嵌入式系统设计实验告--BootLoader-移植实验
学院
嵌入式系统设计实验报告
（20 13 - 20 14第 2学期）
专业：
实验项目： BootLoader 移植实验
实验时间： 2014 年 5 月 19 日实验成员：
__________________________________ __________________________________ 指导老师：
电子信息与电气工程系
2014年4月制
实验三 BootLoader移植实验
一、实验目的
1、熟悉Bootloader工作原理。
2、了解U-Boot的代码结构。
3、掌握U-Boot移植过程。
二、实验容
本实验熟悉Bootloader工作原理，了解U-Boot源码结构，基于S3C2440处理器，完成U-Boot移植，并在目标开发板上测试通过。
三、实验设备
硬件：1、pc机
2、FriendlyARM开发套件即MIRCO2440核心板
软件：1、虚拟机（VMware）
2、U-Boot源码（u-boot-2011.03.tar）
四、实验过程
1、Micro2440 配置
在mini2440/micro2440 上的移植准备工作，我们仍然将开发板文件建立在board/samsung 下，
2、配置时出现错误，字体要修改，复制粘贴的时候出现的错误，有的地方有中文，去掉就
行了。
3、编译完成失败，只有上网查找错误，最后解决了错误。
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4、编译完成后将u-boot.bin 下载到SDRAM 的0x33f80000 地址处，u-boot 已经能在RAM
中运行。
二、支持 DM9000
1、编译完成后将u-boot.bin 下载到SDRAM 的0x33f80000 地址处。
三、支持核启动
1、编译完成后将u-boot.bin 下载到SDRAM 的0x33f80000 地址处。
四、支持 Nand Flash
1、编译完成后将u-boot.bin 下载到SDRAM 的0x33f80000 地址处。
五、实验小结
本实验需要熟悉Bootloader工作原理，了解U-Boot源码结构，基于S3C2440处理器，完成U-Boot移植，并在目标开发板上测试通过，首先可以看到实验指导书上的介绍，了解U-Boot的移植。
开始主要是利用U-Boot源码（u-boot-2011.03.tar）进行配置，建立Micro2440 配置、在 RAM 中运行、支持 DM9000、支持核启动、支持 Nand Flash、支持 yaffs 下载、支持 Nand Flash 启动等配置。
本次实验中虽然不要我们自己编写程序。
但是对于初学者的我们还是有点难度的，主要是时间限制，所以实验都是在课下完成的。
但是这样我们学习的更加深刻。
有充足的时间去消化这些知识。
当然我们也基本完成了主要的移植，学会了最基本的思想，希望接下来的实验我们仍然可以很好的完成。
六、思考题
1、Bootloader的结构分两部分，简述各部分的功能。
（1）OEM startup code
这部分代码是在BootLoader中最先被执行的。
它的主要功能是初始化最小围的硬件设备，比如设置CPU工作频率、关闭看门狗、设置cache、设置RAM的刷新率、填写存控制寄存器（通知CPU有效的数据总线引脚数）等。
由于系统刚刚启动，不适合使用复杂的高级语言，
因此这部分代码主要由汇编程序完成。
在汇编程序段设置完堆栈后，就跳转到C语言的Main 函数入口（位于<PLATNAME>/eboot/main.c）；
（2）Main code
这部分代码由C语言实现，是BLCOMMON代码的一部分，它可以用来执行比较复杂的操作。
比如检测存和Flash的有效性、检测外部设备接口、检测串口并且向已经连接的主机发送调试信息、通过串口等待命令、启动网络接口、建立存映射等汇编无法完成的工作。
2、ARM常用的Bootloader程序有哪些？简要说明。
嵌入式Linux系统中常用的Bootloader引导程序有U-Boot，redboot，blob和vivi等，其中U-Boot遵循GPL条款的开放源码项目，功能最为强大；U-Boot对PowerPC系列处理器支持最丰富，同时还支持MIPS，x86，ARM，Nios，XScale等诸多常用系列的处理器。
1）U-Boot：全称Universal Boot Loader，是遵循GPL条款的开放源码项目。
从FADSROM、8xxROM、PPCBOOT逐步发展演化而来。
其源码目录、编译形式与Linux核很相似，事实上，不少U-Boot源码就是相应的Linux核源程序的简化，尤其是一些设备的驱动程序，这从U-Boot源码的注释中能体现这一点。
