Bootloader启动过程分析及优化
bootloader原理
bootloader原理引言：在计算机系统中，bootloader（引导加载程序）是启动计算机操作系统的第一个程序。
它的主要作用是初始化系统硬件并加载操作系统内核，使计算机能够正常启动。
本文将详细介绍bootloader的原理和工作流程。
一、bootloader的作用bootloader是计算机启动过程中的重要组成部分，其作用主要有以下几个方面：1. 初始化硬件：bootloader负责初始化计算机系统的硬件设备，包括CPU、内存、外设等。
通过与硬件交互，确保系统能够正常运行。
2. 加载操作系统内核：bootloader从硬盘或其他存储设备中读取操作系统内核的镜像文件，并将其加载到内存中。
加载完成后，将控制权交给操作系统。
3. 提供启动选项：bootloader可以提供多个启动选项，允许用户选择不同的操作系统或系统配置。
这在多系统或多配置的计算机中尤为重要。
二、bootloader的工作流程1. 加电自检：当计算机加电时，CPU会首先执行自检程序，检测硬件设备是否正常工作。
自检完成后，将转移到bootloader程序上。
2. 加载bootloader：在计算机的硬盘或其他存储设备中，有一个固定的位置存放着bootloader程序。
CPU会通过读取存储设备上的引导扇区，将bootloader加载到内存中。
3. 初始化硬件：bootloader会初始化计算机的硬件设备，包括CPU、内存、硬盘、显示器等。
这些初始化操作是为了确保系统能够正常运行，并为操作系统的加载做好准备。
4. 加载操作系统内核：bootloader会从存储设备中读取操作系统内核的镜像文件，并将其加载到内存中的指定位置。
加载完成后，bootloader将控制权交给操作系统。
5. 启动操作系统：操作系统接管控制权后，会执行自己的初始化操作，并进入正常的工作状态。
至此，计算机的启动过程完成。
三、bootloader的实现方式bootloader的实现方式因计算机架构和操作系统而异。
stm32f030 bootloader 例程
主题：STM32F030 Bootloader 例程一、简介STM32F030是STMicroelectronics公司推出的一款32位ARM Cortex-M0内核的微控制器。
它具有丰富的外设，如GPIO、UART、SPI、I2C等，适用于各种嵌入式系统应用。
在嵌入式系统开发中，Bootloader是一个重要的组成部分，它能够实现固件的更新和管理，提高系统的灵活性和可靠性。
本文将介绍如何使用STM32F030的Bootloader例程进行固件升级。
二、准备工作在使用STM32F030的Bootloader例程之前，我们需要准备好以下工具和材料：1. STM32F030开发板2. USB转TTL串口模块3. ST-Link下载器4. 针对STM32F030系列的Bootloader例程源码三、下载和安装Bootloader例程源码1. 在STMicroelectronics官全球信息站下载针对STM32F030的Bootloader例程源码2. 将下载的源码解压缩到本地3. 打开Keil MDK-ARM开发环境，导入源码并进行编译四、烧录Bootloader程序1. 使用ST-Link下载器将编译好的Bootloader程序烧录到STM32F030开发板上2. 确保烧录成功后，通过串口工具连接USB转TTL串口模块到STM32F030的串口引脚上五、固件升级测试1. 将需要升级的固件通过串口工具上传到开发板2. 在Bootloader程序中编写相关代码来实现固件的升级和校验3. 运行Bootloader程序，进行固件升级测试六、总结通过本文的介绍，我们了解了如何使用STM32F030的Bootloader 例程进行固件升级。
在实际的嵌入式系统开发中，Bootloader的作用不仅局限于固件升级，还可以实现固件的管理和安全验证。
掌握Bootloader的开发和使用对于提高系统的稳定性和可靠性是非常重要的。
bootloader启动代码分析
bootloader启动代码分析1,bootloader（第一部分）主要完成以下工作：1，设置CPU工作模式；2，关闭中断；3，关闭Cache和Write buffer;4，初始化SDRAM，配置存储设备；5，复制FLASH中的代码和数据到SDRAM中；6，内存重映射，配置存储设备；7，把RM和ZI从LOAD ADDR 复制到execute ADDR.8，设置栈空间指针，跳转到C语言函数入口（启动代码第二部分）。
