通常,Boot Loader是嚴(yán)重地依賴于硬件而實(shí)現(xiàn)的,特別是在嵌入式世界。盡管在嵌入式世界里建立一個(gè)通用的 Boot Loader幾乎是不可能的,但我們?nèi)匀豢梢詺w納出一些通用的概念來指導(dǎo)用戶特定的 Boot Loader設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
1. Boot Loader所支持的 CPU和嵌入式板
每種不同的 CPU體系結(jié)構(gòu)都有不同的Boot Loader。有些 Boot Loader也支持多種體系結(jié)構(gòu)的 CPU,比如 U-Boot就同時(shí)支持 ARM體系結(jié)構(gòu)和MIPS體系結(jié)構(gòu)。除了依賴于 CPU的體系結(jié)構(gòu)外,Boot Loader實(shí)際上也依賴于具體的嵌入式板級設(shè)備的配置。對于兩塊不同的嵌入式板而言,即使它們是基于同一種 CPU而構(gòu)建的,要想讓運(yùn)行在一塊板子上的 Boot Loader程序也能運(yùn)行在另一塊板子上,通常都還需要修改 Boot Loader的源程序。
2. Boot Loader的安裝媒介(Installation Medium)
系統(tǒng)加電或復(fù)位后,所有的CPU通常都從某個(gè)由 CPU制造商預(yù)先安排的地址上取指令。比如,基于 ARM7TDMI core的 CPU在復(fù)位時(shí)通常都從地址 0x00000000取它的第一條指令。而基于CPU構(gòu)建的嵌入式系統(tǒng)通常都有某種類型的固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備(比如:ROM、EEPROM或 FLASH等)被映射到這個(gè)預(yù)先安排的地址上。因此在系統(tǒng)加電后,CPU將首先執(zhí)行Boot Loader程序。
3. 用來控制 Boot Loader的設(shè)備或機(jī)制
主機(jī)和目標(biāo)機(jī)之間一般通過串口建立連接,Boot Loader軟件在執(zhí)行時(shí)通常會(huì)通過串口來進(jìn)行 I/O,比如:輸出打印信息到串口,從串口讀取用戶控制字符等。
4. Boot Loader的啟動(dòng)過程是單階段(Single Stage)還是多階段(Multi-Stage)
通常多階段的 Boot Loader能提供更為復(fù)雜的功能,以及更好的可移植性。從固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備上啟動(dòng)的 Boot Loader大多都是 2階段的啟動(dòng)過程,也即啟動(dòng)過程可以分為 stage 1和 stage 2兩部分。
5. Boot Loader的操作模式(Operation Mode)
大多數(shù) Boot Loader都包含兩種不同的操作模式:"啟動(dòng)加載"模式和"下載"模式。啟動(dòng)加載(Boot loading)模式也稱為"自主"(Autonomous)模式,即 Boot Loader從目標(biāo)機(jī)上的某個(gè)固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備上將操作系統(tǒng)加載到 RAM中運(yùn)行,整個(gè)過程并沒有用戶的介入。這種模式是 Boot Loader的正常工作模式。
簡述BootLoader的作用:
BootLoader是嵌入式系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的第一個(gè)程序,其主要作用是完成硬件設(shè)備的初始化以及啟動(dòng)操作系統(tǒng)的任務(wù)。BootLoader在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行,首要任務(wù)是進(jìn)行硬件設(shè)備的初始化。BootLoader負(fù)責(zé)從指定的存儲(chǔ)設(shè)備上加載和啟動(dòng)操作系統(tǒng)的核心代碼。BootLoader還具備一些其他的輔助功能,如提供用戶交互界面和檢查系統(tǒng)硬件的完整性等。
BootLoader是嵌入式系統(tǒng)啟動(dòng)過程中的關(guān)鍵部分,負(fù)責(zé)硬件設(shè)備的初始化和操作系統(tǒng)的啟動(dòng)任務(wù)。通過其工作,系統(tǒng)能夠正常啟動(dòng)并運(yùn)行,同時(shí)提供用戶交互界面和硬件完整性檢查等輔助功能,確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。Bootloader的作用關(guān)鍵在于它是硬件平臺(tái)的啟動(dòng)管理器,其運(yùn)行高度依賴特定硬件環(huán)境,因此需要針對不同的平臺(tái)進(jìn)行定制和移植。上電或系統(tǒng)復(fù)位時(shí),Bootloader是第一個(gè)被執(zhí)行的程序,負(fù)責(zé)引導(dǎo)后續(xù)的操作系統(tǒng)加載過程。簡而言之,Bootloader就像是嵌入式系統(tǒng)的守護(hù)者,負(fù)責(zé)初始化和引導(dǎo)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。