2）Redboot是在ECOS的基础上剥离出来的，继承了ECOS的简洁、轻巧、可灵活配置、稳定可靠等品质优点。
它可以使用X-modem或Y-modem协议经由串口下载，也可以经由以太网口通过BOOTP/DHCP服务获得IP参数，使用TFTP方式下载程序映像文件，常用于调试支持和系统初始化（Flash下载更新和网络启动）。
3）Blob功能比较齐全，代码较少，比较适合做修改移植，用来引导Liunx，目前大部分S3C44B0板都用Blob修改移植后来加载uClinux。
4）vivi是国mizi 公司开发的bootloader, 适用于ARM9处理器。
Vivi有两种工作模式：启动加载模式和下载模式。
启动加载模式可以在一段时间后（这个时间可更改）自行启动linux核，这是vivi的默认模式。
在下载模式下，vivi为用户提供一个命令行接口，通过接口可以使用vivi提供的一些命令
3、简述u-boot的启动的两部分流程。
从固态存储设备上启动的Boot Loader 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。
在stage1 阶段，通常将完成以下工作（以执行的先后为顺序）：
1. 硬件设备初始化，通常只初始化的最基本的设备，如存控制器、串口等设备
2. 为加载 Boot Loader的 stage2 准备存空间
3. 复制Boot Loader 的stage2 到存空间中
4. 设置堆栈
5. 跳转至 stage2 的入口点
Boot Loader 的stage 2 通常包括以下步骤：
1. 初始化本阶段要使用到的硬件设备，如以太网、USB等
2. 检测系统存的映射
3. 将核映像和根文件系统映像从固体存储器Flash 等上读到存空间中
4. 设置核启动参数
5. 启动核。
实验一 Bootloader的设计与移植实验讲义
实验一
BootLoader 的设计与移植
东南大学嵌入式工程中心 2011-08
当完成用户程序的编译并下载到目标板上运行时，总是要首先进行存储器的映射，然后 通过 ADS（或 SDT）调试环境下载，显然，这个过程对普通用户来说显得特别烦琐，然而， 要在裸板（没有任何程序的系统板）上调试运行程序，也只能采用这种方法。如果能在用户 设计的系统板上烧写一段 BootLoader 程序，就可以将该过程屏蔽起来，让用户通过一些简 单的操作，就可完成程序的下载、调试等工作，这就是我们要在裸板设计与移植 BootLoader 的原因与意义所在。
由于时间关系，移植的是华邦开发板上自带的BootLoader，这样就不需要对硬件平台 的初始化工程进行修改。 1、 Bootloader 的下载 方法一： A、 建立超级终端。打开开始菜单/附件/通讯/超级终端，建立一个终端。名字自拟，选择连
接时使用 com1，确定。然后选择每秒位数 115200，数据位 8，停止位 1，其它选择无。 B、上电后按下“ESC”键进入 bootloader 调试模式
这在我们这短短的时间内是很难做到的，所以实验中对 Bootloader 只进行简单的修改比如说 进入 Debug 模式的等待时间，在载入过程中控制 LED 闪亮等等。整个过程我们主要修改 Bootloader.mcp 中的 Command.c 文件.（修改时注意，不要将 Bootloader 等待时间设置过长； 编写好程序之后，务必严格进行逻辑检查，不要出现死循环！！！否则后果很严重）
负责以以太网接口向 flash 里面固化程序
Shell.mcp
BootLoader 里面 shell 命令的解析
zlib.mcp
《BootLoader实验》PPT课件
a
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bootloader的命令結構介紹
struct {
void (*fun)(void);
char *tip;
}CmdTip[] = {
{tftp_down,
"tftp download"},
download file"},
{NandWrite, "Write Nand flash with
1 : Write Nand flash with download file
2 : Updata Bootloader with download file
3 : boot uClinux
說明
功能1：利用TFTP網路傳輸程式,包括Linux內核和隻檔案系統 功能2：將下載的程式燒寫到NAND FLASH相應的分區中 功能3：bootloader的自我更新，bootloader主要保存在Nor Flash
