基于FPGA嵌入式Bootloader的设计与实现

阐述对BootLoader的理解和分析

` 物理与电子工程学院《嵌入式系统设计》设计性实验报告题目阐述对BootLoader的理解和分析系别年级专业班级学号学生姓名指导教师实验时间

目录课题要求 ................................................................ 错误！未定义书签。 1.本课题的目的.............................. 错误！未定义书签。 2.运行环境.................................. 错误！未定义书签。正文 . (2) 一.BootLoad简介 (2) 二．系统设计 (5) 三.技术实现问题 (7) 四.总结与体会 (8) 设计性实验报告成绩：指导教师签名： (10)

摘要在嵌入式系统中，由于不具有自举开发的能力，其BootLoader除了引导操作系统之外，还要担负辅助开发的责任，如与主机通信、与用户交互、更新系统等功能。虽然嵌入式系统不可能实现通用的BootLoader，但是各系统的BootLoader依然具有一定的相同性，因此，嵌入式系统中常用的BootLoader也都具有可移植性，可以在大部分代码不更改的情况下，根据本系统的情况，通过修改具体硬件相关的代码并进行相应的配置来使用。关键字：概述，作用，操作模式，分类，基本原理。正文一.BootLoad简介 1.1 BootLoader的概述 BootLoader是操作系统和硬件的纽带，它负责初始化硬件，引导操作系统内核，检测各种参数给操作系统内核使用。事实上，一个功能完备的大型BootLoader，就相当于一个小型的操作系统。在嵌入式领域中，操作系统移植的关键在于BootLoader的移植以及操作系统内核与硬件相关部分的移植。Bootloader是在操作系统运行之前执行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射表，从而将系统软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。通常，Bootloader是严重依赖于硬件而实现的，特别是在嵌入式世界里，嵌入式产品型号众多，硬件环境复杂，建立一个通用的Bootloader几乎是不可能的。尽管如此，仍然可以对Bootloader归纳出一些通用的概念来，以指导特定的Bootloader设计与实现。因此，正确进行Linux移植的条件是具备一个与Linux配套、易于使用的Bootloader，它能够正确完成硬件系统的初始化和Linux的引导。 Bootloader不但依赖于CPU的体系结构，而且依赖于嵌入式系统板级设备的配置。对于两块不同的嵌入式板而言，即使它们使用同一种处理器，要想让运行在一块板子上的Bootloader程序也能运行在另一块板子上，一般也都需要修改Bootloader的源程序。反过来，大部分Bootloader仍然具有很多共性，某些Bootloader也能够支持多种结构的嵌入式系统。通常它们能够自动从存储介质上启动，都能够引导操作系统启动，并且大部分都可以支持串口和以太网接口。

嵌入式Linux之我行——u-boot-2009_08在2440上的移植详解(六) - Bootloader移植篇 - hbhuanggang

嵌入式Linux之我行——u-boot-2009.08在2440上的移植详解（六）嵌入式Linux之我行，主要讲述和总结了本人在学习嵌入式linux中的每个步骤。一为总结经验，二希望能给想入门嵌入式Linux的朋友提供方便。如有错误之处，谢请指正。 ?共享资源，欢迎转载：https://www.360docs.net/doc/5715768065.html, 一、移植环境 ?主机：VMWare--Fedora 9 ?开发板：Mini2440--64MB Nand,Kernel:2.6.30.4 ?编译器：arm-linux-gcc-4.3.2.tgz ?u-boot：u-boot-2009.08.tar.bz2 二、移植步骤上接：u-boot-2009.08在2440上的移植详解（五） 10）u-boot利用tftp服务下载内核和利用nfs服务挂载nfs文件系统。知识点： 1.tftp服务的安装与配置及测试； 2.nfs服务的安装与配置及测试； 3.u-boot到kernel的参数传递(重点)。我们知道使用tftp下载内核和使用nfs挂载文件系统的好处是，当我们重新编译内核或文件系统后不用重新把这些镜像文件再烧录到flash上，而是把这些镜像文件放到开发主机的tftp或nfs 服务的主目录下，通过网络来加载他们，不用频繁的往flash上烧，这样一可以保护flash的使用寿命，二可以方便的调试内核或文件系统，提高开发效率。可见，让u-boot实现这个功能是一件很有意义的事情。实现这样的功能很简单，网上也有很多资料。但有很多细节的东西如果稍不注意就导致失败，这里就结合本人实现的过程进行讲述和一些问题的分析。 ?tftp服务的安装与配置及测试要使用tftp服务及测试它要安装两个软件包，一个就是tftp服务器，另外一个就是tftp客户端，这里安装客户端只是用于在主机本地测试tftp服务器是否正常运行的，来确保u-boot能够访问tftp服务(u-boot中已有tftp客户端的功能，其实在前面几篇中都已经使用了tftp下载内核或文件系统到开发板上，如果那里都做到了，这里就可以直接跳过)。首先使用rpm命令查看你的主机上是否已经安装了tftp服务器和客户端，如果没有安装就去下载这两个软件包进行安装或者可以使用yum命令进行在线安装，yum会自动的去搜索适合你主机平台的最新软件包进行下载安装，如果主机已经安装了，则会提示软件包已经安装了最新的版本。如下图所示：

