嵌入式软件组成及u-boot介绍

一、 嵌入式Linux软件结构与分布

一般情况下嵌入式Linux系统中的软件主要分为以下几部分：

1. 引导加载程序：其中包括内部ROM中的固化启动代码和BootLoader两部分。

内部固化ROM是厂家在芯片生产时候固化的，作用基本上是引导BootLoader。

有的芯片比较复杂，比如S5PV210在FLASH中没有代码的时候有许多启动方式：

USB、UART、SD卡等。而S3C2440则比较简单，只有NOR boot和NAND boot。 

2. Linux内核和驱动。

3. 文件系统：包括根文件系统和建立于Flash存储器之上的文件系统（EXT4、UBI、CRAMFS、YAFFS等等）。它是系统的各种配置文件以及应用程序的运行环境及载体。

4. 应用程序：用户自定义的应用程序，存放于文件系统之中。 

在Flash存储器中，他们的分布一般如下：

二、 在嵌入式Linux中BootLoader的必要性

Linux内核的启动除了内核映像必须在主存的适当位置外，CPU还必须具备一定的条件：

CPU寄存器的设置

R0＝0； 

R1＝Machine ID(即Machine Type Number，定义在linux/arch/arm/tools/mach-types)； 

R2＝内核启动参数在RAM中起始地址； 

CPU模式

必须禁止中断（IRQs和FIQs）； 

CPU必须SVC模式；

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；

但是在CPU刚上电启动的时候，一般连内存控制器都没有初始化过，根本无法在主存中运行程序，更不可能处在Linux 内核的启动环境中。为了初始化CPU及其他外设，使得Linux内核可以在主存中运行，并让系统符合Linux内核启动的必备条件，必须要有一个先于内核运行的程序，它就是所谓的引导加载程序（BootLoader）。 

而BootLoader并不是Linux才需要，而是几乎所有运行操作系统的设备都需要。我们的PC 的BIOS 就是BootLoader的一部分（只是前期引导，后面一般还有位于硬盘中的各种BootLoader），对于Linux PC来说，BootLoader= BIOS + GRUB/LILO。

三、 Bootloader

综上所述：BootLoader是在操作系统内核启动之前运行的一段小程序。通过这段程序，我们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内核准备好正确的环境，最后从别处（Flash、以太网、UART）载入内核映像到主存并跳到入口地址。

由于BootLoader需要直接操作硬件，所以它严重依赖于硬件，而且依据所引导的操作系统的不同，也有不同的选择。对于嵌入式世界中更是如此。就S3C2440而言，如果是引导Linux，一般选用韩国的mizi公司设计的vivi或者DENX软件工程中心的Das U-boot，如果是引导WinCE，就选用Eboot。如果是引导eCos系统，可以选用同是Redhat公司开发的Redboot。 

所以在嵌入式世界中建立一个通用的BootLoader几乎是不可能的，而可能的是让一个BootLoader代码支持多种不同的构架和操作系统，并让它有很好的可移植性。U-boot就是支持多平台多操作系统的一个杰出代表。这也是U-boot的优势所在，因为如果在开发S3C2440时熟悉了U-boot，再转到别的平台的时候，就可以很快地完成这个平台下U-boot的移植。而且U-boot的代码结构越来越合理，对于新功能的添加也十分容易。

四、 U-boot起源

U-Boot是Das U-Boot的简称，其含义是Universal Boot Loader，是遵循GPL条款的开放源码项目。最早德国DENX软件工程中心的Wolfgang Denk基于8xxROM和FADSROM的源码创建了PPCBoot工程项目，此后不断添加处理器的支持。而后，Sysgo Gmbh把PPCBoot移植到ARM平台上，创建了ARMBoot工程项目。最终，以PPCBoot工程和ARMBoot工程为基础，创建了U-Boot工程，2002年12月17日第一个版本U-Boot-0.2.0发布，同时PPCBoot和ARMBoot停止维护。 

而今，U-Boot作为一个主流、通用的BootLoader，成功地被移植到包括PowerPC、ARM、X86、MIPS、NIOS、XScale等主流体系结构上的百种开发板，成为功能最多、灵活性最强，并且开发最积极的开源BootLoader。目前，U-Boot仍然由DENX 的Wolfgang Denk维护。