Bootloader概述和Uboot

Bootloader 基本概念

什么是Bootloader?

• Bootloader是硬件启动的引导程序，是运行操作系统的前提；
• 在操作系统内核或用户应用程序运行之前运行的一小段代码。对软硬件进行相应的初始化和设定，为最终运行操作系统准备好环境；
• 在嵌入式系统中，整个系统的启动加载任务通常由Bootloader来完成。

Bootloader的特点

• Bootloader不属于操作系统，一般采用汇编语言和C语言开发。需要针对特定的硬件平台编写。
• 在移植系统时，首先为开发板移植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。

Bootloader的操作模式

• 自启动模式：在这种模式下，Bootloader从目标机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。
• 交互模式：在这种模式下，目标机上的Bootloader将通过串口或网络等通信手段从开发主机（Host）上下载内核映像和根文件系统映像等到RAM中。可以被 Bootloader写到目标机上的固态存储媒质中，或者直接进行系统的引导。也可以通过串口接收用户的命令。

常用bootloader介绍

U-boot介绍

• u-boot(Universal Boot Loader)是德国DENX小组开发的用于多种嵌入式CPU的bootloader程序。遵循GPL条款。
• 从FADSROM、8xxROM 、PPCBOOT、Armboot逐步发展演化而来；
• 当前版本号：参考Makefile。
• http://www.denx.de/wiki/U-Boot/WebHome

U-boot的特点：

 1. 代码结构清晰、易于移植（见目录结构）
 2. 支持多种处理器体系结构（见arch目录）
 3. 支持众多开发板（目前官方包中有200多种，见board目录）
 4. 命令丰富、有监控功能
 5. 支持网络协议、USB、SD等多种协议和设备
 6. 支持文件系统
 7. 更新较活跃，使用者多，有助于解决问题

U-BOOT 命令

命令分类

环境设置、数据传输、存储器访问、加载运行

• printenv 显示所有环境变量
• setenv 设置新的环境变量
• saveenv 将当前定义的所有的环境变量值存入flash中
• tftp 通过网络下载程序
• protect 对Nor Flash写保护
• erase 擦除Nor FLASH
• emmc相关命令
  mmc read
  mmc write
  mmc dev
  mmc erase
• bootcmd 自启动命令
• go addr 执行内存中的二进制代码，简单的跳转到指定地址
• bootm kernel-addr ramdisk-addr dtb-addr

U-BOOT 配置编译

U-Boot目录结构

编译U-boot

整个工程通过Makefile来组织编译。顶层目录下的Makefile中包含了开发板的配置信息。从顶层目录开始递归地调用各级子目录下的Makefile，最后链接成u-boot映像。

顶层目录下的 Makefile

• 它负责u-boot整体配置和编译
• 在Makefile中指定使用的交叉工具链
• 配置u-boot: make origen_config
• 编译： make

U-boot镜像下载烧录

• 烧录编译产生的镜像 u-boot.bin
• 初次或开发板代码损坏不能正常启动时，可采用JTAG工具烧录
• 专用的烧录工具如h-jtag或DNW等
• 在u-boot已经能工作，升级或修正U-boot时，可用U-boot中的命令来烧录
• 其它方式 如SD卡 ， Fastboot命令
• 镜像固化位置
  ROM、NOR FLASH、NAND FLASH EMMC等

U-BOOT 启动流程