Stm8s_IAP_Bootloader设计

项目实践2：Bootloader 1.项目介绍在之前的例程和实践中，我们都是使用st-link调试下载的方式进行程序烧录。大家可能已经认识到这种烧录方式的弊端了。因为这种烧录方式首先必须要有以下几个工具或者软件： 1.烧录工具（不能芯片支持的工具不一样，有ST-Link，JTAG等） 2.已经安装了IDE（IAR或者SVD或者CCS等）或者与烧录工具匹配的烧录软件的电脑 3.烧录前后需要物理上电掉电（不建议ST-Link进行热插拔），即开/关电源. 也许大家会觉得，对于学习而言，这些都能忍受。但是如果真正做成产品，如果还是用这种方式进行升级，那代价就太大。举个例子吧，我之前的工作是开发和维护大功率的UPS（不间断电源），主要客户是一些大型企业，例如银行的数据中心，中国移动网络中心。UPS内部有许多ARM芯片，DSP芯片。这类应用场合，即便给程序升级，客户也不会让你断电的，而且因为安全性要求，一般MCU，DSP都是在产品内部，根本无法对外开放烧录盒的烧录接口。所以绝大部分嵌入式产品，都会开发Bootloader程序。那么什么是Boot Loader呢？一般来说，嵌入式产品的软件都会分为两部分，第一部分为Bootloader，第二部分为主程序（Main APP），它们存放在flash的不同区域。Bootloader 是上电或者复位以后先执行的，通过它，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，检测程序的完整性，判断是否需要从Bootloader跳转到APP或者更新APP。而主程序呢，则是真正用来实现产品面向客户的功能的。通常呢，在Bootloader会实现一种或者一种以上的IAP方式，可能是UART，SPI，CAN 或者Ethernet等。本次例程呢，就是设计一个Bootloader，允许用户用电脑的串口+超级终端实现烧录功能

F BOOTROM引导模式和程序

28335使用串口烧写程序串口烧写是一种相对较方便的烧写方式，相对于仿真器或是CAN烧写，相对于仿真器或是USB转CAN的设备，串口是一种非常廉价的烧写方式，而且也不需要安装专业的集成开发环境CCS等，但是不能实现在线调试，因此也只适用于程序基本不用再调整或大批量的场合。 F28335的存储器映射图如下：

BOOTROM 是一块8K X 16的只读存储器，位于地址空间0x3FE000~0x3FFFFF，片内BOOTROM在出厂时固化了引导加载程序以及定点和浮点数据表，片上BOOTROM的存储映射如下图所示： 1．内BOOT ROM数学表：在BOOT ROM中保留了4K X 16位空间，用以存放浮点和IQ数据公式表，这些数据公式表有助于改善性能和节省SARAM空间。向量表： CPU向量表位于ROM存储器0x3FE000~0x3FFFFF段内，如下图所示。复位后，当VMAP=1，ENPIE=0（PIE向量表禁止）时，该向量表激活。

在内部BOOT ROM引导区中能够调用的唯一向量就是位于0x3FFFC0的复位向量。复位向量在出厂时被烧录为直接指向存储在BOOT ROM空间中的InitBoot函数，该函数用于开启引导过程。然后通过通用I/O引脚上的检验判断，决定具体引导模式。引导模式与控制引脚之间的关系如下图所示： Bootloader特性： Bootloader是位于片上引导ROM中的在复位后执行的程序，用于在上电复位后，将程序代码从外部源转移到内部存储器。这允许代码暂时存储在掉电不丢失数据的外部存储器内，然后被转移到高速存储器中执行。引导ROM中的复位向量将程序执行重定向至InitBoot函数。执行器件初始化之后，bootloader将检查GPIO引脚的状态以确定您需要执行哪种引导模式。这些选项包括：跳转至闪存、跳转至SARAM、跳转至OTP或调用其中一个片上引导加载例程。

