硬件；

2、把bootloader自动搬运到内存中；

3、设置堆栈指针并将bss段清零。为后续执行代码做准备；

第二阶段：

1、初始化本阶段要用到的硬件；

2、读取环境变量；

3、启动：

（a）自启动模式，从Flash或通过网络加载内核并执行；

（b）下载模式，接收到用户的命令后执行；

常见Bootloader

Redboot

Redboot是Redhat公司随eCos发布的一个BOOT方案，是一个开源项目。

当前 Redboot的最新版本是Redboot-2.0.1，Redhat公司将会继续支持该项目。

Redboot支持的处理器构架有ARM，MIPS，MN10300，PowerPC， Renesas SHx，v850，x86等，是一个完善的 嵌入式系统Boot Loader。

Redboot是在ECOS的基础上剥离出来的，继承了ECOS的简洁、轻巧、可灵活配置、稳定可靠等品质优点。它可以使用X-modem或Y-modem协议经由串口下载，也可以经由以太网口通过BOOTP/DHCP服务获得IP参数，使用TFTP方式下载程序 映像文件，常用于调试支持和 系统初始化（Flash下载更新和网络启动）。 Redboot可以通过串口和以太网口与GDB进行通信，调试 应用程序，甚至能中断被GDB运行的应用程序。 Redboot为管理FLASH映像，映像下载，Redboot配置以及其他如串口、 以太网口提供了一个交互式命令行接口，自动启动后，REDBOOT用来从TFTP服务器或者从Flash下载 映像文件加载系统的引导 脚本文件保存在Flash上。当前支持 单板机的移植版特性有：

- 支持ECOS， Linux操作系统引导

- 在线读写Flash

- 支持 串行口kermit，S-record下载代码

- 监控(minitor)命令集:读写I/O，内存，寄存器、 内存、外设测试功能等

Redboot是标准的 嵌入式调试和引导解决方案，支持几乎所有的处理器构架以及大量的外围硬件接口，并且还在不断地完善过程中。

ARMboot

ARMboot是一个ARM平台的开源 固件项目，它特别基于PPCBoot，一个为PowerPC平台上的系统提供类似功能的姊妹项目。鉴于对PPCBoot的严重依赖性，已经与PPCBoot项目合并，新的项目为 U-Boot。

ARMboot发布的最后版本为ARMboot-1.1.0，2002年ARMboot终止了维护。

ARMboot支持的处理器构架有StrongARM ，ARM720T ，PXA250 等，是为基于ARM或者StrongARM CPU的 嵌入式系统所设计的。

ARMboot的目标是成为通用的、容易使用和移植的引导程序，非常轻便地运用于新的平台上。ARMboot是GPL下的ARM 固件项目中唯一支持Flash闪存，BOOTP、DHCP、TFTP网络下载，PCMCLA寻线机等多种类型来引导系统的。特性为：

-支持多种类型的FLASH；

-允许 映像文件经由BOOTP、DHCP、TFTP从 网络传输；

-支持 串行口下载S-record或者binary文件；

-允许内存的显示及修改；

-支持 jffs2文件系统等。

Armboot对S3C44B0板的移植相对简单，在经过删减完整代码中的一部分后，仅仅需要完成初始化、串口收发数据、启动计数器和FLASH操作等步骤，就可以下载引导uClinux 内核完成板上系统的加载。总得来说，ARMboot介于大、小型Boot Loader之间，相对轻便，基本功能完备，缺点是缺乏后续支持。

U-Boot

U-Boot是由开源项目PPCBoot发展起来的，ARMboot并入了PPCBoot，和其他一些arch的Loader合称U-Boot。2002年12月17日第一个版本U-Boot-0.2.0发布，同时PPCBoot和ARMboot停止维护。

U-Boot自发布以后已更新6次,最新版本为U-Boot-1.1.1，U-Boot的支持是持续性的。

U-Boot支持的处理器构架包括PowerPC (MPC5xx，MPC8xx，MPC82xx，MPC7xx，MPC74xx，4xx)， ARM （ARM7，ARM9，StrongARM，Xscale），MIPS (4Kc，5Kc)，x86等等， U-Boot（Universal Bootloader）从名字就可以看出，它是在GPL下资源代码最完整的一个通用Boot Loader。

