嵌入式系统引导程序
嵌入式启动流程 汇编代码解析
嵌入式启动流程：汇编代码解析1.加载引导程序嵌入式系统在加电后，第一个执行的程序通常是引导程序（Bootloader）。
它负责从存储设备中加载并执行后续的程序。
引导程序通常在启动时进行硬件设备的自检，然后从特定的存储位置（如闪存或RAM）加载后续程序。
引导程序通常使用汇编语言编写，因为它需要在硬件级别进行操作。
它负责初始化CPU、内存、硬盘等硬件设备，并确保系统环境满足后续程序的要求。
2.初始化硬件设备在引导程序之后，接下来的任务是初始化硬件设备。
这包括初始化CPU、内存、硬盘、显示器等设备。
初始化硬件设备的过程包括设置设备的寄存器、配置设备的接口等。
在这个过程中，硬件设备被配置为适合后续程序运行的状态。
3.设置内存管理器在硬件设备初始化完成后，接下来需要设置内存管理器。
内存管理器负责管理系统的内存资源，包括内存的分配、释放和保护。
内存管理器通常由操作系统内核提供，因此在加载操作系统内核之前，需要先初始化内存管理器。
4.加载操作系统内核在内存管理器初始化完成后，可以加载操作系统内核。
操作系统内核是系统的核心部分，负责管理系统资源、调度应用程序的运行等。
操作系统内核通常被压缩并保存在存储设备中，因此需要先解压缩并加载到内存中。
然后，内核会进行自身的初始化，包括设置系统时钟、配置设备驱动等。
5.启动内核并初始化系统服务在操作系统内核加载并初始化完成后，可以启动内核并初始化系统服务。
系统服务是指为应用程序提供支持的底层服务，如文件系统、网络服务等。
启动内核后，会执行一系列的系统初始化过程，包括设置系统环境变量、加载系统服务等。
这些过程完成后，系统就可以接受应用程序的请求并为其提供服务。
6.加载文件系统和应用程序在系统服务初始化完成后，可以加载文件系统和应用程序。
文件系统是存储和管理文件数据的系统，应用程序则是为用户提供服务的程序。
文件系统通常被加载到内存中，并初始化为可用的状态。
然后，可以按需加载应用程序到内存中并执行。
fbl flash bootloader 概念
题目：深入了解FBL Flash Bootloader概念与应用一、FBL Flash Bootloader概念FBL Flash Bootloader是指用于嵌入式系统中的引导加载程序，它的主要作用是加载操作系统内核到内存，并启动操作系统。
FBL Flash Bootloader通常运行在系统上电后的第一个程序，它负责对硬件进行初始化和配置，然后加载操作系统。
1.1 FBL Flash Bootloader的功能FBL Flash Bootloader具有以下主要功能：- 初始化硬件：FBL Flash Bootloader首先负责对系统中的硬件进行初始化，包括处理器、内存、外设等设备的初始化工作。
- 加载内核：FBL Flash Bootloader会从文件系统中读取操作系统的内核镜像，然后将其加载到系统的内存中。
- 启动内核：加载完内核后，FBL Flash Bootloader会将控制权转交给操作系统的内核，从而启动操作系统。
1.2 FBL Flash Bootloader的设计原则FBL Flash Bootloader的设计应遵循以下原则：- 可靠性：FBL Flash Bootloader需要具有高度的可靠性，能够在各种异常情况下正确地加载和启动操作系统。
- 可移植性：FBL Flash Bootloader应尽可能地与硬件无关，以便在不同的评台上使用。
- 易扩展性：随着系统的发展，FBL Flash Bootloader还需要支持各种新的功能和硬件。
二、FBL Flash Bootloader的应用FBL Flash Bootloader在嵌入式系统中具有广泛的应用，它可以帮助系统快速、可靠地启动操作系统，从而提高系统的可用性和稳定性。
2.1 嵌入式系统中的FBL Flash Bootloader在嵌入式系统中，FBL Flash Bootloader通常被用于启动各种操作系统，包括Linux、Windows嵌入式版、RTOS等。
嵌入式系统工作原理
嵌入式系统工作原理
嵌入式系统是一种将计算机系统嵌入到其他设备中的系统。
它通常由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括处理器、内存、外设等，而软件部分则负责控制硬件的工作。
嵌入式系统的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 启动：当嵌入式系统上电时，处理器会从一个固定的地址开始执行代码。
