嵌入式系统Bootloader与U-BOOT启动分析

"嵌入式系统的内核引导启动过程浅析 - 仲崇权，杨素英，陈宝君 - 大连理工大学电子与信息工程学院" 嵌入式系统的内核引导启动过程是整个系统运行的基础，它涉及到从硬件初始化到操作系统内核启动的关键步骤。引导加载程序（Bootloader）在这个过程中扮演着至关重要的角色，它是系统加电后的第一个执行体，负责为后续的操作系统运行做好准备。 Bootloader的主要任务包括以下几点： 1. **硬件初始化**：Bootloader首先会对嵌入式系统中的各种硬件设备进行初始化，如CPU、内存、存储设备、I/O端口等，确保这些设备能够正常工作。 2. **内存管理**：建立内存空间的映射图，这是为了管理系统内存分配，确保内核能够正确识别和使用物理内存。 3. **加载内核**：Bootloader会读取存储设备上的操作系统内核映像，并将其加载到内存的特定位置，以便后续执行。 4. **设置引导参数**：根据系统配置，Bootloader会设置必要的引导参数，如CPU模式、系统时钟频率、设备配置等，供内核使用。 5. **启动内核**：完成以上工作后，Bootloader将控制权交给内核，启动操作系统。 在本文中，作者以德国DENX开发的Bootloader U-BOOT为例，分析了其在基于AT91RM9200处理器的嵌入式系统板上的启动过程。U-BOOT是一款功能强大的开源Bootloader，广泛应用于多种嵌入式平台，包括ARM架构和MIPS架构。 U-BOOT的启动流程通常包括以下几个阶段： 1. **BootROM阶段**：当系统上电或复位后，CPU首先执行固化在ROM中的BootROM代码，这部分代码负责初始化基本的CPU功能，并加载Bootloader的初始阶段。 2. **第一条指令阶段**：BootROM将Bootloader的第一阶段代码加载到RAM中，然后跳转执行。 3. **系统检测和初始化**：Bootloader的第二阶段执行，对系统硬件进行更详细的检测和初始化，包括设备检测、内存测试等。 4. **加载内核和设备树**：U-BOOT从外部存储设备（如NAND Flash、SD卡等）加载Linux内核和设备树二进制文件。 5. **传递控制权**：最后，U-BOOT将内核映像和设备树加载到内存中，设置好引导参数，然后跳转到内核入口点，启动操作系统。 嵌入式Linux系统的这一启动过程是高效运行的关键，理解并优化Bootloader的实现可以提高系统启动速度，减少资源占用，从而提升整体性能。对于开发者来说，深入研究Bootloader的工作原理有助于更好地定制和优化嵌入式系统，满足特定应用场景的需求。