嵌入式系統(tǒng)引導(dǎo)程序分解課件

1、第6章 嵌入式系統(tǒng)引導(dǎo)引導(dǎo)程序與固件計(jì)算機(jī)是在程序控制下自動(dòng)運(yùn)行的電子設(shè)備 系統(tǒng)上電或復(fù)位后，微處理器會(huì)從特定的地址讀取第一條指令 沒(méi)有操作系統(tǒng)的簡(jiǎn)單嵌入式計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)上電后，通常直接進(jìn)入用戶應(yīng)用程序 有操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)中，上電后首先運(yùn)行的是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的軟件引導(dǎo)程序（Bootloader）固化在ROM/flash中的軟件，稱為固件(Firmware)PC機(jī)的引導(dǎo)程序BIOSBIOS(Basic Input Output System) 固化到計(jì)算機(jī)主板上的ROM芯片中的一組程序 BIOS的主要內(nèi)容 上電自測(cè)試程序。PC機(jī)啟動(dòng)時(shí)，首先進(jìn)入ROM BIOS，接著執(zhí)行加電自檢POST（Power-o

2、n self test) 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置：用于設(shè)置CMOS RAM 中的各項(xiàng)參數(shù)中斷服務(wù)程序 ：BIOS中段服務(wù)程序是軟件與硬件之間的一個(gè)編程接口，PC軟件通過(guò)調(diào)用這些服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)硬件模塊的控制 加載操作系統(tǒng) ：在機(jī)器啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)ROM BIOS首先讀取磁盤引導(dǎo)記錄進(jìn)內(nèi)存，然后由引導(dǎo)記錄讀取磁盤操作系統(tǒng)重要文件進(jìn)內(nèi)存，從而啟動(dòng)系統(tǒng) BIOS的啟動(dòng)流程 嵌入式系統(tǒng)軟件的四個(gè)層次引導(dǎo)加載程序Bootloader操作系統(tǒng)內(nèi)核(任務(wù)管理、內(nèi)存管理、設(shè)備驅(qū)動(dòng))文件系統(tǒng)、圖形用戶界面應(yīng)用軟件ARM7開(kāi)發(fā)板中的固件嵌入式系統(tǒng)Flash典型空間分配 嵌入式系統(tǒng)常見(jiàn)引導(dǎo)程序U-Boot，支持多種微處理器，如x8

3、6、PowerPC、ARM、MIPS等。VIVI，韓國(guó)MIZI公司開(kāi)發(fā)的專門用于ARM處理器的一種引導(dǎo)程序。 BLOB，支持多種CPU，包括SA1100，SA1110，PXA255，PXA270等，用戶可以根據(jù)目標(biāo)板的特性進(jìn)行定制。RedBoot，一個(gè)專門為嵌入式系統(tǒng)定制的引導(dǎo)程序，最初由Redhat開(kāi)發(fā)。ARMboot，一個(gè)支持ARM和StrongARM 處理器的引導(dǎo)程序。用戶自定義Bootloader嵌入式系統(tǒng)引導(dǎo)程序功能硬件初始化提供人機(jī)交互命令支持目標(biāo)機(jī)與開(kāi)發(fā)機(jī)之間的通信支持Flash燒寫加載啟動(dòng)嵌入式操作系統(tǒng)Bootloader的兩種操作模式啟動(dòng)加載模式：自動(dòng)加載并啟動(dòng)操作系統(tǒng)，不需

4、要用戶參與下載模式：用戶可通過(guò)系統(tǒng)控制臺(tái)用命令行的方式向系統(tǒng)發(fā)出控制命令。用戶常在該模式下使用下載命令，通過(guò)串口、以太網(wǎng)等從開(kāi)發(fā)機(jī)下載文件Bootloader程序的兩個(gè)組成部分Stage 1：存放與CPU 體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的代碼，其代碼短小精悍，易升級(jí)，通常用匯編語(yǔ)言編寫Stage 2：通常用C 語(yǔ)言編寫，可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能，具有更好的可讀性和可移植性Bootloader程序運(yùn)行流程Bootloader的Stage 1硬件設(shè)備初始化：屏蔽所有中斷, 設(shè)置CPU 速度和時(shí)鐘頻率, RAM 初始化等為加載Bootloader 的stage2 準(zhǔn)備RAM空間拷貝Bootloader 的stage2 到

5、RAM空間中設(shè)置好堆棧，為執(zhí)行C 語(yǔ)言代碼作好準(zhǔn)備跳轉(zhuǎn)到stage2 的C 入口點(diǎn)Stage 1階段的物理內(nèi)存布局 Bootloader的Stage 2其它硬件設(shè)備的初始化 檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)存映射 將操作系統(tǒng)內(nèi)核映像及文件系統(tǒng)映像從 Flash讀取到系統(tǒng)RAM中 為內(nèi)核設(shè)置啟動(dòng)參數(shù) 調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核 U-BOOTU-Boot是一種應(yīng)用廣泛的嵌入式引導(dǎo)程序由fadsrom、8xxROM及PPCBoot逐步發(fā)展演化而來(lái)2002年11月，PPCBoot發(fā)布了最后一個(gè)版本2.0.0版，并改名為U-Boot 0.1.0與Linux一樣，U-Boot遵循GPL，是一個(gè)開(kāi)放源代碼軟件 GPL: General Public License,通用公共許可協(xié)議U-Boot的特點(diǎn)開(kāi)放源代碼 支持多種嵌入式操作系統(tǒng) 支持多種不同體系結(jié)構(gòu)的處理器 具有較高的可靠性和穩(wěn)定性 提供豐富的用戶接口命令 支持串口、網(wǎng)絡(luò)文件下載 豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 有完整的軟件文檔與良好的技術(shù)支持 U-Boot的命令 命令類型：信息命令、內(nèi)存命令、Flash命令、運(yùn)行控制命令、網(wǎng)絡(luò)命令、環(huán)境變量命令命令功能：環(huán)境參數(shù)設(shè)置、內(nèi)存檢測(cè)、操作系統(tǒng)引導(dǎo)、程序測(cè)試、Flash擦除與燒寫 U-BOOT源文件分類與處理器體系結(jié)構(gòu)或開(kāi)發(fā)板硬件直接相關(guān)的程序目錄與處理器體系結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)的通用函數(shù)或者驅(qū)動(dòng)程序目錄 U-B