bootloader

bootloader最终目的：启动内核

BootLoader就是在操作系统运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，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做好准备

在嵌入式系统中，通常没有像BIOS那样的固件程序，因此整个系统的加载启动任务就完全由BootLoader来完成。 

一个嵌入式系统从软件角度来看分为三个层次：

1. 引导加载程序

包括固化在固件(firmware)中的boot程序(可选)，和BootLoader 两大部分。 

2. Linux 内核

特定于嵌入式平台的定制内核。

3. 文件系统

包括了系统命令和应用程序。

系统加电或复位后，所有的CPU通常都从CPU制造商预先安排地址开始执行。 比如，S3C2410在复位后从地址0x00000000起开始执行。而嵌入式系统则将固态存储设备（比如：FLASH）安排在这个地址上，而bootloader程序 

又安排在固态存储器的最前端，这样就能保证在系统加电后，CPU首先执行BootLoader程序。

BootLoader 的启动过程可分为单阶段（Single-Stage）和多阶段（Multi-Stage）两种，

BootLoader 大多采用两阶段，

stage1 ：汇编编写（C程序运行需要环境）  //程序在Flash上 因为内存掉电即清空

(1)设置svc模式                        //CPU内部的 

(2)关闭看门狗               

(3)屏蔽中断   

(4)初始化SDRAM

(5)设置好堆栈             //为C程序设置 没有堆栈C程序无法运行（局部变量，函数传参大于4时都要用到栈）

(6)初始化时钟

(7)将代码从nand拷贝到SDRAM中

(8)清除BSS段

(9)调用C函数 start_armboot跳到stage2处    //start_armboot函数在lib_arm目录下的board.c文件中 

stage2：

(1)初始化本阶段要使用到的硬件设备                  //板载的硬件（串口、网卡、、、）

(2)将内核映像和根文件系统映像从flash上读到RAM中   //在内存比在Flash上读取速度快

(3)调用内核

分析编译makefile：

第一个文件CPU/arm920t/start.s

链接地址：board/100ask24X0/u-boot.lds + text_base 0x33f80000

如果从norflash启动： 0地址对应于norflash  0地址不能像内存一样去写入

如果从nandflash启动：0地址对应于片内内存  0地址可以写

UBOOT目录结构：

Board ：和开发板有关的文件。每一个开发板都以一个子目录出现在当 前目录中，比如:SMDK2410,子目录中存放与开发板相关的文件。

Common：实现Uboot支持的命令。

Cpu ：与特定CPU架构相关的代码，每一款Uboot下支持的CPU在该目录下对应一个子目录，比如有子目录arm920t等

Disk：对磁盘的支持。

Doc：文档目录。Uboot有非常完善的文档，

Drivers ：Uboot支持的设备驱动程序都放在该目录，比如各种网卡、支持CFI的Flash、串口和USB等。

Fs：文件系统的支持。

Include ：Uboot使用的头文件。该目录下configs目录有与开发板相关的配置头文件，如smdk2410.h。 该目录下的asm目录有与CPU体系结构相关的头文件。

Net：与网络协议栈相关的代码，例如：TFTP协议、RARP协议的实现。

Tools：生成Uboot的工具，如：mkimage, crc等等。

uboot 命令：

help 查看当前单板所支持的命令

printenv：查看环境变量

setenv：添加、删除、修改环境变量  //添加或修改 setenv  name  123  ； 删除  setenv  name

saveenv：保存环境变量    // 如果不保存上次添加的环境则掉电丢失（saveenv将环境变量从内存保存到Flash）

 setenv ethaddr 12:34:56:78:9A:BC

 setenv ipaddr 192.168.1.1

 setenv serverip 192.168.1.254 （tftp服务器的地址）

tftp：网络下载             //事先保证网络畅通 ping  sercverip 

tftp 32000000 uImage  // 大约5秒钟完成

//把server（IP=环境变量中设置的serverip）中服务目录下的uImage通过TFTP读入到0x32000000处。

loadb ：串口下载

loadb 31000000           //然后在超级终端上传送文件uImage（）   大约25分钟完成

md：显示内存              //默认以四字节显示        md [.b, .w, .l] address

md 32000000             //md.b 32000000   以字节格式显示

mm：修改内存中的内容

mm 32000000      //交互方式修改   按空格然后回车退出

flinfo：查看Flash信息（大小  硬件名  扇区、、、）

protect                                    //Flash写保护

protect off all                       // 关闭所有扇区的写保护 

protect on all                      //打开所有扇区的写保护 

protect off start end         //关闭从start 到 end 扇区的写保护

protect on start end       // 打开从start 到 end 扇区的写保护 

(start为要关闭的第1个扇区的起始地址，end为要关闭的最后一个扇区的结束地址) 

