BootLoader

bootloader 的主要任务: 调用内核加载操作系统

　　bootloader 称为引导加载程序，是嵌入式系统加电启动后执行的第一段代码， 相当于PC机的BIOS;
　　通过bootloader 这段代码，我们可以初始化硬件设备，建立内存空间映射图，为调用操作系统内核做好准备工作；

系统加电启动流程：

　　基于arm的嵌入式系统中，系统复位加电后，cpu的程序计数器pc 一般都是从0x0地址处开始 取指令执行，
　　而在这个地址处安排的通常就是系统的bootloader程序；bootloader严重的依赖于硬件而实现；不同体系结构
　　的处理器都有不同的bootloader程序；

      U－Boot（Universal Bootloader）是一款目前功能较为强大的开源Bootloader程序，它支持多种处理器平台，
      包括ARM、MIPS等。

bootloader的操作模式
　　“启动加载”模式和“下载”模式； 但这两种模式只对程序开发人员有意义；
       启动加载模式: 称为“自举”(Autonomous)模式，即bootloader从某个固态存储器中将操作系统加载到RAM中，整个过程没有用户
　　 的介入；它是bootloader的正常工作模式，在嵌入式产品发布后，bootloader必须工作在这个模式下；

　　 在下载模式下，目标机上的Bootloader将通过串口连接或网络连接等通信手段从主机上下载文件。
　　 比如下载内核映像文件和根文件系统映像等；从主机下载的文件通常被bootloader保存到RAM中，然后再被bootloader保存到目标机
 　　的flash类固态存储设备中；这种模式通常在第一次安装内核和根文件系统时被使用，此外以后系统更新也会使用这种工作模式；

　　 工作于下载模式中的bootloader通常都会给它的终端用户提供一个命令行接口，

 

bootloader的启动步骤（通常可分为两个阶段）：
　　 第一阶段： 主要包含依赖于cpu的体系结构；其主要任务是基本硬件设备初始化；这是bootloader一开始就执行的操作，目的是位第二
　　 阶段的执行，以及随后kernel的执行准备好一些基本的硬件环境；

　　 包括以下步骤：屏蔽所有中断，设置cpu的速度和时钟频率，关闭处理器内部指令，数据cache等；

　　 第二阶段：准备包括RAM空间； 为了获得快的执行速度，通常把第二阶段加载到ram中来执行；因此必须为加载bootloader第二阶段
　　 准备好一段可用的RAM空间范围；由于第二阶段通常是C语言执行代码，因此在考虑空间大小时，除了映像文件大小外，还要考虑堆栈
　　 空间，此外空间大小最好是内存页的整数倍；一般而言1M的RAM空间已经足够；最后要确保安排的RAM空间时可读可写的。

　　 第三阶段：拷贝第二阶段到RAM空间中。

　　 第四阶段：设置好堆栈。（堆栈指针的设置时为了执行C语言代码做好准备，这里注意栈顶在高地址，栈时向下生长的）

　　 第五阶段：跳转到第二阶段C代码的入口点；      

       第2阶段的主要任务：

　　　(1)要使用到的硬件通常包括初始化至少一个串口，以便和终端用户进行I/O输出信息等。

　　　(2)检测系统内存映像，它必须知道 CPU 预留的全部 RAM 地址空间中的哪些 被真正映射到 RAM 地址单元，哪些是处于 "unused" 状态；

　　　(3)将kernel和根文件系统映像从flash上读到RAM空间中;

　　　　像 ARM 这样的嵌入式 CPU 通常都是在统一的内存地址空间中寻址 Flash 等固态存储设备的; 从 Flash 上读取数据与从 RAM 单元中
读取数据并没有什么不同。 这一步骤包括两部分内容：规划kernel和根文件系统所占用的内存范围和将它们从flash上进行拷贝。

　　   (4)为kernel设置启动参数。

　　   (5)调用内核。

　　　　Bootloader调用Linux kernel的方法是直接跳转到内核的第一条指令处。

　　　　在跳转时必须满足下列条件。
　　　　• (1)、CPU寄存器的设置：R0为0；R1为机器类型ID(机器类型参见 linux/arch/arm/tools/mach-types目录)；R2为启动参数，标记列表在　　RAM中的起始基地址。
　　　　• (2)、CPU模式：必须禁止中断(IRQs和FIQs)；CPU必须设置为SVC模式。
　　　　• (3)、Cache 和 MMU 的设置：MMU 必须关闭；指令Cache 可以打开也可以关闭； 数据 Cache 必须关闭。