Bootloader的设计和实现
基于ARM嵌入式系统的通用bootloader的设计与实现-百度文库.
基于ARM 嵌入式系统的通用bootloader 的设计与实现绪论：随着嵌入式产品中高端微处理器ARM 的加入以及软件上操作系统的支持,使得整个嵌入式系统拥有了完整的构架。
现在,专门为嵌入式产品开发的各个操作系统层出不穷,WINDOW CE，POCKET PC，Linux 等等，各界关注地也特别多。
然而，如何进行加载操作系统这个问题却很少有人提出.这就产生了另一个相关主题bootloader 。
Bootloader 本身的功能就是引导与加载内核镜像。
如何实现bootloader 的基本功能，如何针对基于ARM 体系的微处理器来实现bootloader ,就成为本课题的一个基本论题。
,除了基本功能，bootloader 还能有什么更加具体的扩展功能来方便各个系统开发者，都属于本课题讨论的范畴。
第一章:ARM 简介第一节：ARM 微处理器嵌入式系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器.目前据不完全统计，全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过1000多种,流行体系结构有30多个系列。
嵌入式微处理目前主要有Am186/88、386EX 、SC-400、Power PC、MIPS 、ARM 系列等。
其中，ARM 是一种今年来在嵌入式系统中有着强大影响力的微处理器设计商和制造商,ARM 的设计非常适合与小的电源供电系统。
特别是,随着近年来，微处理器结构由RISC （精简指令集)全面取代传统的CISC （复杂指令集）,因为ARM 是著名的RISC 的拥护者。
采用RISC 结构的ARM 微处理器一般具有如下特点:1．体积小、低功耗、低成本、高性能；2．支持Thumb （16位）/ARM（32位)双指令集,能很好地兼容8/16位器件;3．大量使用寄存器，指令执行速度更快；4．大多数数据操作都在寄存器中完成；5．寻址方式灵活简单,执行效率高；6．指令长度固定；下图所示的是ARM 构架图。
它由32位ALU 、若干个32位通用寄存器以及状态寄存器、32×8位乘法器、32×32位桶形移位寄存器、指令译码以及控制逻辑、指令流水线和数据/地址寄存器组成。
毕设级项目：基于单片机从零写bootloader
毕设级项目：基于单片机从零写bootloader1.项目简介在计算机系统中，bootloader是系统启动的关键组件之一。
它负责在计算机开机后首先加载并执行操作系统内核。
本项目旨在通过使用单片机，从零开始编写一个简单但完整的bootloader。
2.项目背景在嵌入式系统中，特别是在资源有限的环境中，使用单片机来编写bootloader是很常见的。
通过编写自己的bootloader，我们可以更好地了解启动过程，并可以通过添加自定义功能来满足特定的需求。
3.项目目标本项目的目标是编写一个能够在单片机上运行的bootloader，并能够加载并启动一个简单的操作系统。
为了达到这个目标，我们需要完成以下几个主要任务：3.1引导方式选择在编写bootloader之前，我们需要选择合适的引导方式。
这取决于我们所使用的单片机型号和开发环境。
常见的引导方式包括串口引导、SPI引导、CAN引导等。
3.2内存映射和堆栈设置在加载操作系统之前，我们需要进行内存映射和堆栈设置。
这些设置将确保操作系统能够正确地加载和执行。
3.3调试功能实现为了方便调试和错误排查，我们可以添加一些调试功能，如串口输出和断点设置。
这些功能将使我们能够更好地监视和分析bootloader的执行过程。
3.4操作系统加载和启动最后，我们需要编写代码来加载操作系统并启动它。
这包括读取操作系统的二进制文件，并将其加载到正确的内存位置。
一旦操作系统加载成功，bootloader应该能够跳转到操作系统的入口地址，并开始执行。
4.项目实施步骤在实施本项目时，可以按照以下步骤进行：4.1确定单片机型号和开发环境首先，我们需要确定使用的单片机型号和开发环境。
这将有助于我们选择适当的引导方式，并了解相关的开发工具和调试方法。
4.2编写引导代码根据选择的引导方式，编写引导代码。
这些代码将负责加载和执行后续的bootloader功能。
4.3实现内存映射和堆栈设置根据所使用的单片机和操作系统要求，进行内存映射和堆栈设置。
BOOTLOADER编写实验
五
基础知识
用来控制 BootLoader 的设备或机制
串口通讯是最简单也是最廉价的一种双机通讯设备，所以往 往在BootLoader中主机和目标机之间都通过串口建立连接， BootLoader 程序在执行时通常会通过串口来进行 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。当 然如果认为串口通讯速度不够，也可以采用网络或者USB通 讯，那么相应的在BootLoader中就需要编写各自的驱动。
初始化本阶段要使用到的硬件设备 调用应用程序或启动内核
14
五
基础知识
Stage 1初始化流程图