erase           //擦除flash扇区

用法： erase start end          例：erase 30000 1effff 

擦除从start 到 end 的扇区，start 为要擦除的第1个扇区的起始地址，end 为要擦除的最后一个扇区的结束地址(在使用cp命令向Nor型Flash写入数据之前必须先使用erase 命令擦除flash，因为nor flash 按字节写入时，无法写入1，所以必须通过擦除来写入1:擦除的位置全写1)。 

cp：        //数据拷贝。                cp [.b, .w, .l] saddress daddress len 

cp 提供了一种内存与内存，内存与Flash之间数据拷贝的方法。 

例：

cp.b 31000000 50000 d0000    //将内存地址0x31000000处的数据（长度为0xd0000）拷贝到地址0x50000处（Flash中） cp.b 32000000 120000 c0000  //将内存地址0x32000000处的数据（长度为0xc0000）拷贝到 地址0x120000处（Flash中） 

go :  执行内存中的二进制代码，一个简单的跳转到指定地址 

go addr [arg ...]                     // [ ]中的内容表示可有可无

bootm 执行内存中的二进制代码 

//要求二进制代码有固定格式的文件头（uImage有这个头(64字节)  zImage没这个头）

bootm [addr [arg ...]] 

bdinfo – 显示开发板信息 

bdinfo命令（简写为bdi）将在终端显示诸如内存地址和大小、时钟频率、MAC地址等信息。这些信息在传递给Linux内核一些参数时可能会用到。 

移植：

每种不同的CPU体系结构都有不同的BootLoader。除了依赖于CPU的体系结构外， BootLoader 还依赖于具体的嵌入式板级设备的配置，对于两块不同的开发板而言，即使它们是基于同一种CPU而构建的，但如果他们的硬件资源或配置不一致的话，要想在一块开发板上运行的BootLoader程序也能在另一块板子上运行，还是需要作修改。

1.给板子命名，fsc100

2.在顶层Makefile里面创建目标fsc100_config

2.在顶层Makefile里面创建目标fsc100_config

ifeq(arm,$(ARCH))

CROSS_COMPILE ?=  $(ARCH)-cortex_a8-linux-gnueabi-

endif

fsc100_config_config:  unconfig 

    @./mkconfig $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0 

参考上面2行，添加下面2行:

fsc100_config:  unconfig 

    @./mkconfig $(@:_config=) arm arm920t mini2440 NULL s3c24x0

mkconfig 是一个脚本  后面的是它的参数

分析 mkconfig脚本

cd  ../include            //下面三个链接两个创建都是在include目录下

在include目录下创建链接asm-->asm-arm

在asm_arm目录下创建链接arch-->arch-s3c24x0

在asm_arm目录下创建链接proc-->proc-armv

在include目录下创建config.mk  

将ARCH=arm  CPU=arm920t  BOARD=smdk2440 VENDOR=NULL SOC=s3c24x0 放到该文件下

在include目录下创建config.h(在start.s中包含过) 板子相关头文件 

3.到board/$(venddr) 下创建fsc100     cp -r  smdkc100/   fsc100

fsc100目录下要修改的文件

(1)low_level_init.S    //关看门狗  系统时钟初始化 串口初始化 nandflash初始化

(2)mem_setup.S         //内存初始化    

(3)fsc100.c             

(4)nand_cp.c           //将uboot拷贝到内存中

(5)本目录下的Makefile

    COBJS-Y  :=fsc100.o   nand_cp.o          //该目录下的.c文件

    SOBJS    :=low_level_init.o  mem_setup.o   //该目录下的.s文件

4.到include/configs 下创建fsc100.h   cp smdkc100.h  fsc100.h

修改fsc100.h

CONFIG_

CONFIG_SYS_

5.启动文件cpu/arm_cortexa8/start.S

(1)设置到SVC模式下

(2)跳到low_level_init.S   //关看门狗  系统时钟初始化 串口初始化 nandflash初始化

(3)重定位relocate：       //看是否在Flash或RAM中运行   将uboot拷贝到内存中

(4)堆栈初始化

(5)清BSS段

(6)跳到C函数start_armboot执行

6.驱动 drivers/

(1)drivers/mtd/nand/s5p_nand.c

(2)dirvers/net/dm9000x.c

(3)net/net.c