单片机自编程及Bootloader设计

单片机自编程及Bootloader设计 Bootloader是在单片机上电启动时执行的一小段程序。也称作固件，通过这段程序，可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用应用程序准备好正确的环境。 Boot代码由MCU启动时执行的指令组成。这里的loader指向MCU的Flash中写入新的应用程序。因此，Bootloader是依赖于特定的硬件而实现的，因此，在众多嵌入式产品中目前还不可能实现通用Bootloader。 Bootloader的最大优点是：在不需要外部编程器的情况下，对嵌入式产品的应用代码进行更新升级。它使得通过局域网或者Intemet远程更新程序成为可能。例如，如果有5 000个基于MCU的电能表应用程序需要更新，电能表制造商的技术人员就可以避免从事对每一个电能表重新编程的巨大工作量，通过使用Bootloader的功能，由控制中心通过电能表抄表系统网络，远程对5 000个电表重新编程。可见，Bootloader功能对于嵌入式系统的广泛应用具有十分重要的意义。 1 78K0/Fx2系列单片机简介 78K0/Fx2系列是带CAN控制器的8位单片机，该系列单片机广泛应用于汽车电子，智能仪表等领域。其内置POC（可编程上电清零电路）/LVI（可编程低电压指示器），单电压自编程闪存，引导交换功能（闪存安全保护），具有低功耗、宽电压范围、超高抗干扰等性能。 78K0系列单片机支持自编程（Self-programming）。所谓自编程，是指用Flash存储器中的驻留的软件或程序对Flash存储器进行擦除/编程的方法。通过单片机的自编程功能，可以设计Bootloader程序，通过串口等通信接口实现对产品重新编程、在线升级的功能。以μPD78F0881为例。μPD78F0881为78KO/Fx2系列中的一款44管脚单片机，内置32 KB Flash ROM，2 KB RAM，自带2个串行通信接口。其内部Flash结构。为了方便实现擦除和编程，人为地将整个Flash分成若干个block，每个block大小为1 KB。block为自编程库函数中空白检测、擦除、校验的最小单位。blockO从地址0000H开始，程序都从0000H 开始执行。block0～block3共4 KB存储空间为Bootloader程序存储区域。block4～block31为应用程序存储区域。为了防止Bootloader自身的升级失败，设计了引导交换功能。该功能定义2个簇，即Boot cluster0和Boot cluster1。Boot clustee0为block0～block3的4 KB存储空间，Boot cluster1为block4～block7的4 KB存储空间。因此，实际运用过程中，一般把应用程序的开始定义在2000H，也就是从block8开始。 Flash地址为0000H～FFFFH。7FFFFH～FFFFH存储空间为保留区域以及特殊功能寄存器区域等，用户无法对其进行编程。 2 自编程 2.1 自编程环境 2.1.1 硬件环境 FLMDO引脚是78KO/Fx2系列单片机为Flash编程模式设置的，用于控制MCU进入编程模式。在通常操作情况下，FLMDO引脚下拉到地。要进入自编程模式，必须使FLMDO引脚置成高电平。因此，通过一个普通I/O接口控制FLMD0引脚的电平。。 2.1.2 软件环境 1）使用通用寄存器bank3，自编程库函数，需要调用通用寄存器bank3。因此，在自编程时，不能对通用寄存器bank3操作。