stage 1的功能： RAM初始化， 设置各个部件的时钟和片选， 将BootLoader拷贝到RAM中，设 置堆栈，调用Stage 2。 注意：在本阶段，特别是在堆 栈设置之前，进行函数调用 （也有些汇编子程序不需要使 用堆栈）或者使用堆栈保存数 据将产生不可预知的结果；
通过串口设置下载地址和下载的长度 （用于缓冲接收的数据）， 下载更新的Boot Loader
接收下载的数据
确认下载的数据
调用I28f320_Prog_Main 将数据写到FLASH中
返回
17
六
实验过程
实验过程
18
六
实验报告要求
实验报告要求
Bootloader在嵌入式系统中的作用是什么，它的基本功能 包括那些？ 简述典型Bootloader的框架；
JX44B0实验系统教案 实验系统教案 BOOTLOADER编写实验 编写实验
武汉创维特信息技术有限公司
2010-11-19
提纲
1
实验目的
2
实验内容
3 4 5 6 7
预备知识
CC2530芯片中BootLoader程序的设计与实现
摘 要 ： 文 章在 分 析 了 Ｂｏ ｏ ｔ Ｌ ｏ ａ ｄ ｅ ｒ 程 序 一 般 功 能 的基 础 上 ， 结 合 ＣＣ２ ５ ３ ０芯 片 的硬 件 特 点 ．设 计 开 发 了适 合 ＣＣ２ ５ ３ ０芯 片 的 Ｂｏ ｏ ｔ Ｌ ｏ ａ ｄ ｅ ｒ 程 序 。 实现 了 对 ＣＣ２ ５ ３ ０芯 片 的 在 线 升 级 ．极 大 地 降 低 了设 备 维 护 难 度 。 实际 运 行 表 明 ，该 设 计 方 案 性 能 可 靠 ，具 有 良好 的 实 际 应 用价 值 。
第 ３ ４卷ｌ 第 ４期 ２ ０ １ ６年 ２月
太 原 学 院 学 报
Ｖ ｏ １ ． ３ ４ Ｎ ｏ ． ４
Ｄ ｅ ｃ ． ２ ０ １ ６
Ｃ Ｃ ２ ５ ３ ０ 芯片中 Ｂ ｏ ｏ ｔ Ｌ ｏ ａ ｄ ｅ ｒ 程序的设计与实现
樊星男
（ 太 原 学 院 ，山 西 太原 ０ ３ ０ ０ ３ ２ ）
第 ４期
序 ．所 以二者必 须被存 储 于独立 的 闪存空 间 。
根据 Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ闪存 空 间 的 大 小 不 同 ，Ｃ Ｃ ２ ５ ３ ０芯
片分 为 Ｃ Ｃ ２ ５ ３ ０ Ｆ ３ ２ ／ ６ ４ ／ １ ２ ８ ／ ２ ５ ６四个 版 本 ，分 别 具 有 ３ ２ ／ ６ ４ ／ １ ２ ８ ／ ２ ５ ６ Ｋ Ｂ 的 闪 存 ． 我 们 选 取 的 是 Ｃ Ｃ ２ ５ ３ Ｏ Ｆ ２ ５ ６芯 片 。该 芯 片 的 闪存 被 等 分 为 １ ２ ８个 闪存 页 面 ，每个 页 面大 小 为 ２ Ｋ Ｂ ￣ ３ １ 。这 １ ２ ８个 闪存 页 面 需 要 被 划 分 为 几 个 独 立 空 间 ． 分 别 存 储 Ｂ ｏ ｏ ｔ Ｌ ｏ ａ ｄ ｅ ｒ 程序 和 主程 序 ．以保 证 两者 在 运行 过 程 中不会 修 改 对方 的闪存 空 间 。Ｃ Ｃ ２ ５ ３ ０闪存 划 分 示 意 图见 图 ２。
毕设级项目：基于单片机从零写bootloader
毕设级项目：基于单片机从零写bootloader摘要：1.引言2.单片机bootloader 简介3.单片机bootloader 设计与实现a.目标平台与工具选择b.代码烧写流程c.代码结构与组织d.重要函数与实现4.遇到的问题及解决方案a.硬件问题b.软件问题5.总结与展望正文：基于单片机的毕设项目，从零开始编写bootloader，对于学习和实践嵌入式系统的设计与开发具有很大的价值。
本文将详细介绍这一过程，包括bootloader 的设计思路、实现步骤以及遇到的问题和解决方案。
首先，我们需要了解什么是bootloader。
bootloader（引导加载程序）是嵌入式系统中的一个关键部分，它负责在系统加电后初始化硬件并执行系统启动代码。
通常情况下，bootloader 会被固化在单片机的非易失性存储器中，以保证系统能够从断电状态恢复。
接下来，我们将详细讨论单片机bootloader 的设计与实现。
首先，我们需要选择一个合适的单片机平台和相应的开发工具。
这里我们以STC89C52 单片机为例，采用Keil uVision5 作为开发环境。
在设计和实现bootloader 时，我们需要关注代码烧写流程。
一般来说，bootloader 的烧写过程可以分为以下几个步骤：1.下载程序到单片机：通过ISP（In-System Programming）或JTAG 接口将程序下载到单片机内部的非易失性存储器中。
2.跳转到bootloader 入口：单片机加电后，会从非易失性存储器中执行bootloader 的入口地址。
3.初始化硬件：bootloader 会对单片机内部和外部的硬件进行初始化，例如初始化时钟、复位和串口等。
4.烧写应用程序：bootloader 会将从串口接收到的应用程序代码烧写至单片机的程序存储器中。
5.跳转到应用程序入口：完成代码烧写后，bootloader 会跳转到应用程序的入口地址，开始执行。
基于Xilinx FPGA特点的嵌入式Bootloader设计与实现
基于Xilinx FPGA特点的嵌入式Bootloader设计与实现Bootloader程序是指嵌入式系统在正常工作之前，配置系统运行环境，引导操作系统的一小段程序。