2,具体代码分析1，设置CPU工作模式MRS r0, cpsr#读取CPSR状态寄存器的值CPSR状态寄存器结构:BIC r0, r0, #MASK_MODE&定义值为0x0000003F，把MODE清零；ORR r0, r0, #MODE_SVC32&宏定义值为0x00000013，把MODE设置为SVC模式；ORR r0, r0, #I_BIT&宏定义值为0x80，关IRQ；ORR r0, r0, #F_BIT&宏定义值为0x40，关FIQ；MSR cpsr_c, r0&回写cpsr状态寄存器设置完CPSR后，状态寄存器中的值:2，关闭中断LDR r2, =ARM7_INTMASK& ARM7_INTMASK宏定义值为ASIC_BASE+0x4008，读取interrupt controller寄存器MVN r1, #0&FFFFFFFFSTR r1, [r2]&回写interrupt controller寄存器，之后寄存器的值为全1，既关闭所有的中断源；LDR r2, =ARM7_INTPEND&ARM7_INTPEND宏定义值为ASIC_BASE+0x4004，取interrupt pend 寄存器.MVN r1, #0 &FFFFFFFFSTR r1, [r2]&回写ARM7_INTPEND寄存器，之后寄存器的值为全1，既关闭所有的中断标志位；3，关闭Cache和Write bufferASIC_BASE宏定义值为0x03ff0000LDR r0, =ARM7_SYSCFG &宏定义值为ASIC_BASE+0x0000LDR r1, =0x87ffffA00X87ffffA0的二进制为 1000 0111 1111 1111 1111 1111 1010 0000 SE Must be set to zero.CE When set to '1', cache operations are enabled. 设置为0，将CACHE禁用。
uboot启动流程分析
uboot启动流程分析Uboot启动流程分析。
Uboot是一种常用的嵌入式系统启动加载程序，它的启动流程对于嵌入式系统的正常运行至关重要。
本文将对Uboot启动流程进行分析，以便更好地理解其工作原理。
首先，Uboot的启动流程可以分为以下几个步骤，Reset、初始化、设备初始化、加载内核。
接下来我们将逐一进行详细的分析。
Reset阶段是整个启动流程的起点，当系统上电或者复位时，CPU会跳转到Uboot的入口地址开始执行。
在这个阶段，Uboot会进行一些基本的硬件初始化工作，包括设置栈指针、初始化CPU寄存器等。
接着是初始化阶段，Uboot会进行一系列的初始化工作，包括初始化串口、初始化内存控制器、初始化时钟等。
这些初始化工作是为了确保系统能够正常地运行，并为后续的工作做好准备。
设备初始化阶段是Uboot启动流程中的一个重要环节，它包括对外设的初始化和检测。
在这个阶段，Uboot会初始化各种外设，如网卡、存储设备等，并对其进行检测，以确保它们能够正常工作。
最后一个阶段是加载内核，Uboot会从存储设备中加载操作系统的内核镜像到内存中，并跳转到内核的入口地址开始执行。
在这个过程中，Uboot会进行一些必要的设置，如传递启动参数给内核，并最终将控制权交给内核。
总的来说，Uboot的启动流程是一个非常重要的过程，它涉及到系统的硬件初始化、外设的初始化和内核的加载等工作。
只有当这些工作都顺利完成时，系统才能够正常地启动运行。
因此，对Uboot启动流程的深入理解对于嵌入式系统的开发和调试具有重要意义。
通过本文对Uboot启动流程的分析，相信读者对Uboot的工作原理有了更清晰的认识。
希望本文能够对大家有所帮助，谢谢阅读！。
BootLoader启动流程
目录 CONTENTS
2
1
问题的提出
2
系统启动顺序
3
启动流程的两个阶段
4
折线图绘制实例
5
总结与思考
问题的提出
3
在学习BootLoader时，我们会发现，最初始阶段的代码都是使用汇编语言编 写的，而后续的代码则会使用高级语言（通常是C语言）进行编写。这其中有 什么必然性吗？
启动流程的两个阶段
5
BootLoader的启动通常分为两个阶段： ➢ 依赖于处理器体系结构的代码，如处理器初始化代码等，通常都放在第一阶段。此 时内存还不能使用，处理器直接从ROM中获取指令，代码用汇编语言来实现。 ➢ 第二阶段则运行在内存中，通常用C语言来实现，以便实现复杂的功能，而且有更好 的可读性和可移植性。
启动流程的两个阶段
BootLoader启动第一阶段的工作如 下： ➢ 设置异常向量。 ➢ 设置处理器的速度、时钟频率及 中断控制寄存器。 ➢ 初始化内存控制器。 ➢ 将ROM中的程序拷贝到R拷贝AM中。 ➢ 将堆栈指针指向正确的内存地址。 ➢ 跳转到RAM中执行。
电源
时钟
异常向量表 BootLoader程序
操作系统映像的并 拷 贝
嵌 入 式
操作系统的入口地址
处
理
器
RAM
系统的启动顺序
电源 时钟 BootRom RAM
最小系统
Local Bus 内存总线
嵌 入 式 处 理 器
内存控 制器
4
外 围 设 备
地址数据总线
嵌入式系统中的内存控制器通常集成在嵌入式处理器中，在系统启动的时候，由于内存控 制器还没有进行正确的配置，此时内存是无法使用的。没有了内存，就不能进行高级语言 的函数调用，这就是系统的初始代码只能使用汇编语言的原因。
am335xu-boot启动过程分析
am335xu-boot启动过程分析 u-boot属于两阶段的bootloader，第⼀阶段的⽂件为 arch/arm/cpu/armv7/start.S 和 arch/arm/cpu/armv7/lowlevel_init.S，前者是平台相关的，后者是开发板相关的。