STM32的BOOT概述

STM32的BOOT概述 STM32 三种启动模式对应的存储介质均是芯片内置的，它们是：1）用户闪存= 芯片内置的Flash。2）SRAM = 芯片内置的RAM 区，就是内存啦。3）系统存储器= 芯片内部一块特定的区域，芯片出厂时在这个区域预置了一段Bootloader，就是通常说的ISP 程序。这个区域的内容在芯片出厂后没有人能够修改或擦除，即它是一个ROM 区。在每个STM32 的芯片上都有两个管脚BOOT0 和BOOT1，这两个管脚在芯片复位时的电平状态决定了芯片复位后从哪个区域开始执行程序，见下表：BOOT1=x BOOT0=0 从用户闪存启动，这是正常的工作模式。 BOOT1=0 BOOT0=1 从系统存储器启动，这种模式启动的程序功能由厂家设置。BOOT1=1 BOOT0=1 从内置SRAM 启动，这种模式可以用于调试。在系统上电的时候，cpu 首先根据这两个脚来确定是哪种模式的启动，然后就是把相应模式的起始地址映射到0 地址处，并从0 地址处开始执行。在芯片出厂时，st 烧写了一个bootloader 到rom 中，也就是system memory。这个bootloader 的主要任务就是通过uart1 下载程序到内置flash 中去。工作流程如下：system memory boot 模式，在执行完成它的任务之后是必须要退出的。这个退出方式是通过一次硬件reset 来实现的。在reset 的时候，必须要配置BOOT[1:0]这两个脚以使cpu 在重启之后进入适当的模式。要注意的是，一般不使用内置SRAM 启动(BOOT1=1 BOOT0=1)，因为SRAM 掉电后数据就丢失。多数情况下SRAM 只是在调试时使用，也可以做其他一些用途。如做故障的局部诊断，写一段小程序加载到SRAM 中诊断板上的其他电路，或用此方法读写板上的Flash 或EEPROM 等。还可以通过这种方法解除内部Flash 的读写保护，当然解除读写保护的同时Flash 的内容也被自动清

三级嵌入式系统

三级嵌入式系统学习总结一第一章 1.嵌入式系统概论嵌入式系统中的软件一般都固化在只读存储器中，用户不能随意更改其中的程序功能。嵌入式系统的逻辑组成：1）处理器2）存储器3）I/O设备与I/O接口4）数据总线5）软件嵌入式处理芯片有四种类型：1）微处理器2）数字信号处理器3）微控制器（单片机）4）片上系统微控制器MCU的低端产品并不会因为高端产品的出现而衰落在32位MCU中，绝大多数使用RAM内核 EDA：电子设计自动化 IP核可以分为三种：软核、硬核、固核 2.嵌入式系统与数字媒体计算机中常用的最广泛的西文字符及其编码是ASCII字符集和ASCII码，即美国标准信息交换码，共有128个字符，一个字符占一个字节。我国目前广泛使用的汉字编码国家标准有GB2312和GB18030 GB2312只有6763个汉字，不够用 GB18030字符集与国际标准UCS/Unicode字符集基本兼容。GB18030采用不等长的编码方法，单字节编码表示ASCII码，双字节编码表示汉字，与GB2312保持向下兼容，四字节编码表示其他字符 Unicode最新版本是6.3。UCS/Unicode在计算机中具体实现时采用不同的编码方案，最常用的是UTF-8和UTF-16，UTF-8采用的是单字节可变长编码；UTF-16采用的是双字节可变长编码文本的类型可以分为简单文本、丰富格式文本、超文本图像的数据量=图像水平分辨率*图像垂直分辨率*像素深度/8（像素深度指的是每个像素用多少个二进制数来表示）数字视频的数据量非常大，在进行传输时必须进行压缩，压缩编码标准是国际标准化组织（ISO）制定的，其名称为MPEG。无线局域网采用的协议主要是IEEE 802.11（俗称WIFI） 3.数字通信与计算机网络微波是一种300MHz-300GHz的电磁波计算机网络的组成：1）计算机等智能电子设备2）数据通信链路3）通信协议4）网络软件以太局域网： 1）发送数据设备必须把要传输的数据分成小块（帧）进行传输，一次只能传输1帧； 2）局域网中的每一个终端都有自己唯一的标识，称为物理地址或MAC地址，在发送的每一帧数据中，必须包含自己的MAC地址和接收终端的MAC地址 3）IP协议定义了主机的概念，所有主机及使用一种统一格式的地址标识，称为IP地址。4）以太局域网大多是由集线器或者交换机组网计算机网络的类型：1）局域网2）城域网2）广域网 IP地址分为A、B、C三类。 IP是由四段数字组成，共32位，8位一段。 A类IP段0.0.0.0 到127.255.255.255 (0段和127段不使用)