通过这段程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间映射等，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的环境，为系统的正常运行做好准备。
对于不使用操作系统的嵌入式系统而言，应用程序的运行同样也需要依赖一个准备好的软、硬件环境，因此从这个意义上来讲，BootLoader程序对于嵌入式系统是必需的。
BootLoader程序与硬件系统密切相关，依赖于具体的嵌入式板级硬件设备的配置。
比如板卡的硬件地址配置、微处理器的类型和其他外设的类型等。
也就是说，即使是基于相同嵌入式微处理器构建的不同嵌入式目标板，BootLoader程序也不是完全通用的，仍需要修改其源程序。
与ARM等嵌入式系统的启动过程所不同的是，FPGA必须先将内部硬件逻辑配置完成之后，才能运行程序代码。
虽然可以直接将程序代码例化到片内BRAM中，但是由于FPGA 内部的BRAM资源有限，而且硬件逻辑配置时就会占用其中的资源，因此遇到大型系统设计时（例如带有TCP/IP协议的大型程序），片内BRAM资源不够，就必须使用外部的RAM来储存程序代码和堆栈，这就需要设计Bootloader程序来完成用户程序的引导。
本文结合Xilinx FPGA的特点详细给出了Bootloader程序设计和实现过程。
本设计所实现的Bootloader程序是在FPGA硬件配置完毕之后在MicroBlaze软核处理器上运行的一段启动代码，用来把Flash中的用户程序传输至外部RAM，并引导系统从用户程序中开始运行。
一、系统硬件平台的实现本设计的实现是以Xilinx公司的Spartan-3E FPGA、STMicroelectronics公司的SPI串行Flash（M25P16）、Micron Technology公司的DDR SDRAM （MT46V32M16）为主要器件构建硬件平台。
嵌入式系统BootLoader设计与实现
设计与应用计算机测量与控制.2009.17(2) Computer Measurement &Control ・389・中华测控网收稿日期:2008-07-03; 修回日期:2008-08-13。
基金项目:陕西省自然科学基金(2007F29);陕西省科技攻关项目(2007K04-01)。
作者简介:袁 磊(1983-),男,湖南衡阳人,硕士生,主要从事嵌入式系统方向的研究。
朱怡安(1960-),安徽人,教授,博导,主要从事嵌入式计算,移动计算方向的研究。
文章编号:1671-4598(2009)02-0389-03 中图分类号:TP36812 文献标识码:A嵌入式系统BootLoader 设计与实现袁 磊,朱怡安,兰 婧(西北工业大学计算机学院,陕西西安 710072)摘要:如何根据开发板的硬件资源,设计bootloader (引导加载程序)是嵌入式系统设计的重点与难点;通过分析系统的硬件组成,对bootloader 的功能,特点,结构及其主要任务进行了研究,对比分析了intel pxa250和intel pxa270的主要异同,以加载linux 操作系统内核为例,针对intel pxa270&linux 嵌入式系统开发平台,提出了一种利用uboot 实现bootloader 的软件设计与实现的新方法,从而成功引导加载操作系统内核;该设计具有一定的通用性,可广泛地应用到其他的处理器及其应用系统中;同时,详细阐述了uboot 的执行流程及其移植方法。
关键词:引导加载程序;PXA270;嵌入式系统;U -boot ;嵌入式linuxDesign and Implementation of BootLoader in embedded systemYuan Lei ,Zhu Y ian ,Lan Jing(College of Computer Science ,Northwestern Polytechnical University ,Xi πan 710072,China )Abstract :How to develop Bootloader on t he basis of specific hardware platform is a key point and difficulty of embedded system design.The paper do research on t he function ,character ,architecture and main tasks of bootloader t hrough analysing to t he organizition of system hardware.It compares t he main diferences and similarities between intel pxa250and intel pxa270.Taking loading linux operation system kernal as a example ,it introduces a new met hod on how to design and implement bootloader on t he basis of intel pxa270&linux embedded