void tftp_down(void)
{
printf("Now download file from net to 0x%x...\n", DOWNLOAD_ADDR);
eth_init();
//乙太網路硬體初始化
arp_init();
download_len=-1;
download_addr=DOWNLOAD_ADDR;
ldr
r0,=WTCON ;watch dog disable
ldr
r1,=0x0
str
r1,[r0]
ldr ldr str
r0,=INTMSK r1,=0xffffffff ;all interrupt disable r1,[r0]
嵌入式系统设计实验告--BootLoader移植实验
合肥学院嵌入式系统设计实验报告（20 13 - 20 14 第 2 学期）专业：实验项目：BootLoader移植实验实验时间：2014年5月19日实验成员：____________________________________________________________________指导老师：电子信息与电气工程系2014 年 4 月制实验三BootLoader 移植实验一、实验目的1、熟悉 Bootloader 工作原理。
2、了解 U-Boot 的代码结构。
3、掌握 U-Boot 移植过程。
二、实验内容本实验熟悉 Bootloader 工作原理，了解 U-Boot 源码结构，基于 S3C2440 处理器，完成 U-Boot 移植，并在目标开发板上测试通过。
三、实验设备硬件： 1、 pc 机2、 FriendlyARM开发套件即MIRCO2440 核心板软件： 1、虚拟机（ VMware ）2、U-Boot 源码（ u-boot-2011.03.tar ）四、实验过程1、 Micro2440配置在mini2440/micro2440上的移植准备工作，我们仍然将开发板文件建立在board/samsung 下，2、配置时出现错误，字体要修改，复制粘贴的时候出现的错误，有的地方有中文，去掉就行了。
3、编译完成失败，只有上网查找错误，最后解决了错误。
11124、编译完成后将u-boot.bin下载到SDRAM的 0x33f80000地址处， u-boot已经能在RAM中运行。
二、支持DM90001、编译完成后将u-boot.bin下载到SDRAM的0x33f80000地址处。
三、支持内核启动1、编译完成后将u-boot.bin下载到SDRAM的0x33f80000地址处。
四、支持Nand Flash1、编译完成后将u-boot.bin下载到SDRAM的0x33f80000地址处。
五、实验小结本实验需要熟悉Bootloader 工作原理，了解U-Boot 源码结构，基于S3C2440 处理器，完成 U-Boot 移植，并在目标开发板上测试通过，首先可以看到实验指导书上的介绍，了解U-Boot 的移植。
嵌入式实习报告（共5篇）
嵌入式实习报告（共5篇）第一篇：嵌入式实习报告一、嵌入式系统开发与应用概述在今日，嵌入式ARM 技术已经成为了一门比较热门的学科，无论是在电子类的什么领域，你都可以看到嵌入式ARM 的影子。
如果你还停留在单片机级别的学习，那么实际上你已经落下时代脚步了，ARM 嵌入式技术正以几何的倍数高速发展，它几乎渗透到了几乎你所想到的领域。
本章节就是将你领入ARM 的学习大门，开始嵌入式开发之旅。
以嵌入式计算机为技术核心的嵌入式系统是继网络技术之后，又一个IT领域新的技术发展方向。
由于嵌入式系统具有体积小、性能强、功耗低、可靠性高以及面向行业具体应用等突出特征，目前已经广泛地应用于军事国防、消费电子、信息家电、网络通信、工业控制等各个领域。
嵌入式的广泛应用可以说是无所不在。
嵌入式微处理器技术的基础是通用计算机技术。
现在许多嵌入式处理器也是从早期的PC 机的应用发展演化过来的，如早期PC 诸如TRS-80、Apple II 和所用的Z80 和6502 处理器，至今仍为低端的嵌入式应用。
在应用中，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。
嵌入式处理器目前主要有Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM 等系列。
在早期实际的嵌入式应用中，芯片选择时往往以某一种微处理器内核为核心，在芯片内部集成必要的ROM/EPROM/Flash/EEPROM、SRAM、接口总线及总线控制逻辑、定时/计数器、WatchDog、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A 等各种必要的功能和外设。