1. u-boot第⼀阶段代码分析 （1）硬件设备初始化 将CPU的⼯作模式设为管理模式（SVC）； 关闭中断； 禁⽤MMU,TLB ; 板级初始化； （2）为加载Bootloader的第⼆阶段代码准备RAM空间 加载u-boot.img，跳转到u-boot.img； 上述⼯作，也就是uboot-spl代码流程的核⼼。
代码如下：arch/arm/cpu/armv7/start.S1/*2 * the actual reset code3*/4reset:5 bl save_boot_params6/*7 * disable interrupts (FIQ and IRQ), also set the cpu to SVC32 mode,8 * except if in HYP mode already9*/10 mrs r0, cpsr11 and r1, r0, #0x1f @ mask mode bits12 teq r1, #0x1a @ test for HYP mode13 bicne r0, r0, #0x1f @ clear all mode bits14 orrne r0, r0, #0x13 @ set SVC mode15 orr r0, r0, #0xc0 @ disable FIQ and IRQ16 msr cpsr,r017@@ 以上通过设置CPSR寄存器⾥设置CPU为SVC模式，禁⽌中断18@@ 具体操作可以参考《[kernel 启动流程] （第⼆章）第⼀阶段之——设置SVC、关闭中断》的分析1920/* the mask ROM code should have PLL and others stable */21#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT22 bl cpu_init_cp1523@@ 调⽤cpu_init_cp15，初始化协处理器CP15,从⽽禁⽤MMU和TLB。
bootloader的工作流程
bootloader的工作流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor.I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!深入理解Bootloader的工作流程Bootloader是计算机系统启动过程中的重要组成部分，它是操作系统加载前的第一段运行代码，负责初始化硬件设备和加载操作系统。
bootloader工作原理
bootloader工作原理一、引言在计算机系统中，bootloader（引导加载程序）是启动计算机系统的第一个程序，它负责初始化硬件设备、加载操作系统内核，并将控制权交给操作系统。
本文将深入探讨bootloader的工作原理，包括引导过程、启动流程、主要功能等。
二、引导过程引导过程是计算机系统启动的第一个阶段，它从系统上电开始，直到操作系统内核加载完毕。
下面是引导过程的详细步骤：1.上电自检（Power-On Self-Test, POST）：计算机硬件进行自检，检查硬件是否正常工作。
2.加载BIOS：计算机启动时会加载基本输入输出系统（BIOS），BIOS是计算机硬件和操作系统之间的桥梁。
3.寻找可引导设备：BIOS会根据预设的启动设备顺序（如硬盘、光盘、USB等）寻找可引导设备。
4.加载bootloader：一旦找到可引导设备，BIOS会将控制权交给该设备上的bootloader。
5.bootloader初始化：bootloader会初始化计算机硬件设备，如显示器、键盘等。
6.加载操作系统内核：bootloader会从磁盘或网络中加载操作系统内核到内存中。
7.跳转到操作系统内核：一旦操作系统内核加载完毕，bootloader会将控制权转交给内核，操作系统开始执行。
三、启动流程bootloader的启动流程可以分为三个阶段：主引导程序（Master Boot Record, MBR）、可加载程序（Loader Program）和操作系统内核。
下面详细介绍每个阶段的功能和流程：1. 主引导程序（MBR）MBR是位于硬盘的第一个扇区（512字节），它包含了主引导记录、分区表和结束标志。
主引导记录（Master Boot Record）占446字节，其中包含了bootloader 的代码。
分区表（Partition Table）占64字节，记录了硬盘的分区信息。
结束标志（Boot Signature）占2字节，用于标识MBR的结束。
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海同科技Bootloader启动过程分析及优化发布版本 1.0发布日期2010-12-17发布单位海同科技研发部文档类型设计文档修改记录版本号修改时间修改原因修改内容作者审核批准版本号修改时间修改原因修改内容作者审核批准目录1.介绍 (4)2.BOOTLOADER启动流程 (4)2.1CPU/S3C64XX/START.S (5)2.2LIB_ARM/BOARD.C (7)2.3初始化函数序列INIT_SEQUENCE[]. (9)3.U-BOOT的主要数据结构 (10)3.1GD 全局数据变量指针，它保存了U-BOOT运行需要的全局数据，类型定义： (10)3.2BD 板子数据指针，板子很多重要的参数。
