BootLoader引导程序一、实验目的1.学会配置linux下的minicom和windows下的超级终端2.了解bootloader的基本概念和框架结构3.了解bootloader引导操作系统的过程4.掌握bootloader程序的编译方法5.掌握bootloader程序的使用方法二、实验内容1. 学习x-loader 作用和编译过程2.学习uboot作用和编译过程3.学习bootloader的操作三、实验设备PentiumII以上的PC机， LINUX操作系统四、BOOTLOADER程序说明完整的系统由x-loader、u-boot、kernel（内核）、rootfs（根文件系统）组成，x-loader 是一级引导程序，其作用是初始化CPU，拷贝u-boot到内存，然后把控制权交给u-boot。

当OMAP3530上电时，memory controller(内存控制器)还未初始化，这个任务便由完成的x-loader。

初始化外部RAM控制器，把u-boot读到外部RAM，之后把控制入口交给。

u-boot 是二级引导程序，其作用主要是引导内核，提供映像更新，同用户进行交互。

系统结构图如下：1. BootLoader的作用在嵌入式系统中，BootLoader的作用与PC机上的BIOS类似，其主要作用：（1）初始化硬件设备；（2）建立内存空间的映射图；（3）完成内核的加载，为内核设置启动参数。

通过BootLoader可以完成对系统板上的主要部件如CPU、SDRAM、Flash、串行口等进行初始化，也可以下载文件到系统板上，对Flash进行擦除与编程。

当运行操作系统时，它会在操作系统内核运行之前运行，通过它，可以分配内存空间的映射，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准备好正确的环境。

通常，BootLoader 是依赖于硬件而实现的，特别是在嵌入式系统中。

因此，在嵌入式系统里建立一个通用的 BootLoader 几乎是不可能的，不同的处理器架构都有不同的BootLoader。

BootLoader不但依赖于CPU的体系结构，而且依赖于嵌入式系统板级设备的配置。

对于2块不同的嵌入式板而言，即使它们使用同一种处理器，要想让运行在一块板子上的BootLoader程序也能运行在另一块板子上，一般也都需要修改BootLoader的源程序。

正如前面所述，Boot Loader是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。

通过这段小程序，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）载入内核映像并跳到入口地址。

但是，仍然可以对 BootLoader 归纳出一些通用的概念来，以指导用户特定的 Boot Loader 设计与实现。

通常，它们都能够自动从存储介质上启动，都能够引导操作系统，并且大部分都可以支持串口和以太网接口。

因此，正确建立linux的移植的前提条件是具备一个与linux配套、易于使用的Bootloader，它能够正确完成硬件系统的初始化和linux的引导。

为能够实现正确引导linux系统的运行，以及当编译完内核后，快速的下载内核和文件系统，uboot通过网口下载内核和文件系统。

同时，它也具有功能较为完善的命令集，对系统的软硬件资源进行合理的配置与管理。

2. BootLoader程序结构框架嵌入式系统中的bootLoader 的实现完全依赖于 CPU 的体系结构，因此大多数 Boot Loader 都分为第一阶段和第二阶段两大部分，依赖于CPU体系结构的代码，比如设备初始化代码等，通常都放在阶段1中，而且通常都用汇编语言来实现，以达到短小精悍的目的。

而阶段2 则通常用C语言来实现，这样可以实现一些复杂的功能，而且代码会具有更好的可读性和可移植性。

uboot是功能最多、灵活性最强并且开发最积极的开放源码的bootLoader。

下载得到uboot的源码包，解压就可以得到全部uboot源程序。

在顶层目录下有18个子目录，分别存放和管理不同的源程序。

这些目录中所要存放的文件有一定的规则，可以分为3类。

a)第1类目录与处理器体系结构或者开发板硬件直接相关。

b)第2类目录是一些通用的函数或者驱动程序。

c)第3类目录是uboot的应用程序、工具或者文档。

其各级目录的存放在原则如下表所示：3、bootLoader程序架构分析bootLoader本质上也是一个程序，也需要通过交叉编译工具生成控制性二进制代码。

但是bootLoader和一般C语言程序存在区别。

在Linux操作系统中，一般的c语言可执行程序是依赖于操作系统的。

可执行程序本身的格式一般不是纯粹的二进制代码，而是包含一些头信息的二进制代码（如ELF格式nux 通过文件的头信息运行程序。

一般应用程序中还可能使用C语言基础函数的库，这个库以文件的形式放在linux的文件系统中。

而bootLoader是不依赖操作系统的。

相反，linux内核是由bootloader调用的，从这个角度上看，Linux内核是作为bootloader的一个“应用程序”在执行。

因此，在bootloader中不能依赖于任何环境，包括C语言的函数库。

Bootloader中所有的功能，都需要在其本身的代码中包含。

此外，bootloader编译-链接的结果将是一个目标机的纯二进制代码文件，直接在系统的初始化地址处运行。

由于BootLoader的实现依赖与CPU的体系结构，因此大多数的BootLoader都分为stage1和stage2两个阶段：（1）、BootLoader 的stage1通常主要包括以下步骤：a)硬件设备初始化；b)代码重定位，为加载 Boot Loader 的 stage2 准备 RAM 空间；c)加载bootloaderr 第二阶段代码到RAM空间；d)设置堆栈跳转到第二阶段代码入口。

