Bootloader的设计和实现
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应驻留在FLASH等永久存储介质里 ● BootLoader应驻留在 应驻留在 等永久存储介质里 ● BootLoader应提供消息反馈机 应提供消息反馈机 要能加载BootLoader镜像和 镜像和OS镜像，对 镜像， ● BootLoader要能加载 要能加载 镜像和 镜像 OS镜像要既能从 镜像要既能从RAM加载，也能从FLASH加载 加载，也能从 加载 镜像要既能从 加载 ● 提供数据正确性保障
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◆
BootLoader的推荐做法 的推荐做法
尽量使用微软提供的支持库开发BootLoader ● 尽量使用微软提供的支持库开发 共享相同的硬件初始化代码 ● 和OAL共享相同的硬件初始化代码
◆ BootLoader的附加功能特性 的附加功能特性 的输出信息中， ● 在BootLoader的输出信息中，应包含版本、开发者和构 的输出信息中 应包含版本、 建日期等信息 ● ● ● ● ● 设计一个序列化的功能选项菜单， 设计一个序列化的功能选项菜单，为用户开发提供便利 支持自更新 协调工作， 与PB协调工作，实现复位下载，复位跳转和自更新 协调工作 实现复位下载， 提供一种监视和反馈机制， 提供一种监视和反馈机制，监控下载过程 在其中尽肯能的包含以太网调试驱动
◆ 下载模式
目标机通过串口、网口或者 目标机通过串口、网口或者USB从主机端下载镜像到目 从主机端下载镜像到目 标机端点RAM中，然后再被 BootLoader 写到目标机 标机端点 中 上的FLASH 类固态存储设备中 上的
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1.3 嵌入式系统的引导模式
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BootLoader代码的执行过程的交互图 图4
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4 BootLoader开发前的硬件考虑 开发前的硬件考虑
4.1 考虑的原因 ◆ 硬件密切相关 不同操作系统BootLoader的功能相同，但实现 的功能相同， ◆ 不同操作系统 的功能相同 方式不同
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1.5 几种特殊的 几种特殊的BootLoader
◆ ◆ ◆ X86 BIOS BootLoader x86 Serial Boot Loader x86 ROM Boot Loader
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2 BootLoader的体系结构 的体系结构
2 BootLoader的体系结构 的体系结构
2.1 BooterLoader 的架构 2.2 BooterLoader 的支持库
www.tபைடு நூலகம்
LOGO
内容安排
3 BootLoader的代码的组件和执行流程 的代码的组件和执行流程
3.1 BooterLoader代码组件 代码组件 3.2 BooterLoader代码的执行流程 代码的执行流程
◆
OEM代码 代码
用户根据自己的平台特点编写或修改的代码 存放路径为： ● 存放路径为：
%_WINCEROOT%\Platform\<Hardware Platform Name>\Src\Eboot
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2.1 BooterLoader 支持库
微软提供的众多静态库中， 微软提供的众多静态库中，BootLoader中常用的有以下所 中常用的有以下所 述的四种
由两部分组成 ● OEM启动代码 启动代码
汇编编写，最先执行，完成对 时钟频率， 汇编编写，最先执行，完成对CPU时钟频率，内部寄 时钟频率 存器，高速缓存及其他一些硬件相关功能的初始化。 存器，高速缓存及其他一些硬件相关功能的初始化。
● OEM主代码 主代码
C语言编写，BootLoader的主要代码区，通常包含 语言编写， 的主要代码区， 语言编写 的主要代码区 镜像下载，串口调试， ），硬件监视器 镜像下载，串口调试，写Flash（可选），硬件监视器（可 （可选），硬件监视器（ 选）等几部分的代码
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1 BootLoader概述 概述
1.1 BootLoader的概念 的概念
◆ BootLoader的描述 的描述
初始化硬件、 操作系统内核运行前运行地一段小程序 。初始化硬件、建立 内存空间映射图， 的运行准备好正确的环境。 内存空间映射图，为OS的运行准备好正确的环境。带有 的运行准备好正确的环境 BootLoader的固态存储介质典型空间分配如图 所示 的固态存储介质典型空间分配如图1所示 的固态存储介质典型空间分配如图
