Beaglebone bootloader杂谈

    既然是杂谈，内容就比较轻松一点。这里没有教大家怎样一步步去针对新的硬件平台去修改U-Boot代码（说真的，要想学这些还是去看U-Boot的文档比较靠谱），在这我只是泛泛的侃侃Bootloader和怎样生成针对Beaglebone的bootloader，嗯，闲话少叙，这就开始。

先说说Beaglebone的boot过程
    大部分处理器的BOOT过程都要经历多个阶段，所谓的“chained loading method”，每一步新的bootloader都完成一些CPU初始化工作，加载下一步要运行的程序，然后将CPU的控制权完全转交。
    对于Beaglebone平台来说，其使用的是AM335x系列的CPU，系统boot过程分为四大步：
    1）处理器PoR（power-on reset）后就会跳到复位向量所指的程序段去运行，这段程序位于处理器的ROM中，由处理器生产厂商提供，我们称其为ROM Boot Loader（RBL）。RBL在初始化固定存储设备（NAND Flash，MMC，Etc.）后，根据CPU的跳线选择，从持久性存储设备中将第二部要用到的bootloader读入内存（至于是内部还是外部，要根据ROM中的程序来定，Beaglebone是内部ram），而后将控制权转交。
     2）这一步的bootloader我们称为Secondary Program Loader（SPL），当然这是TI的叫法，你也可以称其为xloader，UBL。SPL完成有限的初始化工作，最重要的就是初始化DDR RAM（或是其他大一点的外部RAM），因为下一步的U-Boot将要进驻其中。在这之后，SPL从持久性存储设备中将U-Boot（其他bootloader也行，我们这里以U-Boot为例）读入DDR RAM中，随后转交CPU控制权。
    3）终于到了万众瞩目的U-Boot阶段，使能大部分的处理器功能，将操作系统内核读入DDR RAM中，而后配置启动参数启动Linux内核。当然U-Boot的功能可不止这些，U-Boot中提供了很多应用程序，可以使用tftp下载文件，或是格式化存储设备等等。
    4）Linux内核启动……内核初始化，MMU使能，外部设备初始化，PID（1）Init进程启动……
WHY 4 STEPS?
    好了，那可能有人会问，搞得那么麻烦干嘛？一步Boot起来不行吗？>_< 其实任何一门技术都是让我们的生活变的简单，Bootloader也是，所以其不可能是麻烦……首先，第一步的RBL不可能太复杂，ROM大小是一个限制，最重要的还是因为其所能获取的系统信息太少，所以处理器只能使用简单的方法去寻找能完成复杂功能的代码，而后将处理器初始化工作交给它来完成。其次，SPL也不能很复杂，因为其位于处理器的内部RAM中，一般处理器的内部RAM都要小于128KB，其大小注定其不能完成很复杂的功能，是故，再寻找能力更强大一些的代码，将处理器初始化工作交给它来完成。到了在DDR RAM中执行的Bootloader（U-Boot算一个），其功能就比较完善了，此时就可以启动操作系统了。
    最后上两张图：

图1 Beaglebone boot图解


图2 硬件跳线提示RBL从何处读取SPL

下面就该说说U-BOOT了

    U-Boot全名是DAS U-Boot，一看就是德国佬做的，DAS吗…… 背景就不多介绍了，大家自己Google吧。
    处理器在BOOT的前三个阶段都是不适用MMU的，也就是说在此三个阶段运行的程序，都是直接访问处理器的物理地址，只有到操作系统进行MMU初始化后，虚拟地址地址系统才算启动。为什么说这个？如果大家写了裸机程序想使用U-Boot加载运行，别忘了在编译的时候指明要加载的硬件地址！
    U-Boot 主要完成的功能有：
    1）初始化处理器时钟，设置pin mux。
    2）读取内核镜像。
    3）使用用户指定的内核启动参数启动内核。

今天先到这里，有点不舒服……