这段代码通常被称为引导程序，它的作用是初始化硬件并加载主要的操作系统或应用程序。
2. 初始化：在引导程序加载完毕后，操作系统或应用程序会被加载到内存中。
此时，系统会执行一系列初始化操作，包括设置默认参数、检测外设以及建立一些必要的数据结构。
3. 运行：一旦系统初始化完成，它将进入到正常的运行状态。
在这个阶段，嵌入式系统会根据预定的任务来处理输入输出、控制外设以及执行算法等。
这些任务可以是实时的，也可以是非实时的，取决于系统的需求。
4. 监测与处理异常：在系统运行的过程中，可能会出现一些异常情况，如外设故障、内存溢出或软件错误等。
嵌入式系统需要具备一定的机制来监测和处理这些异常。
一种常见的方式是使用中断来处理外设的输入输出请求，当发生异常时，中断会被触发，系统将跳转到相应的处理程序进行处理。
5. 关机：当嵌入式系统需要关机时，它会执行一系列关机操作，
包括保存数据、关闭外设和释放资源等。
最后，系统会停止处理器的工作并断电。
总结起来，嵌入式系统的工作原理是通过初始化、运行和处理异常等步骤来实现对硬件和软件的控制和管理。
这种系统可以广泛应用于各种领域，如汽车、家电、医疗设备等。
stm32f103vet bootloader例程
stm32f103vet bootloader例程摘要：1.STM32F103vet Bootloader 简介2.Bootloader 例程的作用3.Bootloader 例程的结构和主要功能4.Bootloader 例程的编写方法5.Bootloader 例程的应用实例6.总结正文：【1.STM32F103vet Bootloader 简介】STM32F103vet Bootloader 是一款基于STM32F103 微控制器的嵌入式系统引导程序。
Bootloader，意为“引导程序”，在嵌入式系统中主要用于初始化硬件、加载操作系统等。
STM32F103vet Bootloader 例程则是实现Bootloader 功能的具体代码示例。
【2.Bootloader 例程的作用】Bootloader 例程的主要作用包括以下几个方面：1) 硬件初始化：对嵌入式系统的硬件进行初始化，如时钟、串口等。
2) 软件配置：配置Bootloader 运行时的软件环境，如内存分配、外设配置等。
3) 加载操作系统：将操作系统从存储器中读取到内存中并执行。
4) 诊断与测试：对嵌入式系统进行自检和诊断，确保系统正常运行。
【3.Bootloader 例程的结构和主要功能】STM32F103vet Bootloader 例程主要包括以下几个部分：1) 系统初始化：初始化硬件、时钟、串口等。
2) 系统配置：配置内存分配、外设、时钟等。
3) 操作系统加载：将操作系统从存储器中读取到内存中并执行。
4) 诊断与测试：对嵌入式系统进行自检和诊断。
【4.Bootloader 例程的编写方法】编写Bootloader 例程需要对STM32F103 微控制器的架构和外围设备有一定了解。
以下是编写Bootloader 例程的基本步骤：1) 配置开发环境：搭建针对STM32F103 微控制器的开发环境，包括编译器、调试器等。
2) 编写代码：按照Bootloader 例程的结构和功能，编写相应的代码。
嵌入式linux系统的启动流程
嵌入式linux系统的启动流程
嵌入式Linux系统的启动流程一般包括以下几个步骤：
1.硬件初始化：首先会对硬件进行初始化，例如设置时钟、中
断控制等。
这一步骤通常是由硬件自身进行初始化，也受到系统的BIOS或Bootloader的控制。
2.Bootloader引导：接下来，系统会从存储介质（如闪存、SD
卡等）的Bootloader区域读取引导程序。
Bootloader是一段程序，可以从存储介质中加载内核镜像和根文件系统，它负责进行硬件初始化、进行引导选项的选择，以及加载内核到内存中。
3.Linux内核加载：Bootloader会将内核镜像从存储介质中加载到系统内存中。
内核镜像是包含操作系统核心的一个二进制文件，它由开发者编译并与设备硬件特定的驱动程序进行连接。
4.内核初始化：一旦内核被加载到内存中，系统会进入内核初
始化阶段。
在这个阶段，内核会初始化设备驱动程序、文件系统、网络协议栈等系统核心。
5.启动用户空间：在内核初始化完毕后，系统将启动第一个用
户空间进程(init进程)。
init进程会读取并解析配置文件（如
/etc/inittab）来决定如何启动其他系统服务和应用程序。
6.启动其他系统服务和应用程序：在用户空间启动后，init进
程会根据配置文件启动其他系统服务和应用程序。
这些服务和应用程序通常运行在用户空间，提供各种功能和服务。