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5 BootLoader的设计与实现 的设计与实现
以下设计过程中的代码均是以s3c2440BSP为例，平台是 为例， 以下设计过程中的代码均是以 为例 双实科技的sinosys-m3试验箱 双实科技的 试验箱
5.1 构建创建环境
为要新建的BootLoader创建一个新的目录，路径 创建一个新的目录， ● 为要新建的 创建一个新的目录 为：
5.2 startup函数的设计与实现 函数的设计与实现 5.3 主函数main的设计与实现 主函数 的设计与实现 5.4 控制流函数的设计与实现 5.5 调试函数的设计与实现 5.6 以太网控制器相关的函数 5.7 写FLASH函数的设计与实现 函数的设计与实现 5.8 镜像下载函数的设计与实现 5.9 时间相关函数的设计与实现 5.10 配置文件
完成对CPU的初始化，地址的映射，然后跳到main函数 的初始化，地址的映射，然后跳到 完成对 的初始化 函数
◆ Stage2
数据的重定位，平台的初始化（主要是各种外围模块）， 数据的重定位，平台的初始化（主要是各种外围模块）， 镜像的加载
整个BootLoader代码的执行过程，用交互图表示如下， 代码的执行过程，用交互图表示如下， 整个 代码的执行过程
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◆
Eboot库 库
存放路径： ● 存放路径：
%_WINCEROOT%\Public\Common\Oak\Drivers\Ethdbg\Eboot
功能： 提供DHCP、TFTP和UDP服务 ● 功能：为BooterLoader提供 提供 和 服务
◆ EDBG驱动 驱动
◆ BootLoader的功能 的功能
● 引导系统
● 加载操作系统 图1
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1.1 BootLoader的操作模式 的操作模式
◆ 启动加载模式
又叫自主模式， 又叫自主模式，BootLoader将预先存储在永久固态 将预先存储在永久固态 介质上的OS镜像加载到 镜像加载到RAM中运行。 中运行。 介质上的 镜像加载到 中运行
4 BootLoader开发前的硬件考虑 开发前的硬件考虑
4.1 考虑的原因 4.2 考虑的因素 4.3 基于s3c2440的sinosys的M3开发板 基于 的 的 开发板
5 BootLoader的设计与实现 的设计与实现
5.1 构建创建环境
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内容安排
◆ BootLoader引导模式 引导模式
◆
非BootLoader引导模式 引导模式
使用RESETVECTOR引导 ● 使用 引导 不使用RESETVECTOR引导 ● 不使用 引导
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1.4 BootLoader的功能特性 的功能特性
并非所有平台都支持下面列出的功能特性， 并非所有平台都支持下面列出的功能特性，但大部分特 性对所有平台来说都是有用的 ◆ BootLoader典型功能特性 典型功能特性
Windows CE操作系统 操作系统
BootLoader的设计与实现 的设计与实现
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内容安排
1 BootLoader概述 概述
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 BootLoader的概念 BootLoader的操作模式 的操作模式 嵌入式系统的引导模式 BootLoader的功能特性 的功能特性 几种特殊的BootLoader 几种特殊的
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BootLoader代码的控制流程如图 所示： 代码的控制流程如图3所示 代码的控制流程如图 所示：
图3
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2.1 BootLoader代码的执行流程 代码的执行流程 根据BootLoader的任务来划分，可将其代码的执行分 的任务来划分， 根据 的任务来划分 为两个阶段： 为两个阶段： ◆ Stage1
%_WINCEROOT%\Platform\<Hardware Platform Name>\Src\Eboot
这部分是被BLCommon库回调的代码 库回调的代码 这部分是被
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3 BootLoader的代码的组件和执行流程 的代码的组件和执行流程
2.1 BootLoader代码组件 代码组件
