BootLoader简介——linux内核的引导

1、BootLoader

在CPU上电启动时，一般连内存控制器都没有初始化过，根本无法在主存中运行程序，更不可能处在Linux内核启动环境中，为了初始化CPU及其他外设，使得Linux内核可以在系统主存中运行，并让系统符合Lintix内核启动的必备条件，必须要有一个先于内核运行的程序，即所谓的引导加载程序Boot Loader, Boot Loader是在操作系统内核启动之前运行的一段小程序。通过这段程序，系统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、映像到主存并跳到入口地址。

U-Boot是Das U-Boot的简称，其含义是Universal Boot Loader,是遵循GPL条款的开放源码项目。Boot Loader的操作方式包括启动加载模式和下载模式。

2、BootLoader的主要任务

依赖于CPU体系结构的代码，如设备初始化代码等，通常都放在stage1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stage2则通常用C语言来实现，这样可以实现复杂的功能，而且代码会具有更好的可读性和可移植性。

3、Boot Loader的stage1通常包括以下步骤(按执行的先后顺序)

(1)硬件设备初始化。
(2)为加载Boot Loader的stage2准备RAM空间。
(3)拷贝Boot Loader的stage2到RAM空间中。
(4)设置好堆栈。
(5)跳转到stage2的C入口点。

4、Boot Loader的stage2通常包括以下步骤(按执行的先后顺序)

(1)初始化本阶段要使用到的硬件设备。
(2)检测系统内存映射。
(3)将Kernel映像和根文件系统映像从Flash上读到RAM空间中。
(4)为内核设置启动参数。
(5)调用内核。

        嵌入式系统在复位后就直接运行Boot Loader，当Boot Loader的控制权被释放后，内核阶段就开始了，内核在进行一些初始化操作之后，就调用“/init/main.c”中的 start kernel函数，该函数会调用一系列初始化函数来设置中断，执行进一步的内存配置。之后，“/arch/i386/kernel/process.c”中kernel_thread被调用以启动第一个核心线程，该线程执行init函数，作为核心线程的init函数完成外设及其驱动程序的加载和初始化，挂接根文件系统，搜索init程序的顺序是“/sbin/init”、“/etc/init”、“/bin/init”和“/bin/sh”。

5、U-boot 烧写过程

使用U-boot将映像文件烧写到板上的Flash，一般步骤是：
(1)通过网络、串口、U盘、SD卡等方式将文件传输到SDRAM。
(2)使用Nand Flash或Nor Flash相关的读写命令将SDRAM中的数据烧入Flash。

注意：如果使用SD卡和U盘形式更新U-boot，那么首先SD卡和U盘中必须有FAT32文件系统，并在里面存放了u-boot.bin文件。
举例：通过NFS服务烧入Nand Flash。
nfs 3000800 192.168.1.100:/home/tekkaman/development/share/u-boot.bin
nand erase 0 0x40000
nand write 0x30008000 0 0x40000

6、内核的引导过程

内核的引导步骤如下。
(1)用U-boot的mkimage工具处理内核映像zImage。（不同的品台使用不同的工具）
(2)通过网络、串口、U盘、SD 卡等方式将处理过的内核映像传输到SDRAM的一定位置(一般使用0x30008000)。
(3)使用“bootm”等内核引导命令来启动内核。
通过Nand Flash引导内核。首先要将处理过的内核映像文件烧入Nand Flash的一定位置(由内核分区表决定)。以后每次启动时用Nand Flash的读取命令先将这个内核映像文件读到内存的一定位置(由制作内核映像时的“-a”参数决定)，再使用bootm命令引导内核。
举例：通过NFS服务引导内核。
nfs 30008000 192.168.1.100:/home/tekkaman/development/share/zImage.img
bootm 30008000