嵌入式操作系统.ppt

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1、嵌入式操作系统-BootLoader李春杰主要内容BootLoader的概念BootLoader的安装BootLoader的主要任务BootLoader的框架结构部分开源的bootloader引言一个嵌入式Linux系统从软件的角度看通常可以分为四个层次：1.引导加载程序。包括固化在固件(firmware)中的boot代码(可选和BootLoader两大部分2.Linux内核。特定于嵌入式板子的定制内核及内核的启动参数3.文件系统。包括根文件系统和建立于Flash内存设备之、上的文件系统，通常用RAM-Disk来作为根文件系统

2、。4.用户应用程序。特定于用户的应用程序引导加载程序引导加载程序是系统加电后运行的第一段软件代码例如PC机的引导加载程序，包括BIOS(其本质就是一段固件程序)位于硬盘MBR中的OSBootLoader比如LILO、GRUB等。BIOS的主要任务是进行硬件检测和资源分配将MBR中的OSBootLoader读到系统的RAM中将控制权交给OSBootLoaderBootLoader的主要运行任务是将内核映象从硬盘上读到RAM中跳转到内核的入口点去运行，也即启动操作系统在嵌入式系统中通常并没有像BIOS那样的固件程序注：有的嵌入式C

3、PU也会内嵌一段短小的启动程序整个系统的加载启动任务完全由BootLoader完成如在一个基于ARM7TDMIcore的嵌入式系统中，系统在上电或复位时通常都从地址0x00000000处开始执行，而在这个地址处安排的通常就是系统的BootLoader程序。BootLoader的概念BootLoader是在操作系统内核运行之前运行的第一段小程序。初始化硬件设备建立内存空间的映射图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。加载操作系统内核映象到RAM中，并将系统的控制权传递给它例如：Linu

4、x通用的BootLoader在嵌入式世界里建立一个通用的BootLoader几乎是不可能的嵌入式系统是面向应用的BootLoader对硬件的依赖性非常强，特别是在嵌入式系统世界中尽管如此，仍可对BootLoader归纳出一些通用的概念，以指导用户特定的BootLoader设计与实现。BootLoader依赖于CPU的体系结构不同的CPU体系结构都有不同的BootLoader有些BootLoader也支持多种CPU体系结构例如U-Boot同时支持ARM和MIPS体系结构具体的嵌入式板级设备的配置对于两块不同的嵌入式板，即使它们基

5、于同一种CPU，要想让运行在一块板子上的BootLoader也能运行在另一块板子上，通常也都需要修改BootLoader源程序BootLoader的安装媒介系统加电或复位后，所有的CPU通常都从某个由CPU制造商预先安排的地址上取指令。比如，基于ARM7TDMIcore的CPU在复位时通常都从地址0x00000000取它的第一条指令。基于CPU构建的嵌入式系统通常都有某种类型的固态存储设备被映射到该预先安排的地址上。比如：ROM、EEPROM或FLASH等BootLoader被放在这个地方，因此：在系统加电后，CPU将首先执行

6、BootLoader程序。一个同时装有BootLoader、内核的启动参数、内核映像和根文件系统映像的固态存储设备的典型空间分配结构图KernelRootfilesystemBootloaderBootparametersBootLoader的安装烧写bootloader程序一般通过jtag烧写需要jtag连接器和PC端的烧写程序编程器控制BootLoader的设备或机制主机和目标机之间一般通过串口建立连接BootLoader在执行时常通过串口来进行I/O，比如输出打印信息到串口从串口读取用户控制字符等。最常用的串口通信软件L

7、inux：minicomWindows：附件中的超级终端BootLoader的启动过程BootLoader的启动过程可以是单阶段（SingleStage）一些只需完成很简单功能的bootloader可能是单阶段的多阶段（Multi-Stage）通常多阶段的BootLoader能提供更为复杂的功能，以及更好的可移植性从固态存储设备上启动的BootLoader大多都是2阶段的启动过程，也即启动过程可以分为stage1和stage2两部分BootLoader的操作模式大多数BootLoader包含两种不同的操作模式启动加载（Boot

8、loading）模式和下载（Downloading）模式这种区别仅对于开发人员才有意义从最终用户的角度看，BootLoader的作用就是加载操作系统，并不存在上述两种模式的区别启动加载模式也称为自主（Autonomous）模式BootLoader从目标机上的某个固态存储设备上