是一组以太网卡的驱动程序代码 存放路径： ● 存放路径：
%_WINCEROOT%\Public\Common\Oak\Drivers\Ethdbg
● 功能：提供常用以太网卡驱动，为BootLoader和OS的 功能：提供常用以太网卡驱动， 和 的 通信提供通用接口 下已有的驱动： ● WINCE5.0下已有的驱动： 下已有的驱动 NE2000、CS8900、RTL8139、SMC9000、 DEC21140等
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4.1 考虑的因素 支持对BootLoader的更新 ● 支持对 的更新 支持对BootLoader操作方式的切换 ● 支持对 操作方式的切换 提供足够的RAM或是 或是FLASH存储空间供调试 ● 提供足够的 或是 存储空间供调试 在开发启动代码的早期阶段， ● 在开发启动代码的早期阶段，提供调试指示 4.3 s3c2440的sinosys的M3开发板 的 的 开发板 ● 2MB的NOR FLASH 的 ● 64MB的NAND FLASH 的 ● 支持以太网卡 ● 支持串口 支持LED指示 ● 支持 指示
2.1 BooterLoader 的架构
BooterLoader的结构如图 所是： 的结构如图2所是 的结构如图 所是：
BLCommon OEM代码
BootPart
RTL8139
NE2000
CS8900
EBOOT
Flash FMD
图2
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◆
五个组成部分
BLCommon库，OEM代码，Eboot库，EDBG驱动，以 库 代码， 驱动， 代码 库 驱动 及存储管理 ● OEM代码必须由用户自己编写 代码必须由用户自己编写 驱动， ● EDBG驱动，以及存储管理可能需要修改，视具体情况 驱动 以及存储管理可能需要修改， 库和Eboot库完全不用改 ● BLCommon库和 库和 库完全不用改
◆
BLCommon库 库
● 存放路径： 存放路径：
%_WINCEROOT%\Public\Common\Oak\Drivers\Ethdbg\Blcommon
功能：重定位BooterLoader在RAM中的位置，解 中的位置， ● 功能：重定位 在 中的位置 文件的内容、 码.bin文件的内容、验证校验及加载跟踪过程等 文件的内容 ● Blcommond代码的入口点：BootloaderMain 代码的入口点： 代码的入口点
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◆ 存储管理
部分存放路径： ● BootPart部分存放路径： 部分存放路径
%_WINCEROOT%\Public\Common\Oak\Drivers\Ethdbg\BootPart
功能：辅助BootLoader进行分区管理，存储设备读 进行分区管理， ● 功能：辅助 进行分区管理 /写等操作和管理 写等操作和管理 部分是用户自己编写的， ● Flash FMD部分是用户自己编写的，存放在： 部分是用户自己编写的 存放在：
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◆
BootLoader的推荐做法 的推荐做法
尽量使用微软提供的支持库开发BootLoader ● 尽量使用微软提供的支持库开发 共享相同的硬件初始化代码 ● 和OAL共享相同的硬件初始化代码
◆ BootLoader的附加功能特性 的附加功能特性 的输出信息中， ● 在BootLoader的输出信息中，应包含版本、开发者和构 的输出信息中 应包含版本、 建日期等信息 ● ● ● ● ● 设计一个序列化的功能选项菜单， 设计一个序列化的功能选项菜单，为用户开发提供便利 支持自更新 协调工作， 与PB协调工作，实现复位下载，复位跳转和自更新 协调工作 实现复位下载， 提供一种监视和反馈机制， 提供一种监视和反馈机制，监控下载过程 在其中尽肯能的包含以太网调试驱动
◆ 下载模式
目标机通过串口、网口或者 目标机通过串口、网口或者USB从主机端下载镜像到目 从主机端下载镜像到目 标机端点RAM中，然后再被 BootLoader 写到目标机 标机端点 中 上的FLASH 类固态存储设备中 上的
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1.3 嵌入式系统的引导模式
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BootLoader代码的执行过程的交互图 图4
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4 BootLoader开发前的硬件考虑 开发前的硬件考虑
4.1 考虑的原因 ◆ 硬件密切相关 不同操作系统BootLoader的功能相同，但实现 的功能相同， ◆ 不同操作系统 的功能相同 方式不同
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1.5 几种特殊的 几种特殊的BootLoader