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，由引导程序将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。由于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，由引导程序将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。由于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。由于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。对于620x／670x DMA，复制64 kB数据从CEl到地址0；而对于621x／671x EDMA，复制1 kB数据从CEl地址开始到地址0。关于TI公司的C6000芯片二次Bootloader在许多文献都介绍过，包括二次Bootloader的PLL、EMIF的设置和搬移表的设置和Flash存储器的烧写过程，但是对于有中断向量表的二次Bootloader实现的文献很少。本文以TI公司高性能DSP的代表作TMS320C6000系列芯片为例，介绍了一种带中断向量表的二次Bootloader 的新途径，从而为TMS320C6000系列DSP的开发提供了一种新的思路。该方法在实际中得到具体应用，系统运行稳定可靠。 1 二次Bootload的过程 TMS320C6713是TI公司推出的TMS320C67xx系列浮点DSP中最新的一种芯片。TMS320C6713每周期可以执行8条32位指令；支持32／64位数据；具有最高225MHz的运行速度和1800 MIPs(百万次运算每秒)或1350 MFLOPS(百万次浮点运算每秒)的处理能力；同时是有强大的外设支持能力；EMIP(外部存储器接口)可以很方便地与SDRAM、SBSRAM、Flash存储器、SRAM等同步和异步存储器相连，16位EHPI接口可以与各种处理器接口；另外，还有优化的多通道缓存串口和多通道音频串口，这些外部接口使设计人员可以很容易实现自己的应用系统。在选择ROMBoot方式时，RESET由低变高后，C6713的CPU内核处于复位状态，而C6713的其他部分则开始工作，此时EMIF的CEl空间根据ROM Boot的方式

嵌入式系统BOOTLOADER的设计与实现

复旦大学硕士学位论文嵌入式系统BOOTLOADER的设计与实现姓名：朱晶申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：涂时亮 20040427

摘要ｙ－一６５１８３０嵌入式系统是把计算机直接嵌入到应用系统中，它融合了计算机软硬件技术，通信技术和半导体微电子技术，嵌入式设备已经越来越多地应用在现代人的工作和生活中，它在当今的应用正变得越来越广泛。ＢＯＯＴＬＯＡＤＥＲ作为嵌入式系统软件的重要组成部分，对它的研究和实现无疑也具有重要的现实意义。本文首先对嵌入式系统ＢＯＯＴＬＯＡＤＥＲ的特点和作用进行了介绍。然后从嵌入式系统的角度对如何实现ＢＯＯＴＬＯＡＤＥＲ进行了比较全面的分析。本文对嵌入式系统的硬件初始化，串ｕ驱动及传输协议，网口驱动及传输协议，ＵＳＢ驱动及传输协议，ＦＬＡＳＨ的驱动等等都做了比较洋细的分析。并结合ＥＶ４４８０丌发板，给出了实现的具体细节。最后，对已经实现的ＢＯＯＴＬＯＡＤＥＲ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；ＢＯＯＴＬＯＡＤＥＲ；ＵＣＬＩＮＵＸ

ＡｂｓｔｒａｃｔＶｉｒｔｕａｌｌｙｅｖｅｒｙｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｖｉｃｅｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｔｏｄａｙｉｓａｌｌｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍ．Ｂｒｉｅｆｌｙ，ＢＯＯＴＬＯＡＤＥＲｉｓｔｈｅｆｉｒｓｔｓｏｆｔｗａｒｅｐｒｏｇｒａｍｔｈａｔｒｕｎｓｗｈｅｎａｃｏｍｐｕｔｅｒｓｔａｒｔｓ．Ｉｔｉｓｒｅｓｐｏｎｓｉｂｌｅｆｏｒｌｏａｄｉｎｇａｎｄｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｔｏｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｋｅｒｎｅｌｓｏｆｔｗａｒｅ．ＴｈｉｓｅｓｓａｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｈｏｗｔｏｄｅｓｉｇｎＢＯＯＴＬＯＡＤＥＲｉｎａｎｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍ．ＦｉｒｓｔｔｈｅｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｓａｎｄｔｈｎｃｔｉｏｎｏｆＢＯＯＴＬＯＡＤＥＲ，ｔｈｅｎｉｎｄｅｔａｉｌａｎａｌｙｚｅｓＢＯＯＴＬＯＡＤＥＲｆｒｏｍｖｉｅｗｏｆｅｍｂｅｄｄｅｄｆｉｅｌｄ，ａｎｄｂｒｉｎｇｓｕｐａｓｙｓｔｅｍｍｏｄｅｌｏｆＢＯＯＴＬＯＡＤＥＲ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｉｔａｌｓｏｈａｖｅａｄｅｔａｉｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｏｍｅｐａｒｔｏｆＢＯＯＴＬＯＡＤＥＲ，ｓｕｃｈａｓｈａｒｄｗａｒｅｉｎｉｔｉａｌ，ＵＡＲＴｄｒｉｖｅｒａｎｄｔｒａｎｓｆｅｒｐｒｏｔｏｃａｉ，ｌａｎｃａｒｄｄｒｉｖｅｒａｎｄｔｆｌｐ／ｉｐｐｒｏｔｏｃａｉ，ＵＳＢｄｒｉｖｅｒａｎｄｔｒａｎｓｆｅｒｐｒｏｔｏｃａｌ，ＦＬＡＳＨｄｒｉｖｅｒｅｔｃ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓａｎｄｔｅｓｔｓＢＯＯＴＬＯＡＤＥＲｉｎＥＶ４４８０ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｂｏａｒｄ，ｔｈｅｎｂｒｉｎｇｓｕｐｓｏｒｔｉｅａｄｖｉｃｅｏｎｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄ：ＢＯＯＴＬＯＡＤＥＲ，ｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍ，ＵＣＬＩＮＵＸ