system platform.So as to sucessfully loading t he operation system kernel.The design has some flexibility and can be used to ot her proces 2sors and applications system easily.At t he same time ,it introduces how t he uboot is executed and how to transplant t he U -boot to PXA270in particular.K ey w ords :boot loader ;PXA270;embedded system ;U -boot ;embedded linux0 引言PXA270是Intel 公司生产的一款基于ARM9内核的32位RISC 芯片。
bootloader的编写
bootloader的编写
编写一个bootloader是一个复杂的任务，需要了解计算机架构
和操作系统的启动过程。
以下是编写一个简单的x86 bootloader的基本步骤：
1. 确定引导扇区的位置：在硬盘的第一个扇区（通常是0号扇区）创建一个引导扇区。
这个扇区需要包含一个主引导记录（Master Boot Record，MBR），以便计算机可以正确地引导。
2. 编写MBR代码：MBR是引导扇区中的第一扇区，它包含
了启动计算机所需的你的代码。
MBR的大小为512字节，所
以你的代码必须小于或等于512字节。
3. 使用汇编语言：编写x86汇编语言代码来实现MBR的功能。
你需要了解x86指令集和寄存器的使用。
确保你的代码具有正确的引导标志，并设置正确的启动设备。
4. 编写启动代码：启动代码是你的汇编代码的一部分，它是在MBR中执行的。
启动代码负责加载进一步的代码和操作系统。
这段代码通常位于MBR的末尾，并将控制转移到加载的代码。
5. 加载操作系统：启动代码负责从硬盘上加载操作系统的剩余部分，然后将控制权交给操作系统。
需要注意的是，编写一个完整的、功能完备的bootloader涉及
到更多的细节和复杂性，包括读取硬盘、文件系统的支持、加
载器链等。
上述步骤仅为编写一个最基本的x86 bootloader提供了一个概览。
第22课时 BootLoader设计与实现
%_WINCEROOT%\Platform\<Hardware Platform Name>\Src\Eboot
LOGO
2.1 BooterLoader 支持库
微软提供的众多静态库中，BootLoader中常用的有以下所 述的四种
◆
BLCommon库
● 存放路径：
LOGO
5 BootLoader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 双实科技的sinosys-m3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 为：
%_WINCEROOT%\Platform\MyPlatform\Src\BootLoader\Eboot MyPlatform是要创建BootLoader的平台名
BootLoader代码的执行过程的交互图 图4
LOGO
4 BootLoader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 方式不同
LOGO
4.1 考虑的因素 ● 支持对BootLoader的更新 ● 支持对BootLoader操作方式的切换 ● 提供足够的RAM或是FLASH存储空间供调试 ● 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 ● 2MB的NOR FLASH ● 64MB的NAND FLASH ● 支持以太网卡 ● 支持串口 ● 支持LED指示
● 也可以在其中添加其他代码
如：开发者根据自己的平台特点编写程序运行状态指示 性的代码，用来标识程序当前已经运行到此
嵌入式系统中Bootloader的设计与实现
计算机操作系统的内核引导程序 (Bootloader) 是系统必 不可少的一部分 其一般要实现的功能[1]如下 (1)初始化 CPU 速度 存储器 存储器配置寄存器以及串口等 (2)激活 指令/数据 Cache 建立堆栈指针 建立启动参数区 构造参 数结构和标识列表 (3)通过上电自检,来识别存在哪些设备 并报告异常 提供对电源管理中休眠/恢复的支持 (4)跳转 到内核起始处 系统启动 当前 嵌入式应用开发中使用嵌 入式操作系统已成为一个热点 是单片机应用从低水平向高 水平的一个进步 在嵌入式操作系统中 Bootloader 也被认 为是不可缺少的一段程序[2] 它主要用作系统从硬件启动到 操作系统启动的过渡 相当于 PC 机中的 BIOS 和 OS Loader 和 BIOS OS Loader 一样 它需要固化在目标板 中 每次启动目标板时 首先会运行 Bootloader 在它完成 CPU 和相关硬件的初始化后 才从规定的地址启动操作系统 或嵌入式应用的固化程序 作者结合参加 基于信息家电的 嵌入式实时操作系统研究 (广西区科技攻关项目)的项目实 践经验 以嵌入式 Linux 系统中编写 Bootloader 以及应用 Bootloader 为实例 系统总结嵌入式系统中 Bootloader 的设 计方法 这对嵌入式设备研发中使用操作系统有很好的借鉴 意义
