0．Bootloader

Bootloader(引導加載程序)是系統(tǒng)加電后運行的第一段代碼，一般運行的時間非常短，但是對于嵌入式系統(tǒng)來說，這段代碼非常重要。在我們的臺式電腦當中，引導加載程序由BIOS（固件程序）和位于硬盤MBR中的操作系統(tǒng)引導加載程序（比如NTLOADER，GRUB和LILO）一起組成

在嵌入式系統(tǒng)當中沒有像BIOS這樣的固件程序，不過也有一些嵌入式CPU會在芯片內(nèi)部嵌入一小段程序，一般用來將bootloader裝進RAM中，有點類似BIOS，但是功能比BIOS弱很多。在一般的典型系統(tǒng)中，整個系統(tǒng)的加載啟動任務全由bootloader來完成。在ARM中，系統(tǒng)上電或復位時通常從地址0x00000000處開始執(zhí)行，而在這個位置，通常安排的就是系統(tǒng)的BOOTLOADER。通過這小段程序可以初始化硬件設備、建立內(nèi)存空間映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境設置到一個合適的狀態(tài)！以為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準備好正確的環(huán)境。

嵌入式LINUX系統(tǒng)從軟件的角度可看成是4個層次：

（1）引導加載程序，包括固化在固件中（firmware）中的啟動代碼（可選）和BOOTLOADER兩大部分。

（2）內(nèi)核。特定于板子的定制內(nèi)核以及控制內(nèi)核引導系統(tǒng)的參數(shù)。

（3）文件系統(tǒng)。包括根文件系統(tǒng)和建立與FLASH內(nèi)存設備上的文件系統(tǒng)。

（4）用戶應用程序。特定于用戶的應用程序，有時還包括一個GUI。

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| Bootloader | 參數(shù) | Kernel | 文件系統(tǒng) |

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大多書BOOTLOASER都包含兩中模式，啟動加載模式和下載模式

BOOTLOADER的啟動流程

大多書分為兩個階段，第一個階段主要是包含依賴于CPU的體系結構的硬件初始化代碼，通常都是用匯編語言來實現(xiàn)的。這個階段的任務有：

● 基本的硬件設備初始化（屏蔽所有中斷、關閉處理器內(nèi)部指令/數(shù)據(jù)CACHE等）

● 為第二階段準備RAM空間

● 如果是從某個固態(tài)存儲媒質(zhì)中，則復制BOOTLOADER的第二階段代碼到RAM

● 設置堆棧

● 跳轉(zhuǎn)到第二階段的C程序入口點

第二階段通常是由C語言實現(xiàn)的，這個階段的主要任務有：

● 初始化本階段所要用到的硬件設備

● 檢測系統(tǒng)的內(nèi)存映射

● 將內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像從FLASH讀到RAM

● 為內(nèi)核設置啟動參數(shù)

● 調(diào)用內(nèi)核

BOOTLOADER調(diào)用LINUX內(nèi)核的方法是直接跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的第一條指令處，即跳轉(zhuǎn)MEM_START+0x8000地址處，在跳轉(zhuǎn)的時候必須滿足下面的條件

● CPU寄存器：R0為0，R1為機器類型ID，R2為啟動參數(shù)，標記列表在RAM中的起始基地址

● CPU模式：必須禁止中斷，CPU設置為SVC模式

● Cache和MMU設置：MMU必須關閉，指令CACHE可以打開也可以關閉，數(shù)據(jù)CACHE必須關閉

Vivi簡介

vivi是韓國mizi 公司開發(fā)的bootloader, 適用于ARM9處理器。 Vivi有兩種工作模式：啟動加載模式和下載模式。啟動加載模式可以在一段時間后（這個時間可更改）自行啟動linux內(nèi)核，這時vivi的默認模式。在下載模式下，vivi為用戶提供一個命令行接口，通過接口可以使用vivi提供的一些命令，見下表：

命令

功能

Load

把二進制文件載入Flash或RAM

Part

操作MTD分區(qū)信息。顯示、增加、刪除、復位、保存MTD分區(qū)

Param

設置參數(shù)

Boot

啟動系統(tǒng)

Flash

管理Flash，如刪除Flash的數(shù)據(jù)

1 vivi的配置與編譯

1.1 建立交叉開發(fā)環(huán)境

網(wǎng)上關于這方面的內(nèi)容有很多，也可以用最簡單的cross-tool來自動建立開發(fā)環(huán)境！

1.2 配置和編譯vivi

如果vivi的源代碼已根據(jù)開發(fā)板作了相應改動，則需要對源代碼進行配置和編譯，以生成燒入flash的vivi 二進制映象文件。

需修改/vivi/Makefile里的一些變量設置：

LINUX_INCLUDE_DIR = /usr/local/arm/2.95.3/include

CROSS_COMPILE = /usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-

ARM_GCC_LIBS = /usr/local/arm/2.95.3/lib/gcc-lib/arm-linux/2.95.3

進入/vivi目錄執(zhí)行make distclean。（目的是確保編譯的有效性，在編譯之前將vivi里所有的“*.o”和“*.o.flag”文件刪掉）

進入/vivi目錄里，輸入“make menuconfig”，開始選擇配置。可以Load一個寫好的配置文件也可以自己修改試試。注意Exit時一定要選“Yes”保存配置。

再輸入“make”正式開始編譯，一會兒就完了。如果不報錯，在/vivi里面就有你自己的“vivi”了。這個就是后面要燒寫到flash中的bootloader。

vivi代碼分析

vivi的代碼包括arch，init，lib，drivers和include等幾個目錄，共200多條文件。

Vivi主要包括下面幾個目錄：

arch：此目錄包括了所有vivi支持的目標板的子目錄，例如s3c2410目錄。

drivers：其中包括了引導內(nèi)核需要的設備的驅(qū)動程序（MTD和串口）。MTD目錄下分map、nand和nor三個目錄。

init：這個目錄只有main.c和version.c兩個文件。和普通的C程序一樣，vivi將從main函數(shù)開始執(zhí)行。

lib：一些平臺公共的接口代碼，比如time.c里的udelay()和mdelay()。

include：頭文件的公共目錄，其中的s3c2410.h定義了這塊處理器的一些寄存器。Platform/smdk2410.h定義了與開發(fā)板相關的資源配置參數(shù)，我們往往只需要修改這個文件就可以配置目標板的參數(shù)，如波特率、引導參數(shù)、物理內(nèi)存映射等。