◆ ◆ ◆ X86 BIOS BootLoader x86 Serial Boot Loader x86 ROM Boot Loader
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2 BootLoader的体系结构 的体系结构
2 BootLoader的体系结构 的体系结构
2.1 BooterLoader 的架构 2.2 BooterLoader 的支持库
www.tபைடு நூலகம்
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内容安排
3 BootLoader的代码的组件和执行流程 的代码的组件和执行流程
3.1 BooterLoader代码组件 代码组件 3.2 BooterLoader代码的执行流程 代码的执行流程
◆
OEM代码 代码
用户根据自己的平台特点编写或修改的代码 存放路径为： ● 存放路径为：
%_WINCEROOT%\Platform\<Hardware Platform Name>\Src\Eboot
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2.1 BooterLoader 支持库
微软提供的众多静态库中， 微软提供的众多静态库中，BootLoader中常用的有以下所 中常用的有以下所 述的四种
由两部分组成 ● OEM启动代码 启动代码
汇编编写，最先执行，完成对 时钟频率， 汇编编写，最先执行，完成对CPU时钟频率，内部寄 时钟频率 存器，高速缓存及其他一些硬件相关功能的初始化。 存器，高速缓存及其他一些硬件相关功能的初始化。
● OEM主代码 主代码
C语言编写，BootLoader的主要代码区，通常包含 语言编写， 的主要代码区， 语言编写 的主要代码区 镜像下载，串口调试， ），硬件监视器 镜像下载，串口调试，写Flash（可选），硬件监视器（可 （可选），硬件监视器（ 选）等几部分的代码
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1 BootLoader概述 概述
1.1 BootLoader的概念 的概念
◆ BootLoader的描述 的描述
初始化硬件、 操作系统内核运行前运行地一段小程序 。初始化硬件、建立 内存空间映射图， 的运行准备好正确的环境。 内存空间映射图，为OS的运行准备好正确的环境。带有 的运行准备好正确的环境 BootLoader的固态存储介质典型空间分配如图 所示 的固态存储介质典型空间分配如图1所示 的固态存储介质典型空间分配如图
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5 BootLoader的设计与实现 的设计与实现
以下设计过程中的代码均是以s3c2440BSP为例，平台是 为例， 以下设计过程中的代码均是以 为例 双实科技的sinosys-m3试验箱 双实科技的 试验箱
5.1 构建创建环境
为要新建的BootLoader创建一个新的目录，路径 创建一个新的目录， ● 为要新建的 创建一个新的目录 为：
5.2 startup函数的设计与实现 函数的设计与实现 5.3 主函数main的设计与实现 主函数 的设计与实现 5.4 控制流函数的设计与实现 5.5 调试函数的设计与实现 5.6 以太网控制器相关的函数 5.7 写FLASH函数的设计与实现 函数的设计与实现 5.8 镜像下载函数的设计与实现 5.9 时间相关函数的设计与实现 5.10 配置文件
完成对CPU的初始化，地址的映射，然后跳到main函数 的初始化，地址的映射，然后跳到 完成对 的初始化 函数
◆ Stage2
数据的重定位，平台的初始化（主要是各种外围模块）， 数据的重定位，平台的初始化（主要是各种外围模块）， 镜像的加载
整个BootLoader代码的执行过程，用交互图表示如下， 代码的执行过程，用交互图表示如下， 整个 代码的执行过程
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◆
Eboot库 库
存放路径： ● 存放路径：
%_WINCEROOT%\Public\Common\Oak\Drivers\Ethdbg\Eboot
功能： 提供DHCP、TFTP和UDP服务 ● 功能：为BooterLoader提供 提供 和 服务
◆ EDBG驱动 驱动
◆ BootLoader的功能 的功能
● 引导系统
● 加载操作系统 图1
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1.1 BootLoader的操作模式 的操作模式
◆ 启动加载模式
又叫自主模式， 又叫自主模式，BootLoader将预先存储在永久固态 将预先存储在永久固态 介质上的OS镜像加载到 镜像加载到RAM中运行。 中运行。 介质上的 镜像加载到 中运行
4 BootLoader开发前的硬件考虑 开发前的硬件考虑