就开始把整个 Linux 的内核拷贝到 SDRAM 中运
0x0c00.0000 开始的第 1 个 1MB 放 Bootloader 从 0x0c10.0000 行 进入 kernel 的拷贝工作
开始的 2MB 放 Linux kernel, 从 0x0c30.0000 开始的余下部分
毕设级项目：基于单片机从零写bootloader
毕设级项目：基于单片机从零写bootloader摘要：一、项目背景与意义二、单片机基础知识回顾1.单片机的定义与分类2.单片机的发展历程3.单片机在我国的应用现状三、Bootloader简介1.Bootloader的定义与作用2.Bootloader的种类3.Bootloader的应用场景四、基于单片机的Bootloader设计与实现1.硬件平台选择2.软件设计思路a.代码架构b.功能模块划分c.关键算法实现3.调试与优化五、项目总结与展望正文：一、项目背景与意义随着科技的飞速发展，单片机技术在我国得到了广泛的应用。
从最初的控制器、放大器等简单功能，发展到如今的智能控制、物联网等领域，单片机已经成为了现代电子设备的核心组成部分。
在众多单片机应用项目中，Bootloader作为一种重要的软件程序，承担着系统启动和升级的关键任务。
本文将介绍一个基于单片机的Bootloader设计与实现项目，以期为相关领域的研究和实践提供参考。
二、单片机基础知识回顾1.单片机的定义与分类单片机（Microcontroller Unit，简称MCU）是一种集成度较高的微控制器，它将CPU、存储器、外设接口等多种功能模块集成在一个芯片上，具有体积小、成本低、功耗低等特点。
根据不同的性能和应用场合，单片机可分为高档、中档和低档三类。
2.单片机的发展历程单片机自20世纪70年代诞生以来，经历了四个阶段的发展：4位时代、8位时代、16位时代和32位时代。
随着集成度和处理能力的不断提升，单片机在各个领域的应用也日益广泛。
3.单片机在我国的应用现状我国是全球最大的单片机市场，近年来，在国家政策的扶持和市场需求驱动下，我国单片机产业取得了长足的发展。
单片机在我国的应用领域十分广泛，包括家电、工业控制、通信、医疗设备等。
三、Bootloader简介1.Bootloader的定义与作用Bootloader是指在嵌入式系统启动时运行的一段程序，主要负责对硬件进行初始化、加载操作系统或固件等。
bootloader程序设计
讲解BOOTLOADER（启动代码）的运行机制，代码功能与实现方法。
1.为什么要编写启动代码启动代码是系统上电或复位以后运行的第一段代码，他的作用是在用户程序运行之前对系统硬件及软件环境进行必要的初始化并在最后使程序跳到用户程序.在此之前系统的所有硬件都是不好用的，初始化代码直接对ARM处理器内核及硬件控制器进行编程，所执行的操作与具体的目标系统紧密相关。
2.两种启动方式以及其中的区别根据代码存放位置，以及地址启动位置的区别，ARM支持两种方式的启动：Nor FLASH和 Nand FLASH2.1Nor FLASH启动代码运行方式从Nor FLASH启动时，与nGCS0相连的Nor FLASH就被映射到了nGCS0片选的空间，其地址被映射为0x00000000；因为Nor FLASH支持系统运行，所以不必考虑程序的搬移，只需保证系统上电后或者复位时代码从0开始即可。
2.2Nand FLASH启动代码运行方式从Nand FLASH启动时，芯片内部自带一块容量为 4K的BootSRAM会被映射到nGCS0片选的空间，起始地址被映射为0x00000000，因此，编写的启动代码要保证在0开始的地址处。
系统上电后，BootSRAM没有任何代码，ARM芯片通过硬件机制将Nand FLASH前4K的内容拷贝到其中，然后在BootSRAM中运行这4K的代码（0地址处），此种情况下要保证启动代码放在Nand FLASH的0地址处，启动代码要小于4K（只要RAM 初始化，搬移程序小于4K即可）。
所有程序编译链接后代码量小于4K时，程序不用考虑从 Nand FLASH搬移到SDRAM的问题，因为所有程序在启动时已全部在BootSRAM中，运行即可。
所有程序编译链接后代码量大于4K时，启动代码不只要有初始化内容，还要有一段搬移代码，将全部程序从Nand FLASH搬移到SDRAM，也就是系统启动时需要两次搬运，第一次将前4K搬移到BootSRAM，第二次将所有代码搬移到SDRAM中，其中第一次无需人工干预，硬件机制自动实现，第二次需要程序员编写代码实现。
毕设级项目：基于单片机从零写bootloader
毕设级项目：基于单片机从零写bootloader摘要：1.项目背景与意义2.单片机与Bootloader 简介3.Bootloader 设计与实现3.1 Bootloader 功能模块3.2 Bootloader 启动流程3.3 Bootloader 下载方式4.实验过程与结果4.1 硬件环境搭建4.2 Bootloader 程序编写4.3 Bootloader 下载验证5.总结与展望正文：【项目背景与意义】随着嵌入式系统的广泛应用，单片机在现代电子技术中占据着越来越重要的地位。