以上是嵌入式Linux系统的基本启动流程，不同的嵌入式系统可能会有一些差异。
同时，一些特定的系统也可以添加其他的启动流程步骤，如初始化设备树、加载设备固件文件等。
uboot cmd机制
uboot cmd机制U-Boot Cmd机制U-Boot是一种开源的引导加载程序，常用于嵌入式系统中。
它提供了一系列的命令行指令（Cmd）来管理和控制系统的启动和运行。
本文将介绍U-Boot Cmd机制，并探讨其在嵌入式系统中的应用。
一、U-Boot Cmd机制的基本原理U-Boot的Cmd机制是通过在源代码中定义一系列的命令函数来实现的。
每个命令函数对应一个特定的命令，当用户在U-Boot的命令行界面输入相应的命令时，U-Boot会调用对应的命令函数来执行相应的操作。
Cmd机制的实现依赖于两个关键的数据结构：cmd_tbl_t和cmd_tbl_list。
cmd_tbl_t是一个结构体，用于存储每个命令的相关信息，如命令名称、命令函数等。
cmd_tbl_list则是一个数组，用于存储所有命令的cmd_tbl_t结构体。
在U-Boot的初始化过程中，所有的命令函数都会被注册到cmd_tbl_list数组中。
当用户输入一个命令时，U-Boot会遍历cmd_tbl_list数组，在数组中找到对应的命令函数，并调用该函数执行相应的操作。
二、U-Boot Cmd机制的使用方法U-Boot的命令行界面提供了丰富的命令，用于管理和控制嵌入式系统的启动和运行。
以下是一些常用的U-Boot命令：1. boot：用于启动系统。
可以指定从哪个设备启动、加载内核镜像和设备树等。
2. printenv：用于打印环境变量。
可以查看当前系统的环境变量设置。
3. setenv：用于设置环境变量。
可以修改系统的环境变量值。
4. saveenv：用于保存环境变量。
将当前环境变量保存到存储设备中，以便下次启动时恢复。
5. ping：用于测试网络连接。
可以向指定的IP地址发送网络请求，测试网络的连通性。
6. tftpboot：用于通过TFTP协议下载文件。
可以从TFTP服务器下载文件到内存中。
7. mmc：用于操作SD卡。
可以查看SD卡的分区、格式化SD卡、读写SD卡中的文件等。
uboot save 用法
U-Boot Save 用法1. 简介U-Boot 是一款开源的引导加载程序，用于嵌入式系统的引导启动。
它提供了许多功能，包括保存和加载数据的能力。
在本文中，我们将重点介绍 U-Boot 中的Save 命令及其用法。
2. Save 命令概述Save 命令是 U-Boot 提供的一个功能强大的命令，它允许用户将数据保存到设备的存储介质中。
这些数据可以是环境变量、内存内容、寄存器值等。
Save 命令可以将这些数据保存到不同类型的存储设备中，如 Flash 存储器、SD 卡、USB 存储等。
下面是 Save 命令的基本语法：save <type> <addr> <size> <filename>其中，•<type>：指定保存数据使用的存储设备类型，如 flash、mmc 等。
•<addr>：指定要保存的数据在内存中的起始地址。
•<size>：指定要保存的数据大小（以字节为单位）。
•<filename>：指定保存文件的名称。
3. 使用示例3.1 保存环境变量环境变量是 U-Boot 中非常重要且常用到的一部分。
我们可以使用 Save 命令将环境变量保存到设备的存储介质中，以便在重启后恢复。
下面是一个保存环境变量的示例：saveenv该命令会将当前环境变量保存到默认的存储设备中。
3.2 保存内存内容除了保存环境变量，Save 命令还可以用于保存内存中的任意数据。
这在调试和数据分析时非常有用。
下面是一个保存内存内容的示例：save mmc 0x1000000 0x10000 mem_dump.bin该命令将从地址0x1000000开始、大小为0x10000字节的内存内容保存到 SD 卡上，并将文件命名为mem_dump.bin。
3.3 保存寄存器值Save 命令还可以用于保存 CPU 寄存器的值。
这对于调试和异常处理非常有用。
二级bootloader和一级bootloader
二级bootloader和一级bootloader是嵌入式系统启动过程中的重要组成部分，它们在系统启动阶段发挥着至关重要的作用。
本文将从二级bootloader和一级bootloader的概念、功能、工作原理以及在嵌入式系统中的应用等方面进行详细介绍，以帮助读者更加深入地了解这两个重要的概念。