U-Boot提供两种操作模式：启动加载（Boot loading）模式和下载（Downloading）模式,并具有大型Boot Loader的全部功能。主要特性为：

-SCC/FEC 以太网支持

-BOOTP/TFTP引导

-IP，MAC预置功能

-在线读写FLASH，DOC, IDE，IIC，EEROM，RTC

-支持 串行口kermit，S-record下载代码

-识别二进制、ELF32、pImage格式的Image，对Linux引导有特别的支持

-监控(minitor)命令集:读写I/O，内存，寄存器、内存、外设测试功能等

- 脚本语言支持（类似BASH 脚本）

-支持WatchDog，LCD logo，状态指示功能等

U-Boot的功能是如此之强大，涵盖了绝大部分处理器构架，提供大量外设驱动，支持多个文件系统，附带调试、 脚本、引导等工具，特别支持Linux,为板级移植做了大量的工作。U-Boot1.1.1版本特别包含了对SA1100和44B0芯片的移植，所以44B0移植主要是针对Board 的移植，包括FLASH、内存配置以及串口 波特率等等。U-Boot的完整功能性和后续不断的支持，使系统的升级维护变得十分方便。

Blob

Blob(Boot Loader Object)是由Jan-Derk Bakker and Erik Mouw发布的，是专门为StrongARM 构架下的LART设计的Boot Loader。

Blob的最后版本是blob-2.0.5。

Blob支持SA1100的LART主板，但用户也可以自行修改移植。

Blob也提供两种工作模式，在启动时处于正常的启动加载模式，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。其基本功能为：

初始化硬件（CPU速度， 存储器，中断，RS232串口）

-引导Linux内核并提供ramdisk

- 给LART下载一个 内核或者ramdisk

-给FLASH片更新内核或者ramdisk

-测定存储配置并通知内核

-给 内核提供一个命令行

Blob功能比较齐全，代码较少，比较适合做修改移植，用来引导Liunx，目前大部分S3C44B0板都用Blob修改移植后来加载uClinux。

Bios-lt

Bios-lt是专门支持三星（Samsung）公司ARM构架处理器S3C4510B的Loader，可以设置CPU/ROM/SDRAM/EXTIO，管理并烧写FLASH，装载引导uClinux内核。这是国内工程师申请GNU通用公共许可发布的。

Bios-lt的最新版本是Bios-lt-0.74，另外还提供了S3C4510B的一些外围驱动。

Bootldr

Bootldr是 康柏（Compaq）公司发布的，类似于compaq iPAQ Pocket PC，支持SA1100芯片。它被推荐用来引导Llinux,支持串口Y-modem协议以及jffs文件系统。

Bootldr的最后版本为Bootldr-2.19。

vivi

vivi是韩国mizi 公司开发的bootloader, 适用于ARM9处理器。Vivi有两种工作模式：启动加载模式和下载模式。启动加载模式可以在一段时间后（这个时间可更改）自行启动 linux内核，这是vivi的默认模式。在下载模式下，vivi为用户提供一个命令行接口，通过接口可以使用vivi提供的一些命令，如下：

命令

功能

Load　把二进制文件载入Flash或RAM

Part　操作MTD分区信息。显示、增加、删除、复位、保存MTD分区

Param　设置参数

Boot　启动系统

Flash　管理Flash，如删除Flash的数据

vivi代码分析　vivi的代码包括arch，init，lib，drivers和include等几个目录，共200多条文件。

Vivi主要包括下面几个目录：

arch：此目录包括了所有vivi支持的 目标板的子目录，例如s3c2410目录。

drivers：其中包括了引导 内核需要的设备的驱动程序（MTD和串口）。

MTD目录下分map、nand和nor三个目录。

init：这个目录只有main.c和version.c两个文件。和普通的C程序一样，vivi将从 main函数开始执行。

lib：一些平台公共的接口代码，比如time.c里的udelay()和mdelay()。

include：头文件的公共目录，其中的s3c2410.h定义了这块处理器的一些寄存器。Platform/smdk2410.h定义了与 开发板相关的资源配置参数，我们往往只需要修改这个文件就可以配置 目标板的参数，如 波特率、引导参数、 物理内存映射等。

<源自百度百科>