Bootloader 作为嵌入式系统的重要组成部分，负责实现系统启动、初始化以及应用程序的下载和运行。
从零开始编写Bootloader 对于深入理解单片机工作原理及提高嵌入式系统开发能力具有重要意义。
【单片机与Bootloader 简介】单片机是一种集成了CPU、存储器、外设接口等多种功能于一体的微型计算机。
Bootloader 是在单片机启动时运行的一段程序，通常包括系统初始化、Flash 存储器保护、应用程序下载和运行等功能。
【Bootloader 设计与实现】【Bootloader 功能模块】Bootloader 主要包括以下功能模块：1.系统初始化：配置单片机的工作模式，初始化外围设备，为后续操作做好准备。
2.Flash 存储器保护：防止非法访问或篡改Flash 存储器中的程序。
3.应用程序下载：通过串口、并口等通信接口接收外部发送的应用程序数据，并将其写入Flash 存储器。
4.应用程序运行：将Flash 存储器中的应用程序加载到RAM 中，并跳转到应用程序入口地址执行。
【Bootloader 启动流程】单片机上电后，首先执行Bootloader 程序。
具体流程如下：1.读取单片机内部或外部的配置信息，根据配置信息确定Bootloader 的入口地址。
2.将Bootloader 程序从Flash 存储器中读取到RAM 中，并跳转到Bootloader 入口地址执行。
bootloader总体操作设计
bootloader总体操作设计bootloarder设计蓝图（不想做设计师的程序员不是好程序员）：bootloarder的作⽤：将linux内核启动起来设计⽅法：模仿u-bootu-boot:⽀持多种嵌⼊式cpu的bootloarder程序，⾃主模式，⾃动引导内核启动。
u-boot还有⼀种开发模式建⽴U-Boot⼯程：-------------------------------------------------source sight的使⽤：先将u-boot在linux中解压，在window下找到u-boot的⽂件夹并进⼊-》⼯具-》映射到⽹络⽂件夹-》复制当前地址到浏览z盘-》完成-》project project->new project->命名-》ok->project->add and remove file->选择u-boot->输⼊Z:/->enter->add all->勾选添加⼦⽬录-》ok.最终我们发现没有.s,.S⽂件。
添加汇编⽂件：option->document Option->Document Type:C Source File,File filter:添加;*.s;*.S;*.hadd and remove file->add tree--------------------------------------------------------ARM处理器启动流程：启动⽅式：2440：Nor (2m),以及从nand flash(256M)启动mapping在上c2440⼿册的p221页可以看到内存地址分布中没有nand flash ,有bootRAM(stopping stone),nand flash很特殊，不参与地址分配，但确实存在，运⾏的时候，先将nand flash 中的内容复制到stepping stone中。
嵌入式系统BOOTLOADER的设计与实现
系统加电或复位后， 所有的 Ｃ Ｕ 通常都从某个由 Ｃ Ｕ制造商预先安排的 Ｐ Ｐ 地址上取指令。比如，基于 Ａ Ｍ７Ｄ ｃｒ 的 Ｃ Ｕ 在复位时通常都从地址 Ｒ Ｔ ＭＩ ｏ ｅ Ｐ ０００００ ｘ００００取它的第一条指令。 而基于 Ｃ Ｕ 构建的嵌入式系统通常都有某种 Ｐ
最后，对已经实现的 Ｂ Ｏ Ｌ Ａ Ｅ Ｏ Ｔ Ｏ Ｄ Ｒ进行了测试和评估，并就今后的改进
方向提出了自己的意见。 关键字：嵌入式系统；Ｂ Ｏ Ｌ Ａ Ｅ ； ＬＮ Ｘ Ｏ Ｔ Ｏ Ｄ Ｒ Ｕ ＩＵ Ｃ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ
ｏ ｅ ｉ ｎ ａ ａ ｕ ｄ ｓ ｍ ｄ Ｖｒ ａｙｅ ｅ ｙ ｅｅ ｔ ｎｃ ｖｃ ｄｓ ｎｄ ｍ ｎｆ ｔ ｅ ｔ ａ ｉａ ｅ ｂｄｅ ｉｕｌ ｖ ｒ ｌｃｒ ｉ ｄ ｉｅ ｅ ｇｅ ａｄ ｕ ｃ ｒ ｏ ｙ ｎ ｅｄｄ ｔ ｌ Ｒ ｓ ｉｔ ｗ ｒ ｒ ｒ ｈ ｒ ｏ ｅ ｔ ｅ ｏ ｍ ａ ｒｎ ｗ ｎ ｈ ｕ ｈ ｅ Ｂ ｌ ｓ ｓｅ Ｂ ｉ ｙ Ｌ ｙ ｔｍ． ｒ ｆ ， ＯＯＴ ＯＡＤＥ ｉ ｔ ｆｓ ｓｆ ａ ｐ ｇａ ｔ ｔ ｓ ｅ ａ
ｔ ｎ ｎｓ ｓｍ ａｖ ｅ ｔｅ ｒｖｍ ｎ ｉ ｔ ｆ ｕｅ ｈ ｂｉ ｕ ｏ ｅ ｉ ｏ ｈ ｉ ｐｏｅ ｅｔ ｈ ｕ ｒ． ｅ ｒ ｇ ｐ ｄ ｃ ｎ ｍ ｎ ｔ ｅ Ｋ ｙ ｏｄ Ｂ Ｏ Ｌ Ａ Ｅ ， ｅｄｄ ｔ Ｕ ＬＮ Ｘ ｅｗ ｒ ： Ｔ Ｏ Ｄ Ｒ ｅ ｂｄｅ ｓｓ ｍ， ＩＵ Ｏ ｍ ｙｅ Ｃ
采用的 Ｓ Ｃ ４ ０ ３ ４Ｂ 处理器就是 Ａ Ｍ７ Ｄ 的内核 。 Ｒ Ｔ ＭＩ