二、实习设备硬件：Embest EduKit-IV实验平台、ULINK2仿真器套件、PC机软件：μVision IDE for ARM集成开发环境、Windows 98/2000/NT/XP三、实习目的1.初步掌握液晶屏的使用及其电路设计方法；掌握S3C2410X处理器的LCD控制器的使用；掌握通过任务调用的方法把液晶显示函数添加到uC/OS-II中；通过实验掌握液晶显示文本及图形的方法与程序设计。
嵌入式系统实验报告(华中科技大学)
课程实验报告实验名称：嵌入式系统实验专业班级：计算机科学与技术x班学号：Ux姓名：x合作者：x实验时间：xxxx年xx月xx日计算机科学与技术学院试验一：bootloader (ads、引导)一、实验任务1、熟悉ADS 1.2开发工具创建、编译、下载、调试工程2、串口通讯串口控制器初始化、收/发数据3、配置主机端的nfs服务器配置主机端的nfs服务器，以连接linux核心4、下载并运行linux核心使用自己的串口程序下载并运行linux核心二、实验内容编写串口接收数据函数编写串口发送数据函数学习ads、jtag调试、flash烧写打印菜单，等待用户输入下载并运行linux核心配置主机的nfs服务器，与linux核心连接三、实验步骤1.编写串口接收数据函数编写串口发送数据函数修改bootloader：菜单、串口收发、命令行；接收串口数据并做相应处理：while(1){打印菜单并等待用户输入;switch(ch) //根据用户输入做相应处理{case '1':imgsize=xmodem_receive((char *)KERNEL_BASE, MAX_KERNEL_SIZE);if(imgsize==0) //下载出错;else //下载成功;break;case '3':nand_read((unsigned char *)KERNEL_BASE, 0x00030000, 4*1024*1024);case '2':BootKernel(); //这里是不会返回的，否则出错;break;default:break;}}Bootloader的main()函数打印菜单：int main(void){ARMTargetInit(); //目标板初始化;//接收用户命令，传递linux核心；Uart_puts("Menu:\n\r");Uart_puts("1.Load kernel via Xmodem;\n\r");Uart_puts("2.Boot linux; \n\r");Uart_puts("3.Load kernel from flash and boot; \n\r");Uart_puts("Make your choice.\n\r");do{ch=Uart_getc();}while(ch!='1' && ch!='2' && ch!='3');return 0;}串口读写：void Uart_putc(char c){while(!SERIAL_WRITE_READY());((UTXH0) = (c));}unsigned char Uart_getc( ){while(!SERIAL_CHAR_READY());return URXH0;}2.使用ads1.2编译bootloader；3.使用uarmjtag下载、调试bootloader；4.使用axd查看变量、内存，单步跟踪；5.配置超级终端，与bootloader通讯；6.配置nfs；编辑/etc/export文件：/home/arm_os/filesystem/rootfs 目标板ip(rw,sync)/home/arm_os/filesystem/rootfs 主机ip(rw,sync)启动nfs服务器：/etc/init.d/nfs restart测试nfs服务器是否正常运行：mount 主机ip:/home/arm_os/filesystem/rootfs /mnt7.以root用户启动cutecom，将cutecom配置改为115200 bps，8位，1位停止位，无校验，xmodem，no line end；8.使用bootloader重新下载Linux核心映像，启动核心运行后，察看是否成功加载nfs上的root文件系统；9.启动Linux核心运行，察看结果；10.linux核心能够运行到加载root步骤，说明bootloader正常运行；11.将bootloader烧写到flash中，重启目标板电源，察看bootloader是否烧写正常，下载核心测试；目标板linux系统正常运行到命令行模式下，能够正常输入linux命令，说明实验成功。