类型定义如下： (11)3.3环境变量指针，ENV_T *ENV_PTR =(ENV_T *)(&ENVIRONMENT[0]);(COMMON/E NV_NAND.C) (11)3.4设备相关： (11)3.5命令结构体类型定义：INCLUDE/COMMAND.H (12)4.优化BOOTLOADER启动时间 (13)4.1去除各部分的打印信息 (13)4.2修改LIB_GENERIC/STRING.C中的MEMCPY函数 (13)4.3在BOOTLODER的命令行中设置环境变量 (14)5.优化过后的启动时间 (14)6.附：各打印函数路径： (14)1. 介绍本文主要简单分析bootloader启动流程及优化启动。
（以Mini6410为例）2. Bootloader启动流程Bootloader启动流程图从链接脚本文件board/Samsung/Mini6410/u-boot.lds中可以找到代码的起始: .text :{cpu/s3c64xx/start.o (.text)cpu/s3c64xx/s3c6410/cpu_init.o (.text)cpu/s3c64xx/onenand_cp.o (.text)cpu/s3c64xx/nand_cp.o (.text)cpu/s3c64xx/movi.o (.text)*(.text)lib_arm/div0.o}……从中知道程序的入口点是_start,定位于cpu/s3c64xx/start.S。
2.1cpu/s3c64xx/start.S.globl _start_start: b reset // u-boot 的主入口，跳入后面的resetldrldrpc, _software_interruptldr pc, _prefetch_abortldr pc, _data_abortldr pc, _not_usedldr pc, _irq //中断向量 ldr pc, _fiq //中断向量_undefined_instruction:.word undefined_instruction_software_interrupt:.word software_interrupt_prefetch_abort:.word prefetch_abort _data_abort:.word data_abort _not_used:.word not_used _irq:.word irq _fiq:.word fiq _pad:.word 0x12345678 /* now 16*4=64 */ .global _end_vect _end_vect:.balignl 16,0xdeadbeef……reset : //复位启动子程序 /** set the cpu to SVC32 mode*/mrs r0,cpsrbic r0,r0,#0x1f orr r0,r0,#0xd3 msr cpsr,r0……cpu_init_crit: /***/mov r0, #0mcr mcr/* * */ mrc bic …/**/ bl …..……(relocate )ldr r0, =0xff000fffbic r1, pc, r0ldr bic r2, r2, r0cmp r1, r2beq after_copy#ifdef CONFIG_BOOT_NOR /* relocate U-Boot to RAM */ adr r0, _start /* r0 <- current position of code */ ……nor_copy_loop:ldmia r0!, {r3-r10} stmia r1!, {r3-r10} /* copy to target address [r1] */ cmp r0, r2 /* until source end addreee [r2] */ ble nor_copy_loop b after_copy #endifafter_copy: ……stack_setup:#ifdef CONFIG_MEMORY_UPPER_CODE ldr sp, =(CFG_UBOOT_BASE + CFG_UBOOT_SIZE - 0xc) #else ldr r0, _TEXT_BASE /* upper 128 KiB: relocated uboot */ sub r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN /* malloc area */ sub r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* bdinfo */ #ifdef CONFIG_USE_IRQ sub