一、二级bootloader和一级bootloader的概念1. 一级bootloader一级bootloader是嵌入式系统启动过程中的第一阶段引导程序，它通常存储在芯片的内部ROM或Flash存储器中，负责完成硬件初始化和加载二级bootloader或操作系统内核。
一级bootloader通常由芯片厂商提供，用于初始化系统硬件并加载二级引导程序。
一级bootloader的位置固定，只在系统上电时执行一次。
2. 二级bootloader二级bootloader是一级bootloader加载并执行的第二阶段引导程序，它通常存储在外部Flash存储器或SD卡等存储介质中，负责完成系统初始化、设备驱动加载和加载操作系统内核等工作。
二级bootloader 通常由开发人员进行开发和定制，可以根据具体的硬件评台和应用需求进行灵活定制。
二、二级bootloader和一级bootloader的功能1. 一级bootloader的功能一级bootloader主要负责对系统硬件进行初始化和加载二级bootloader或操作系统内核。
它在系统启动时执行，完成一些基本的硬件初始化工作，如初始化内存控制器、串口、时钟等，并加载二级bootloader或操作系统内核到内存中。
2. 二级bootloader的功能二级bootloader通常负责完成系统的初始化、设备驱动的加载和操作系统内核的加载等工作。
它具有更强的灵活性和扩展性，可以根据具体的硬件评台和应用需求进行定制和扩展。
二级bootloader可以完成对外部存储介质的读取和写入操作，加载操作系统内核并将控制权交给操作系统。
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否 串口是否有按键输入？ Stage 2 是 进入命令行下载模式
将操作系统内核映像和文件系统 映像复制到RAM
启动操作系统内核
Bootloader的Stage 1
硬件设备初始化：屏蔽所有中断, 设置CPU 速度和时
钟频率, RAM 初始化等
第6章 嵌入式系统引导
引导程序与固件
计算机是在程序控制下自动运行的电子设备
系统上电或复位后，微处理器会从特定的地址读 取第一条指令 没有操作系统的简单嵌入式计算机，系统上电后， 通常直接进入用户应用程序
有操作系统的计算机中，上电后首先运行的是一 个标准化的软件——引导程序（Bootloader）
为加载Bootloader 的stage2 准备RAM空间
拷贝Bootloader 的stage2 到RAM空间中 设置好堆栈，为执行C 语言代码作好准备 跳转到stage2 的C 入口点
Stage 1阶段的物理内存布局
堆栈指针 Stage 1为Stage 2的代码 准备的RAM空间 RAM地址空间 Stage 2代码起始地址
BIOS的启动流程
上电 执行复位向量指令，跳 转到BIOS程序
硬件初始化
POST测试正常？ 是 查找并加载 操作系统引导程序
否
发出报警信号
等待用户干预
引导程序继续加载 并启动操作系统
嵌入式系统软件的四个层次
引导加载程序——Bootloader 操作系统内核(任务管理、内存管理、设备驱动) 文件系统、图形用户界面 应用软件
命令。用户常在该模式下使用下载命令，通过串口、以太网等从开发 机下载文件
Bootloader程序的两个组成部分
Stage 1：存放与CPU 体系结构相关的代码，其 代码短小精悍，易升级，通常用汇编语言编写
Stage 2：通常用C 语言编写，可以实现更复杂的 功能，具有更好的可读性和可移植性
Bootloader程序运行流程
GPL: General Public License,通用公共许可协议
U-Boot的特点
开放源代码 支持多种嵌入式操作系统 支持多种不同体系结构的处理器 具有较高的可靠性和稳定性 提供丰富的用户接口命令 支持串口、网络文件下载 丰富的设备驱动程序 有完整的软件文档与良好的技术支持
U-Boot代码根目录
U-Boot 源码结构
处理器相关 各子目录 处理器相关 源代码 开发板相关 源代码 体系结构 相关源代码
cpu
Makefile config.mk cpu.c interrupts.c serial.c start.s
Makefile文件 体系结构配置文件 处理器相关代码 中断处理代码 串口初始化代码 全局启动汇编代码
例程代码与 工具、文档
tools doc
U-BOOT启动过程
stage 1
设置映像文件的入口start.o
stage 2
进入stage 2, 执行入口程序 start_armboot()
设置异常向量表
执行复位中断跳转程序 调用cpu_init_crit() 初始化CPU及中断控制器 初始化内存寄存器 将stage2相关二进制代码由 Flash或ROM复制到RAM 中 设置堆栈指针寄存器 并执行跳转指令 执行init_sequence() 完成系列硬件初始化