实验二BootLoader移植(下)
实验内容二—BootLoader移植一、实验目的简单地说，BootLoader就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。
通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。
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CPU也会内嵌一段短小的启动程序），因此整个系统的加载启动任务就完全由BootLoader来完成。
比如在一个基于ARM7TDMI core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是嵌入式系统上电之后，操作系统内核运行之前执行的一段程序，主要负责载入内核。
利用上次实验制作的交叉编译工具为目标机编译一个U-boot，然后烧写到实验箱中，为后面的系统移植和嵌入式程序的编译做基础。
二、实验内容把编译好的u-boot烧写到arm开发箱中并熟练使用u-boot命令。
三、实验步骤烧写U-BootU-Boot编译完成之后，就可以将u-boot目录下的u-boot.bin 烧写到目标机的NandFlash中。
u-boot.bin的烧写需要使用一个硬件烧录装置，例如Flash 烧录器或JTAG仿真器。
Super-ARM实验箱的U-Boot烧写，在WINDOWS下进行，依赖第3章中所安装的ADS开发环境，过程如下：（1）用Super-ARM实验箱中配置的并口线将PC 机并口（DB25 口）与仿真器Probe ICE 的DB25口连接；用20Pin扁平电缆线将仿真器Probe ICE 的ARM-JTAG 口与实验箱的JTAG 口相连接。
打开系统电源。
（2）运行Multi-ICE Server（3）将本章附件中名为“u-boot烧写”的文件夹复制到PC机的某个目录下，将新编译成功的u-boot.bin拷贝到该目录下。
嵌入式系统BootLoader的设
BootLoader的安装媒介
系统加电或复位后，所有的CPU通常都从CPU制造商预先 安排的地址上取指令。
基于ARM7TDMI Core的嵌入式系统中，系统在上电或 复位时是从0x00000000地址开始取第一条指令执行，而 在这个地址处安排的通常就是系统的BootLoader程序。
嵌入式系统通常都有某种类型的固态存储设备(比如： ROM、EPROM或FLASH等)被安排这个起始地址上用来 存放BootLoader程序。
因此，为嵌入式系统建立一个通用的BootLoader是很困 难的。尽管如此，我们仍然可以对BootLoader（尤其是 基于同种Core的微处理器）归纳出一些通用的概念和设 计思路，用来指导用户特定的BootLoader设计与实现。
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BootLoader的启动过程
为了增加BootLoader的通用性和可移植性，本文把启动 过程分为phasel和phase2两个阶段。
转移指令 LDR PC,=FIQHandler LDR PC,=IRQHandler NOP LDR PC,=DabortHandler LDR PC,=PabortHandler LDR PC,=SWIHandler LDR PC,=UndefHandler B ResetHandler
① 设置中断向量表
1
设置
中断向量表
2
最小硬件 初始化
RTOS运行环境
3
初始化
最 小 启 动 phase1 代 码
中断向量表放在上电后映射在从 0x00000000开始的8*4个字节的连续存储 空间中，其作用是指定了各种异常中断 处理程序的入口地址。
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嵌入式系统的初始化流程（2）
硬件初始化阶段
第4章嵌入式系统的BootLoader技术
XSBASE255> boot XSBASE255> boot 0 200 XSBASE255> boot 0xa0008000 0 200
X-HYPER255> tftp zImage kernel X-HYPER255> tftp zImage 0xa0000000
第4章嵌入式系统的BootLoader技术
Usage Description Arguments
Example
Flash [loader/kernel/root/ramdisk] Flash [dest] [src] [len]