简单的嵌入式系统一般并不使用操作系统， 只包含一些控制流程。 但是当系 统所提供的功能复杂化以后，比如需要提供图形界面等等， 这个时候就必须考虑
嵌入式系统启动与加载过程(BootLoader)的原理及实现
上海交通大学硕士学位论文嵌入式系统启动与加载过程（BootLoader）的原理及实现姓名：郑进申请学位级别：硕士专业：计算机技术指导教师：张爱新20090201嵌入式系统启动与加载过程（BootLoader）的原理及实现摘要随着后PC时代的来临，很多原先基于PC才能实现的应用都逐渐向嵌入式设备发展，这得益于集成电路及芯片技术的跨越式发展。
目前嵌入式设备的处理器性能和集成度使低功耗、高性能、小型化成为不可避免的趋势，针对这些技术的发展使嵌入式开发越来越受到重视。
但随之而来也存在诸多需要提升的技术面，如缺乏统一的硬件架构标准使得软件也变得难以统一。
本文通过描述复杂嵌入式系统的加载启动过程并给出完整的软件实现来解决不同系统的不同启动方案，这样能实现基于硬件的改变而使软件尽可能少的修改代码以提高通用性，提高开发效率。
本文首先从介绍嵌入式系统概念和软硬件构成框架、嵌入式系统的启动过程入手，再阐述从芯片内部到外部的整个启动流程，最后针对不同产品或硬件需特殊处理的特点，以当今最流行的手持嵌入式设备中需要USB接口为例，实现基于USB接口的“启动加载”模式和“下载”模式的过程，重点阐述了如何实现这些主要功能和实现时对遇到技术难点的解决办法。
在整个项目过程中，我主要参与嵌入式系统启动过程的软件实现。
针对不同的项目所采取不同的硬件部件，按照本文所提供的实现过程而仅修改必要的XLoader、USB BootLoader硬件相关的配置参数，能简便快捷的完成系统的加载和启动，基于通用型USB BootLoader的正常运行从而使剩下的嵌入式操作系统移植、开发、调试等工作变得快速而高效。
关键词：嵌入式系统；启动过程；Bootloader4AbstractExcept the normal bootup process,The core chipset usually may provide a way to allow the system to communicate with external devices.This is an essential function to facilitate the development process and more for the maintenance work later on.Actually, This so called “second bootup process” is mandatory for versatile processor platform.Most of the key functions during development stage are implemented by this way.There is no mass flash memory burning during the development process.So for a new develop board should have the way to operating the flash memory freely.This time we need this “second bootup process” to finish these functions.And more we also can use it to implement something like initialize USB/Ethernet card ports so as we can transport bulk firmware freely and quickly.If only based on UART transport.There must be over hours for only coulpe of mega bytes transportation.This is really unacceptable for reflashing with high frequency during the development stage.Key words: Embedded System, Boot procedure;Ⅱ上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
Android手机Bootloader的设计与实现
ｅｙ系统 ， ｒ 手机 将会 从 关 机模 式 进入 关 机 充 电模 式 ；
根据 开机 原 因确定具 体 的工 作模 式 。
手机从 关机模 式 到软 件 升级 模 式 ， 机 会 重新 启 动 手
系统 ， 动之 前会 把关机 原 因 （ 启 软件 升 级 ） 写入 内存 地址 ， Ｌ 为 Ｋ分 析 开 机原 因 提供 信 息 ， 动 系 统 时 ， 启 在 Ｌ 中根 据 开 机 原 因启 动 进 入 ｒｃｖｒ 统 ，ｅ Ｋ ｅｏｅｙ系 ｒ． ｃｖ ｒ 根 据开 机 原 因选 择 软 件 升 级 应 用 ； 软 件 升 ｏｅｙ 从