（2）、BootLoader的stage2通常主要包括以下步骤：a)初始化本阶段要使用到的硬件设备；b)系统内存映射(memory map)；c)将kernel映像和根文件系统映像从Flash读到RAM空间中；d)为内核设置启动参数；e)调用内核。

4.omap3530中各个引导程序的特征及作用分析1）、x-loader是一级引导程序，系统上电后由CPU内部ROM自动拷贝内部RAM并执行。

主要作用为初始化CPU，拷贝U-BOOT到内存中，然后把控制权交给U-BOOT(补充x-load源码分析)。

2）、uboot是二级引导程序，主要用于和用户进行交互，提供映像更新，引导内核等功能。

5、bootloader移植1）u-boot烧写Uboot能够支持多种体系结构的处理器，支持的开发板也越来越多。

因此bootloader 完全依赖硬件平台的，所以在新电路板上需要移植uboot程序。

开始移植uboot之前熟悉硬件电路板和处理器。

确认uboot是否已经支持新开发板的处理器和i/o设备。

移植uboot 工作就是添加开发板硬件相关的文件、配置选项，然后配置编译。

开妈移植之前，需要先分析一下uboot已经支持的开发板，比较出硬件配置最接近的开发板。

选择的原则是：首先处理器相同，其次处理器体系结构相同，然后是以太网接口等外接口。

还要验证一下这个参考开发板的uboot，至少能够配置编译通过。

这里我们使用已经编译通过且和实验箱对应的uboot。

u-boot的烧写方法有好几种，这里介绍我们可能会用到的两种方法。

1、从UART3烧写u-boot的方法；2、对已经烧写好了u-boot的目标板进行u-boot更新的方法。

omap35xx大板上用mini-USB端子引出了两个UART接口，其中P9端子对应omap35xx 的UART3，P3端子对应omap35xx的UART1。

说明：Omap35xx可以从UART3启动。

如果需要利用此启动方式把把u-boot下载到目标板，需要使用公司提供的串口线把P9（UART3）和PC机串口连接起来。

UART1一般在调试中使用，调试时使用一根公司提供的串口线连接P3（UART1）和PC机。

烧写步骤：12况来更改）。

3)、打开超级终端，选择端口（和板子的P9端口相连的串口端口号，在这里是com1）操作：设置相应的参数如下，点确定打开：4）、把光盘中，实验目录下的UartBootTool目录拷贝到电脑上，运行应用程序/UartBootTool/Utilities/DownloadUtility.exe如下图在Transport栏选择使用的串口号（和板子的P9端口相连的串口端口号，在这里是com1）在File栏点击open，选择u-boot.bin文件(说明：把事先在虚拟机linux 操作系统中编译好的存放在/home/u-boot-1.3.3/目录下的u-boot.bin文件复制到windouws操作系统的某个位置)。

如下图：点击Download按钮弹出下图所示的确定对话框。

如果提示不能下载是因为存在超级终端上两个按钮的切换。

5）、点击确定按钮，同时板子上电；如果正常，会看到下载进度条在变动。

下载完后回弹出完成对话框。

6）、u-boot.bin下载完后会自动启动。

在刚才打开的超级终端中可以看到u-boot启动后的信息，提示不能显示是因为存在超级终端上两个按钮的切换。

如果是新板子，系统没有配置过，会自动停止在命令行位置（如上图）；如果以前烧写过u-boot，由于在FLASH中有配置信息，将会继续启动，需要立即点击键盘使u-boot停下来。

2）添加uboot命令uboot的命令为用户提供了交互功能，并且已经实现了几十个常用命令。

如果需要很特殊的操作，可以添加新的uboot命令。

uboot的每一个命令都是能U_Boot_CMD宏定义的。

这个宏在include/command.h头文件中定义，每一个命令定义一个cmd_tbl_t结构体。

3）uboot的常用命令setenv ipaddr 192.168.3.157 （板子IP，根据实际情况设）setenv serverip 192.168.3.166 （虚拟机的IP，根据实际情况设）setenv netmask 255.255.255.0setenv bootdelay 3setenv ethaddr 00:50:c2:7e:8A:1Dsetenv gatewayip 192.168.3.1 （网关，根据实际情况设）setenv bootargs console=ttyS2,115200n8 ubi.mtd=4 root=ubi0:rootfs rootfstype=ubifs video=omapfb:mode:8inch_LCDsetenv bootcmd nand read.i 80300000 280000 210000\; bootm 80300000saveenv （保存设置好的参数）Printenv 打印环境变量。