0．Bootloader

Bootloader(引導(dǎo)加載程序)是系統(tǒng)加電后運(yùn)行的第一段代碼，一般運(yùn)行的時(shí)間非常短，但是對(duì)于嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這段代碼非常重要。在我們的臺(tái)式電腦當(dāng)中，引導(dǎo)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(dǎo)加載程序（比如NTLOADER，GRUB和LILO）一起組成

在嵌入式系統(tǒng)當(dāng)中沒有像BIOS這樣的固件程序，不過(guò)也有一些嵌入式CPU會(huì)在芯片內(nèi)部嵌入一小段程序，一般用來(lái)將bootloader裝進(jìn)RAM中，有點(diǎn)類似BIOS，但是功能比BIOS弱很多。在一般的典型系統(tǒng)中，整個(gè)系統(tǒng)的加載啟動(dòng)任務(wù)全由bootloader來(lái)完成。在ARM中，系統(tǒng)上電或復(fù)位時(shí)通常從地址0x00000000處開始執(zhí)行，而在這個(gè)位置，通常安排的就是系統(tǒng)的BOOTLOADER。通過(guò)這小段程序可以初始化硬件設(shè)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(shè)置到一個(gè)合適的狀態(tài)！以為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)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(gè)層次：

（1）引導(dǎo)加載程序，包括固化在固件中（firmware）中的啟動(dòng)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(dǎo)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(shè)備上的文件系統(tǒng)。

（4）用戶應(yīng)用程序。特定于用戶的應(yīng)用程序，有時(shí)還包括一個(gè)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(dòng)加載模式和下載模式

BOOTLOADER的啟動(dòng)流程

大多書分為兩個(gè)階段，第一個(gè)階段主要是包含依賴于CPU的體系結(jié)構(gòu)的硬件初始化代碼，通常都是用匯編語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)階段的任務(wù)有：

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

● 為第二階段準(zhǔn)備RAM空間

● 如果是從某個(gè)固態(tài)存儲(chǔ)媒質(zhì)中，則復(fù)制BOOTLOADER的第二階段代碼到RAM

● 設(shè)置堆棧

● 跳轉(zhuǎn)到第二階段的C程序入口點(diǎn)

第二階段通常是由C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)階段的主要任務(wù)有：

● 初始化本階段所要用到的硬件設(shè)備

● 檢測(cè)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(shè)置啟動(dòng)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(shí)候必須滿足下面的條件

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

● CPU模式：必須禁止中斷，CPU設(shè)置為SVC模式

● Cache和MMU設(shè)置：MMU必須關(guān)閉，指令CACHE可以打開也可以關(guān)閉，數(shù)據(jù)CACHE必須關(guān)閉

Vivi簡(jiǎn)介

vivi是韓國(guó)mizi 公司開發(fā)的bootloader, 適用于ARM9處理器。 Vivi有兩種工作模式：?jiǎn)?dòng)加載模式和下載模式。啟動(dòng)加載模式可以在一段時(shí)間后（這個(gè)時(shí)間可更改）自行啟動(dòng)linux內(nèi)核，這時(shí)vivi的默認(rèn)模式。在下載模式下，vivi為用戶提供一個(gè)命令行接口，通過(guò)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(jìn)制文件載入Flash或RAM

Part

操作MTD分區(qū)信息。顯示、增加、刪除、復(fù)位、保存MTD分區(qū)

Param

設(shè)置參數(shù)

Boot

啟動(dòng)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(guān)于這方面的內(nèi)容有很多，也可以用最簡(jiǎn)單的cross-tool來(lái)自動(dòng)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(yīng)改動(dòng)，則需要對(duì)源代碼進(jìn)行配置和編譯，以生成燒入flash的vivi 二進(jìn)制映象文件。

需修改/vivi/Makefile里的一些變量設(shè)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(jìn)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(jìn)入/vivi目錄里，輸入“make menuconfig”，開始選擇配置。可以Load一個(gè)寫好的配置文件也可以自己修改試試。注意Exit時(shí)一定要選“Yes”保存配置。

再輸入“make”正式開始編譯，一會(huì)兒就完了。如果不報(bào)錯(cuò)，在/vivi里面就有你自己的“vivi”了。這個(gè)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(gè)目錄，共200多條文件。

Vivi主要包括下面幾個(gè)目錄：

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

drivers：其中包括了引導(dǎo)內(nèi)核需要的設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序（MTD和串口）。MTD目錄下分map、nand和nor三個(gè)目錄。

init：這個(gè)目錄只有main.c和version.c兩個(gè)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(tái)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(guān)的資源配置參數(shù)，我們往往只需要修改這個(gè)文件就可以配置目標(biāo)板的參數(shù)，如波特率、引導(dǎo)參數(shù)、物理內(nèi)存映射等。