r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ) #endif sub sp, r0, #12 /* leave 3 words for abort-stack */#endifclear_bss: ldr r0, _bss_startldr r1, _bss_end mov r2, #0x00000000 clbss_l: str r2, [r0] /* clear loop... */ add r0, r0, #4cmp r0, r1ble clbss_lldr pc, _start_armboot_start_armboot: .word start_armboot 跳入第二阶段的C 代码入口_start_armboot2.2lib_arm/board.cvoid start_armboot (void) {//全局数据变量指针gd 占用r8。
DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;/* 给全局数据变量gd安排空间 */gd = (gd_t*)(_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN - sizeof(gd_t));memset ((void*)gd, 0, sizeof (gd_t));/*给板子数据变量gd->bd安排空间 */gd->bd = (bd_t*)((char*)gd - sizeof(bd_t));memset (gd->bd, 0, sizeof (bd_t));monitor_flash_len = _bss_start - _armboot_start; //取U-boot的长度。
for (init_fnc_ptr = init_sequence; *init_fnc_ptr; ++init_fnc_ptr) {if ((*init_fnc_ptr)() != 0) {hang ();}} //初始化循环，init_sequence是一个初始化函数集的指针数组#ifndef CFG_NO_FLASH/* configure available FLASH banks */size = flash_init (); //配置可用的flash。
display_flash_config (size);#endif /* CFG_NO_FLASH */#ifdef CONFIG_MEMORY_UPPER_CODE /* by scsuh */mem_malloc_init (CFG_UBOOT_BASE + CFG_UBOOT_SIZE - CFG_MALLOC_LEN - CFG_STACK_SIZE);#elsemem_malloc_init (_armboot_start - CFG_MALLOC_LEN); //内存分配初始化#endifputs ("NAND: ");nand_init(); //Nand初始化/* initialize environment */env_relocate (); //配置环境变量，重新定位。
…devices_init (); //获取列表中的设备，初始化等。
jumptable_init (); //跳转表初始化/* enable exceptions */enable_interrupts (); //使能中断处理console_init_r (); //串口输出初始化/* Initialize from environment */if ((s = getenv ("loadaddr")) != NULL) {load_addr = simple_strtoul (s, NULL, 16);} //通过环境变量初始化/* main_loop() can return to retry autoboot, if so just run it again. */for (;;) {main_loop (); //主循环，处理命令 common/main.c {2.3 初始化函数序列init_sequence[].init_sequence[]数组保存着基本的初始化函数指针。
这些函数名称和实现的程序文件在下列注释中。
init_fnc_t *init_sequence[] = {cpu_init, /*基本的处理器相关配置—cpu/s3c64xx/s3c6410/cpu.c */ 分配IRQ,FIQ栈底地址。
board_init, /*基本的板级相关配置—board/samsung/mini6410.c */ 设置PLL时钟，GPIO，使能I/D cache.设置bd信息：gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_MINI6410;interrupt_init, /* 初始化中断—cpu/s3c64xx/interrupt.c */初始化Mini6410的timer，使其能够自动装载计数值，恒定的产生时间中断信号env_init, /* 初始化环境变量—common/Env_nand.c */指定环境区的地址。