AN945 EFM8 Factory Bootloader用户指南中文版

AN945：EFM8 Factory Bootloader用户指南本文档介绍了工厂编程的引导加载程序可用于EFM8设备。除了描述引导程序的功能，本文档还详细介绍了如何使用引导加载程序并更新Bootloader固件源代码或python主机软件，如果需要定制。关键点 EFM8工厂编程的引导加载程序提供基本的生产编程或现场更新支持。?主机端都提供源代码python工具和bootloader 件来启用自定义。

1介绍 EFM8设备在工厂中使用引导加载程序进行编程。此引导程序启用： 1. 生产编程- 可以在生产环境中对设备进行编程，而无需使用调试接口需要PCB上的接入点和调试适配器。 2. 2.现场更新- 可以在现场的设备上发布更新，无需最终用户访问调试引脚或使用调试适配器硬件。引导加载程序主要用于具有最小功能集的生产编程，但也可用于现场更新。因为几个EFM8变体可以有2 KB的闪存，引导程序的设计尽可能小。例如，UART和SMBus版本消耗单个512闪存页面，USB版本消耗1.5 KB闪存。另外，bootloader通常位于代码安全页面中，以使引导程序能够写入和擦除锁定的应用程序空间。更多信息在每个设备上的引导加载程序放置位置可以在设备数据手册或参考手册中找到。 22. USB或UART引导加载程序入门这些步骤假定使用入门套件。使用自定义硬件时，步骤相同。这些步骤还假设应用笔记zip文件已经下载到PC，或者使用Simplicity访问文件工作室。应用程序zip文件可以在Silicon Labs网站（https://www.360docs.net/doc/5715768065.html,/8bit-appnotes）上找到。 ?将Bootloader下载到设备如果引导加载程序尚未在设备上，请使用Simplicity Studio将Bootloader下载到设备，并按以下步骤操作。日期代码在设备勘误表中列出的日期之后的顶部标记的设备可以支持引导加载程序并可能具有 bootloader预装。在此之前的日期代码的设备将不能与引导程序一起使用。 ?打开Simplicity Studio。 ?将入门工具包连接到PC。 ?将套件开关移动到[AEM]位置。 ?单击Simplicity Studio左窗格中的[Refresh detected hardware]按钮。该套件应显示在[Detected Hardware] 区。 ?单击工具包，然后单击Simplicity Studio的[tool]区域中的[Flash Programmer]图块。 ?单击[Erase]按钮。 ?单击[Browse]按钮，导航到套件设备的预编译引导加载程序十六进制文件，单击[Open]，然后单击[Program]。