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些代 码使 用汇 编语 言 编 写 的 ， 主要 作 用 在 于初 始 其 化 Ｃ Ｕ和 主板 上 必 要 的硬 件 如 内存 和 中断 控 制 器 Ｐ
等 。系统启动 代码 完 成 基本 软 硬 件 环 境初 始 ， 在
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系统 的启 动方 式 通 常有 ２种 ， 种 是 可 以直 接 一 从 ｆｓ 动 ， 一种 是可 以将压 缩 的 内存 映像 文 件 ｌ ｈ启 ａ 另 从 ｆｓ ｌ ｈ中复 制 ， 压 到 Ｒ Ｍ， 从 Ｒ Ｍ 启 动 。 当 ａ 解 Ａ 再 Ａ
电源打 开时 ， 系统会 执行 ｆ ｓ 面 的启 动代 码 。这 ｌ ｈ里 ａ
６ 一 ６
ＤＩ Ｔ ＬＣＯＭＭＵ ＣＡ Ｉ ￣ ０ ２ ０ ＧＩＡ ＮＩ ＴＯＮ ２ １ ． ８
能 和具体 实 现都 比 Ｐ ｃ系统 复杂 得多 。
１ ２ 启 动流 程 ．
２ Ａ ｄｉ ｎ ｒ ｄ手 机 Ｂ ｏｌａ ｅ ｏ ｏｔ ｄ ｒ系统 设 计 ｏ
《BootLoader实验》课件
03
Bootloader实验步骤
编写引导程序
总词
编写引导程序是实验的第一步，需要使用汇 编语言或C语言编写引导程序代码。
详细描述
引导程序是用于加载操作系统的程序，需要 在计算机启动时运行。在实验中，学生需要 编写一个简单的引导程序，该程序可以在屏 幕上输出一些文本信息，并加载操作系统。
编译引导程序
安装ISO文件启动制作工具（ 如Etcher或 Win32DiskImager）
实验环境配置
01 配置虚拟机软件，设置正确的启动顺序和 启动方式
02 将U盘插入PC机，并设置正确的启动顺序 和启动方式
03
将ISO文件插入PC机，并设置正确的启动 顺序和启动方式
04
将硬盘映像写入硬盘，并设置正确的启动 顺序和启动方式
详细描述
Bootloader是在操作系统运行之前，由硬件或软件系统自动加载到主存储器中的一段小程序。它的主 要任务是初始化硬件设备、建立内存空间映射图，从而为操作系统的内核准备好正确的环境。
Bootloader的作用
总结词
系统启动的关键环节
详细描述
Bootloader是操作系统启动的关键环节，它负责在系统启动时加载并启动内核，同时为内核提供必要的运行环境 。此外，Bootloader还可以提供系统维护和修复等功能。
05
Bootloader实验问题与解决方案
常见问题汇总
启动引导问题
无法正常引导操作系统。
硬件接口问题
与硬件设备的通信异常。
内存访问问题
无法正确访问内存空间。
配置文件问题
配置文件丢失或配置错误。
问题解决方案
重新检查启动引导代码 ：确保引导程序正确加 载。
TMS320C6000系列二次Bootloader的设计与实(精)
TMS320C6000系列二次Bootloader的设计与实(精)TMS320C6000系列二次Bootloader的设计与实现,DSP,二次Bootloader,Flash存储器,中断向引言随着DSP(数字信号处理器)系统的广泛应用，其程序规模也随之不断扩大，使用芯片本身自带的Boot-loader 通过Flash存储器来引导DSP程序，往往受到程序大小和结构的制约，比如程序很大超过厂商固化boot的范围，再如中断向量表的不同位置对程序boot跳转的影响，等等，因此越来越需要更加灵活的引导方式。
系统上电后，引导程序将DSP的应用程序从该存储器引导到DSP应用板上的高速存储器(如内部SRAM、SDRAM等)中。
于Flash存储器具有引言随着DSP(数字信号处理器)系统的广泛应用，其程序规模也随之不断扩大，使用芯片本身自带的Boot-loader通过Flash存储器来引导DSP程序，往往受到程序大小和结构的制约，比如程序很大超过厂商固化boot的范围，再如中断向量表的不同位置对程序boot跳转的影响，等等，因此越来越需要更加灵活的引导方式。
系统上电后，引导程序将DSP的应用程序从该存储器引导到DSP应用板上的高速存储器(如内部SRAM、SDRAM等)中。
于Flash存储器具有电信号删除功能，且删除速度快，集成度高，因此已成为此种存储器的首选。
于Flash存储器的存取速度较慢，写入Flash存储器的程序将在系统上电时被DSP 装载到快速的存储器中运行，这个过程称为Boot loader。
不同的DSP有不同的引导方式。
以TI公司TMS320C6000系列芯片为例，自举方式有3种：无自举(No Boot)，CPU直接开始执行地址0处的指令；主机自举(Host Boot)，系统复位后主机通过CPU的HPI(主程序设计接口)初始化DSP的存储空间；ROM自举(ROM Boot)，DMA控制器从CEl空间复制固定长度程序的地址0处，然后从地址0处开始执行。
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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
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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