4.1 考虑的原因 4.2 考虑的因素 4.3 基于s3c2440的sinosys的M3开发板 基于 的 的 开发板
5 BootLoader的设计与实现 的设计与实现
5.1 构建创建环境
LOGO
内容安排
◆ BootLoader引导模式 引导模式
◆
非BootLoader引导模式 引导模式
使用RESETVECTOR引导 ● 使用 引导 不使用RESETVECTOR引导 ● 不使用 引导
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1.4 BootLoader的功能特性 的功能特性
并非所有平台都支持下面列出的功能特性， 并非所有平台都支持下面列出的功能特性，但大部分特 性对所有平台来说都是有用的 ◆ BootLoader典型功能特性 典型功能特性
Windows CE操作系统 操作系统
BootLoader的设计与实现 的设计与实现
LOGO
内容安排
1 BootLoader概述 概述
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 BootLoader的概念 BootLoader的操作模式 的操作模式 嵌入式系统的引导模式 BootLoader的功能特性 的功能特性 几种特殊的BootLoader 几种特殊的
LOGO
BootLoader代码的控制流程如图 所示： 代码的控制流程如图3所示 代码的控制流程如图 所示：
图3
LOGO
2.1 BootLoader代码的执行流程 代码的执行流程 根据BootLoader的任务来划分，可将其代码的执行分 的任务来划分， 根据 的任务来划分 为两个阶段： 为两个阶段： ◆ Stage1
%_WINCEROOT%\Platform\<Hardware Platform Name>\Src\Eboot
这部分是被BLCommon库回调的代码 库回调的代码 这部分是被
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3 BootLoader的代码的组件和执行流程 的代码的组件和执行流程
2.1 BootLoader代码组件 代码组件
是一组以太网卡的驱动程序代码 存放路径： ● 存放路径：
%_WINCEROOT%\Public\Common\Oak\Drivers\Ethdbg
● 功能：提供常用以太网卡驱动，为BootLoader和OS的 功能：提供常用以太网卡驱动， 和 的 通信提供通用接口 下已有的驱动： ● WINCE5.0下已有的驱动： 下已有的驱动 NE2000、CS8900、RTL8139、SMC9000、 DEC21140等
LOGO
4.1 考虑的因素 支持对BootLoader的更新 ● 支持对 的更新 支持对BootLoader操作方式的切换 ● 支持对 操作方式的切换 提供足够的RAM或是 或是FLASH存储空间供调试 ● 提供足够的 或是 存储空间供调试 在开发启动代码的早期阶段， ● 在开发启动代码的早期阶段，提供调试指示 4.3 s3c2440的sinosys的M3开发板 的 的 开发板 ● 2MB的NOR FLASH 的 ● 64MB的NAND FLASH 的 ● 支持以太网卡 ● 支持串口 支持LED指示 ● 支持 指示
2.1 BooterLoader 的架构
BooterLoader的结构如图 所是： 的结构如图2所是 的结构如图 所是：
BLCommon OEM代码
BootPart
RTL8139
NE2000
CS8900
EBOOT
Flash FMD
图2
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◆
五个组成部分
BLCommon库，OEM代码，Eboot库，EDBG驱动，以 库 代码， 驱动， 代码 库 驱动 及存储管理 ● OEM代码必须由用户自己编写 代码必须由用户自己编写 驱动， ● EDBG驱动，以及存储管理可能需要修改，视具体情况 驱动 以及存储管理可能需要修改， 库和Eboot库完全不用改 ● BLCommon库和 库和 库完全不用改
◆
BLCommon库 库
● 存放路径： 存放路径：
%_WINCEROOT%\Public\Common\Oak\Drivers\Ethdbg\Blcommon
功能：重定位BooterLoader在RAM中的位置，解 中的位置， ● 功能：重定位 在 中的位置 文件的内容、 码.bin文件的内容、验证校验及加载跟踪过程等 文件的内容 ● Blcommond代码的入口点：BootloaderMain 代码的入口点： 代码的入口点
LOGO
◆ 存储管理
部分存放路径： ● BootPart部分存放路径： 部分存放路径
%_WINCEROOT%\Public\Common\Oak\Drivers\Ethdbg\BootPart
功能：辅助BootLoader进行分区管理，存储设备读 进行分区管理， ● 功能：辅助 进行分区管理 /写等操作和管理 写等操作和管理 部分是用户自己编写的， ● Flash FMD部分是用户自己编写的，存放在： 部分是用户自己编写的 存放在：