3、嵌入式系统的启动过程（BoodLoader）

1、系统启动过程

通电 - > 执行BootLoader - > 加载内核 - > 挂在根文件系统 - > 执行应用程序

Windows的启动过程：
通电 - > 执行BIOS - > 加载WinNT内核 - > 挂在文件系统 - > 执行应用程序

二、嵌入式系统的结构

BootLoader

1、BootLoader的概念

硬件平台通电后不会直接运行操作系统。通电之后到执行操作系统需要一个引导的过程，而这个过程需要依赖启动引导程序，所以启动引导程序被称为Boot Loader。需要注意的是，Boot Loader是统称，Boot Loader的种类很多。比如X86平台使用BIOS，arm平台使用U-Boot等都属于Boot Loader。

2、Boot Loader的作用

启动引导程序起始就是硬件平台通电后运行的一段程序，这段程序可以初始化硬件，比如建立内存的映射表。其实际目的就是为了Linux内核的正常运行做准备，就是为了建立一个合适的运行平台

3、Boot Loader的说明

Boot Loader是通用的启动引导程序，可以在不同的硬件平台上运行，如ARM、X86、PowerPC、MIPS等多种架构，但是不完全通用。也就是不能把一个Boot Loader源码在不经过修改的前提下使用在硬件平台

Boot Loader不光依赖于处理器的架构，而且还依赖硬件平台的板级硬件，就必须要对启动引导程序进行修改。比如：现在购买2块不同公司的开发板，这2块开发板的处理器用的是同一种，能不能把A公司的BootLoader直接移植到B公司的开发板使用？答案是不可以的，必须要根据B公司的开发板来修BootLoader。

4、Boot Loader的启动

在硬件通电后，CPU会去某个地址下进行取址，这个地址是由处理器决定的。一般ARM处理器都会从0x00000000这个地址取第一条指令，所以就必须把Flash的地址映射在0x00000000地址下，或者就直接把Boot Loader存储在Flash的首地址，这样CPU才可以正常操作

三、U-Boot

1、U-Boot的概念

U-Boot的全称是Universal BoodLoader，是一种通用的引导程序，属于BoodLoader的一种

Boot：初始化硬件平台，提供一个合适的环境
Loader：加载Linux内核

通用的地方

• 多种处理器架构：U-Boot可以运行在：X86、ARM、MIPS、PowerPC等架构
• 多种操作系统：U-Boot可以运行在：Linux、WinCE、安卓、等系统
• 多种开发板：U-Boot可以运行在：Cortex A8、Cortex A53、Cortex A72等平台

Boot Loader的运行阶段：

（1）CPU的初始化：采用汇编语言，这部分是没有压缩过的，初始化CPU，eMMC、看门狗、Cache等，然后会解压第二部分的image（映像），然后拷贝到内存中

（2）板级的初始化：采用C语言设计，这部分代码是经过压缩的，初始化开发板的串口、LCD、网口等，然后回加载Linux内核

注意

• 在整个Boot Loader期间，MMU（内存管理单元）都是没有被初始化的，所以CPU都是访问的物理地址

2、U-Boot的资源

U-Boot是开源的，可以在官网下载不同版本的源码，然后根据自己的硬件平台进行修改，并移植到硬件平台上
U-Boot官网：U-Boot官网

3、U-Boot的作用

（1）CPU的初始化：用汇编语言初始化Cache、时钟、看门狗、中断…

（2）板级的初始化：用C语言初始化串口、网卡、LCD…

（3）提供一些工具：进入U-Boot的控制台、提供U-Boot的命令…

（4）加载Linux内核

4、U-Boot的输出

5、U-Boot的命令

Uboot提供了一个控制台，在硬件平台通电后，Uboot会延时等待几秒钟（一般是3s），用户可以利用Uboot提供的命令操作。比如：烧写系统（fast boot、SD卡…）、设置环境变量。

这些操作都必须由Uboot提供的shell命令实现，shell指的是用户操作接口，shell的原理就是一个不断进行信息接收、解析、执行的死循环

Uboot的控制台和Linux系统提供的终端都是采用行缓冲模式进行shell命令接收，也就是以回车键作为命令的结束。但是不可以把Linux系统提供的shell命令在Uboot的控制台使用

虽然都是shell命令，但是Uboot和Linux系统采用的shell命令集是不同的，而且是不兼容的

• 输出板级信息（bdi）
  

• 输出环境变量（pri）

• 设置环境变量（set）

• 保存环境变量（save）

• 删除环境变量（set 变量名）