固化在ROM/flash中的软件，称为固件(Firmware)
PC机的引导程序——BIOS
BIOS(Basic Input Output System)
固化到计算机主板上的ROM芯片中的一组程序
BIOS的主要内容
上电自测试程序。PC机启动时，首先进入ROM BIOS，
接着执行加电自检—POST（Power-on self test)
体系结构 相关代码
board lib_xxx
drivers common include
通用设备 驱动程序 平台独立的 通用源代码 头文件
开发板相关 子目录
Makefile config.mk s3c44b0.c flash.c
网络相关 程序代码 文件系统 相关代码 上电自检 程序代码 硬盘接口 相关程序
系统参数设置：用于设置CMOS RAM 中的各项参数 中断服务程序 ：BIOS中段服务程序是软件与硬件之间
的一个编程接口，PC软件通过调用这些服务程序实现对 硬件模块的控制
加载操作系统 ：在机器启动时，系统ROM BIOS首先
读取磁盘引导记录进内存，然后由引导记录读取磁盘操作 系统重要文件进内存，从而启动系统
为内核设置启动参数 调用操作系统内核
U-BOOT
U-Boot是一种应用广泛的嵌入式引导程序 由fadsrom、8xxROM及PPCBoot逐步发展演化而 来 2002年11月，PPCBoot发布了最后一个版本 2.0.0版，并改名为U-Boot 0.1.0 与Linux一样，U-Boot遵循GPL，是一个开放源代 码软件
Makefile文件 体系结构配置文件 开发板相关代码 Flash操作相关代码 初始化SDRAM代码 对应连接文件
通用函数与 驱动程序
lib_generic 通用库函数
net fs post disk
ห้องสมุดไป่ตู้memsetup.s uboot.lds
根目录下 体系结构相关各子目录
lib_avr32 lib_arm lib_i386
用户应用程序 图形用户界面（GUI） 操作系统内核 Bootloader 文件系统
A R M 7 开 发 板 中 的 固 件
嵌入式系统Flash典型空间分配
引导程序
引导 参数
操作系统内核
文件系统
嵌入式系统常见引导程序
U-Boot，支持多种微处理器，如x86、PowerPC、ARM、
MIPS等。 VIVI，韩国MIZI公司开发的专门用于ARM处理器的一种 引导程序。 BLOB，支持多种CPU，包括SA1100，SA1110， PXA255，PXA270等，用户可以根据目标板的特性进行 定制。 RedBoot，一个专门为嵌入式系统定制的引导程序，最 初由Redhat开发。 ARMboot，一个支持ARM和StrongARM 处理器的引导 程序。
U-Boot的命令
命令类型：信息命令、内存命令、Flash命令、运行控
制命令、网络命令、环境变量命令
命令功能：环境参数设置、内存检测、操作系统引导、
程序测试、Flash擦除与烧写
U-BOOT源文件分类
与处理器体系结构或开发板硬件直接相关的程序 目录 与处理器体系结构无关的通用函数或者驱动程序 目录 U-Boot的独立工具、二次开发例程及相关设计文 档目录
空闲区 文件系统映像 空闲区 Flash地址空间 操作系统内核映像 空闲区 Bootloader Stage 2的执行代码 Bootloader Stage 1的执行代码
···
···
Bootloader的Stage 2
其它硬件设备的初始化 检测系统内存映射
将操作系统内核映像及文件系统映像从 Flash读 取到系统RAM中
AVR32体系结构相关代码 ARM体系结构相关代码 x86体系结构相关代码 m68k体系结构相关代码 MIPS体系结构相关代码 NIOS体系结构相关代码 PowerPC体系结构相关代码 SPARC体系结构相关代码
examples
独立应用 程序例程 相关工具 源代码 开发使用 文档
lib_m68k lib_mips lib_nios lib_ppc lib_sparc
执行main loop() 进入自动加载或工作循环
课后作业
下载U-BOOT源代码及相关文档，建立开发环境， 选定目标平台，尝试编译，生成目标代码。
用户自定义Bootloader
嵌入式系统引导程序功能
硬件初始化 提供人机交互命令 支持目标机与开发机之间的通信 支持Flash烧写 加载启动嵌入式操作系统
Bootloader的两种操作模式
启动加载模式：自动加载并启动操作系统，不需要用户参与 下载模式：用户可通过系统控制台用命令行的方式向系统发出控制