Bootloader是什么Bootloader的引入和启动方式等详细资料概述

Bootloader是什么Bootloader的概念和引入及启动方式等详细资料概述。

　　一、Bootloader 的引入

　　从前面的硬件实验可以知道，系统上电之后，需要一段程序来进行初始化：关闭WATCHDOG、改变系统时钟、初始化存储控制器、将更多的代码复制到内存中等等。如果它能将操作系统内核（无论从本地，比如Flash；还是从远端，比如通过网络）复制到内存中运行，就称这段程序为Bootloader。

　　简单地说，Bootloader 就是这么一小段程序，它在系统上电时开始执行，初始化硬件设备、准备好软件环境，最后调用操作系统内核。

　　可以增强 Bootloader 的功能，比如增加网络功能、从PC 上通过串口或网络下载文件、烧写文件、将Flash 上压缩的文件解压后再运行等──这就是一个功能更为强大的Bootloader，也称为Monitor。实际上，在最终产品中用户并不需要这些功能，它们只是为了方便开发。

　　Bootloader 的实现严重依赖于具体硬件，在嵌入式系统中硬件配置千差万别，即使是相同的CPU，它的外设（比如Flash）也可能不同，所以不可能有一个Bootloader 支持所有的CPU、所有的电路板。即使是支持CPU 架构比较多的U-Boot，也不是一拿来就可以使用的（除非里面的配置刚好与你的板子相同），需要进行一些移植。

　　二、 Bootloader 的启动方式

　　CPU 上电后，会从某个地址开始执行。比如MIPS 结构的CPU 会从0xBFC00000 取第一条指令，而ARM 结构的CPU 则从地址0x0000000 开始。嵌入式单板中，需要把存储器件ROM或Flash 等映射到这个地址，Bootloader 就存放在这个地址开始处，这样一上电就可以执行。

　　在开发时，通常需要使用各种命令操作 Bootloader，一般通过串口来连接PC 和开发板，可以在串口上输入各种命令、观察运行结果等。这也只是对开发人员才有意义，用户使用产品时是不用接串口来控制Bootloader 的。从这个观点来看，Bootloader 可以分为两种操作模式（Operation Mode）：

　　（1）启动加载（Boot loading）模式。

　　上电后，Bootloader 从板子上的某个固态存储设备上将操作系统加载到RAM 中运行，整个过程并没有用户的介入。产品发布时，Bootloader 工作在这种模式下。

　　（2）下载（Downloading）模式。

　　在这种模式下，开发人员可以使用各种命令，通过串口连接或网络连接等通信手段从主机（Host）下载文件（比如内核映像、文件系统映像），将它们直接放在内存运行或是烧入Flash 类固态存储设备中。

　　板子与主机间传输文件时，可以使用串口的xmodem/ymodem/zmodem 协议，它们使用简单，只是速度比较慢；还可以使用网络通过tftp、nfs 协议来传输，这时，主机上要开启tftp、nfs服务；还有其他方法，比如USB 等。

　　像 Blob 或U-Boot 等这样功能强大的Bootloader 通常同时支持这两种工作模式，而且允许用户在这两种工作模式之间进行切换。比如，U-Boot 在启动时处于正常的启动加载模式，但是它会延时若干秒（这可以设置）等待终端用户按下任意键而将U-Boot 切换到下载模式。如果在指定时间内没有用户按键，则U-Boot 继续启动Linux 内核。