U-BOOT之一：BootLoader 的概念与功能

U-BOOT之一：BootLoader 的概念与功能

                             ——转自《U-BOOT移植S3C2440完全手册》

1.1嵌入式Linux 软件结构与分布

一般情况下嵌入式Linux 系统中的软件主要分为以下几部分：

1) 引导加载程序：其中包括内部ROM 中的固化启动代码和BootLoader 两部分。内部固化ROM 是厂家在芯片生产时候固化的，作用基本上是引导BootLoader。有的芯片比较复杂，比如Omap3 在flash 中没有代码的时候有许多启动方式：USB、UART 或以太网等等。而S3C24x0 则很简单，只有Norboot 和Nandboot。

2) Linux kernel 和drivers。

3) 文件系统。包括根文件系统和建立于Flash 内存设备之上的文件系统（EXT4、UBI、CRAMFS 等等）。它是提供管理系统的各种配置文件以及系统执行用户应用程序的良好运行环境及载体。

4) 应用程序。用户自定义的应用程序，存放于文件系统之中。

在Flash 存储器中，他们的分布一般如下：

但是以上只是大部分情况下的分布，也有一些可能根文件系统是initramfs，被一起压缩到了内核映像里，或者没有Bootloader 参数区，等等。

1.2 在嵌入式Linux 中BootLoader 的必要性

Linux 内核的启动除了内核映像必须在主存的适当位置，CPU 还必须具备一定的条件：

1． CPU 寄存器的设置：	R0＝0； R1＝Machine ID(即Machine Type Number，定义在 linux/arch/arm/tools/mach-types)； R2＝内核启动参数在 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 的设置：	MMU 必须关闭； 指令 Cache 可以打开也可以关闭； 数据 Cache 必须关闭；

但是在CPU 刚上电启动的时候，一般连内存控制器都没有初始化过，根本无法在主存中运行程序，更不可能处在Linux 内核启动环境中。为了初始化CPU 及其他外设，使得Linux内核可以在系统主存中运行，并让系统符合Linux 内核启动的必备条件，必须要有一个先于内核运行的程序，他就是所谓的引导加载程序（Boot Loader）。

而BootLoader 并不是Linux 才需要，而是几乎所有运行操作系统的设备都需要。我们的PC 的BOIS 就是Boot Loader 的一部分（只是前期引导，后面一般还有外存中的各种BootLoader），对于Linux PC 来说，Boot Loader = BIOS + GRUB/LILO。

1.3 Boot Loader 的功能和选择

综上所述：BootLoader 是在操作系统内核启动之前运行的一段小程序。通过这段程序，我们可以初始化硬件设备，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，最后从别处（Flash、以太网、UART）载入内核映像到主存并跳到入口地址。

由于BootLoader 需要直接操作硬件，所以它严重依赖于硬件，而且依据所引导的操作系统的不同，也有不同的选择。对于嵌入式世界中更是如此。就S3C24x0 而言，如果是引导Linux，一般选用韩国的mizi 公司设计的vivi 或者DENX 软件工程中心的Das U-boot，如果是引导Win CE，就选用Eboot。如果是开发StrongARM 构架下的LART，就可选用由Jan-Derk Bakker 和 Erik Mouw 发布的Blob(Boot Loader Object)。如果是要引导eCos 系统，可

以选用同是Redhat 公司开发的Redboot。

所以在嵌入式世界中建立一个通用的 BootLoader 几乎是不可能的，而可能的是让一个Boot Loader 代码支持多种不同的构架和操作系统，并让她有很好的可移植性。U-boot 就是支持多平台多操作系统的一个杰出代表。这也是U-boot 的优势所在，因为如果在开发S3C2440 时熟悉了U-boot，再转到别的平台的时候，就可以很快地完成这个平台下U-boot的移植。而且U-boot 的代码结构越来越合理，对于新功能的添加也十分容易。

＊推荐阅读：嵌入式系统 Boot Loader 技术内幕