贝到 RAM 空间时的系统内存布局，如下 图：
第4章嵌入式系统的BootLoader技术
第4章嵌入式系统的BootLoader技术
2.2 Boot Loader阶段2介绍
l 1）初始化本阶段要使用到的硬件设备
l 初始化至少一个串口，以便和终端用户进行 I/O输出信息
l 初始化计时器等
第4章嵌入式系统的BootLoader技术
第4章嵌入式系统的BootLoader技术
实验一 Boot Loader应用实验（1）
l 烧写XsBase255的BootLoader
l 编译生成XsBase255专用的JTAG程序 Jflash-XSBase255
l 编译生成XSBase的Boot Loader x-boot255 l 正确连线 l 利用JTAG烧写BootLoader
第4章嵌入式系统的BootLoader技术
嵌入式系统设计-BootLoader
u32 size; /*the byte number of the memory region*/
int
used;
}memory_area_t;
Boot Loader划分
• 大多数Boot Loader 都分为stage1 和stage2
两大部分。依赖于CPU 体系结构的代码， 比如设备初始化代码等，通常都放在stage1 中，而且通常都用汇编语言来实现，以达 到短小精悍的目的。而stage2 则通常用C语 言来实现，这样可以实现给复杂的功能， 而且代码会具有更好的可读性和可移植性。
好准备。
跳转到 stage2 的 C 入口点
Stage2
• 通常包括以下步骤(以执行的先后顺序)：
– 初始化本阶段要使用到的硬件设备。 – 检测系统内存映射(memory map)。 – 将kernel 映像和根文件系统映像从flash 上读到
RAM 空间中。 – 为内核设置启动参数。 – 调用内核。
来作为 main() 函数的外部包裹(external wrapper)
• 用汇编语言写一段trampoline 小程序，并
将这段 trampoline 小程序来作为 stage2 可执行映象的执行入口点。
• 在 trampoline 汇编小程序中用 CPU 跳转
指令跳入 main() 函数中去执行；
60KB 4KB 704KB 1280KB
Bootloader空间结构划分
控制Boot Loader 的设备或机制
• 主机和目标机之间一般通过串口建立连接，
Boot Loader 软件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
Boot Loader 的操作模式
基于嵌入式ARM的Bootloader研究与实现
三、Bootloader的研究进展开嵌 入式ARM系统的Bootloader研究 与实现
三、Bootloader的研究进展开嵌入式ARM系统的Bootloader研究与 实现
嵌入式ARM系统在许多领域得到广泛应用，如工业控制、智能家居、通信设备 等。在这些应用场景中，Bootloader的作用不言而喻。本次演示将深入探讨嵌入 式ARM系统的Bootloader研究与实现。
内存管理模块主要负责内存的映射和保护工作。为了实现通用性，我们可以 采用内存分页和分段的技术来实现内存管理。通过将内存分为不同的段或页，我 们可以实现对内存的灵活管理。例如，我们可以将系统程序代码映射到 0x~0x0FFFFFFF的空间，将数据映射到0x~0x1FFFFFFF的空间等。
4、异常处理模块
一、Bootloader的启动过程
5、将引导程序加载到内存中，并跳转到该执行。
二、Bootloader的实现方法
二、Bootloader的实现方法
1、汇编语言实现：由于Bootloader需要直接与硬件打交道，因此通常使用 汇编语言实现。常用的汇编语言有ARM汇编和Keil汇编。
二、Bootloader的实现方法
基于嵌入式ARM的 Bootloader研究与实现
目录
01 一、Bootloader的 启动过程
03 三、Bootloader的 研究进展开嵌入式 ARM系统
02 二、Bootloader的 实现方法
04 参考内容
嵌入式ARM系统的Bootloader研 究与实现
嵌入式ARM系统的Bootloader研究与实现
三、通用Bootloader的实现
为了进一步实现通用的Bootloader，我们还需要使用一种可扩展的程序设计 方法。该方法允许我们在不更改程序代码的前提下，通过添加不同的模块来实现 不同的功能。例如，我们可以添加一个网络模块来实现从网络启动的功能；我们 也可以添加一个USB模块来实现从USB设备启动的功能。