单片机自编程及Bootloader设计

?Bootloader是在单片机上电启动时执行的一小段程序。也称作固件，通过这段程序，可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用应用程序准备好正确的环境。 Boot代码由MCU启动时执行的指令组成。这里的loader指向MCU的Flash中写入新的应用程序。因此，Bootloader是依赖于特定的硬件而实现的，因此，在众多嵌入式产品中目前还不可能实现通用Bootloader。 Bootloader的最大优点是：在不需要外部编程器的情况下，对嵌入式产品的应用代码进行更新升级。它使得通过局域网或者Intemet远程更新程序成为可能。例如，如果有5 000个基于MCU的电能表应用程序需要更新，电能表制造商的技术人员就可以避免从事对每一个电能表重新编程的巨大工作量，通过使用Bootloader的功能，由控制中心通过电能表抄表系统网络，远程对5 000个电表重新编程。可见，Bootloader功能对于嵌入式系统的广泛应用具有十分重要的意义。 1 78K0/Fx2系列单片机简介 78K0/Fx2系列是带CAN控制器的8位单片机，该系列单片机广泛应用于汽车电子，智能仪表等领域。其内置POC（可编程上电清零电路）/LVI（可编程低电压指示器），单电压自编程闪存，引导交换功能（闪存安全保护），具有低功耗、宽电压范围、超高抗干扰等性能。 78K0系列单片机支持自编程（Self-programming）。所谓自编程，是指用Flash存储器中的驻留的软件或程序对Flash存储器进行擦除/编程的方法。通过单片机的自编程功能，可以设计Bootloader程序，通过串口等通信接口实现对产品重新编程、在线升级的功能。以μPD78F0881为例。μPD78F0881为78KO/Fx2系列中的一款44管脚单片机，内置32 KB Flash ROM，2 KB RAM，自带2个串行通信接口。其内部Flash结构如图1所示。为了方便实现擦除和编程，人为地将整个Flash分成若干个block，每个block 大小为1 KB。block为自编程库函数中空白检测、擦除、校验的最小单位。blockO从地址0000H开始，程序都从0000H开始执行。block0～block3共4 KB存储空间为 Bootloader程序存储区域。block4～block31为应用程序存储区域。

bootloader分析

Bootloader分析

?熟悉BootLoader的实现原理?认识Bootloader的主要任务?熟悉BootLoader的结构框架?U-boot使用

引言本章详细地介绍了基于嵌入式系统中的OS启动加载程序――Boot Loader的概念、软件设计的主要任务以及结构框架等内容。一个嵌入式Linux系统从软件的角度看通常可以分为四个层次： ?1.引导加载程序。包括固化在固件(firmware)中的boot代码(可选)，和Boot Loader两大部分。 ?2.Linux内核。特定于嵌入式板子的定制内核以及内核的启动参数。 ?3.文件系统。包括根文件系统和建立于Flash内存设备之上文件系统。通常用ram disk来作为root fs。 ?4.用户应用程序。特定于用户的应用程序。有时在用户应用程序和内核层之间可能还会包括一个嵌入式图形用户界面。常用的嵌入式GUI有：MicroWindows和MiniGUI。

?引导加载程序是系统加电后运行的第一段软件代码。回忆一下PC 的体系结构我们可以知道，PC机中的引导加载程序由BIOS(其本质就是一段固件程序)和位于硬盘MBR中的OS Boot Loader（比如，LILO和GRUB等）一起组成。 ?BIOS在完成硬件检测和资源分配后，将硬盘MBR中的Boot Loader读到系统的RAM中，然后将控制权交给OS Boot Loader。 Boot Loader的主要运行任务就是将内核映象从硬盘上读到RAM 中，然后跳转到内核的入口点去运行，也即开始启动操作系统。而在嵌入式系统中，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Boot Loader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Boot Loader程序。

stm32f103rb的bootloader软件安全设计方案

STM32F103RB的Bootloader软件安全设计方案时间：2009-10-19 12:31:50 来源：单片机与嵌入式系统作者：深圳大学林郭安黄强许文焕引言随着嵌入式系统产品的发展，其功能趋向系统化、复杂化，不同场合和具体应用对产品的升级维护提出了更多的需求。厂商针对这一问题普遍采用。Bootloader引导应用程序结构的嵌入式软件，在产品升级和维护过程中只需提供升级程序包由Bootloader在升级模式下更新产品的应用程序，即可快捷地实现产品升级。一直以来，嵌入式软件的安全和知识产权保护是厂商面对市场竞争着重关心的焦点。嵌入式系统处理器的有限硬件资源和高效率要求使得其难以应用复杂和大运算量的加密算法，对代码的保护更多依赖于硬件，这往往具有很多潜在的安全隐患。本文就．Bootloader引导应用程序结构的软件在STM32F103RB芯片上应用时，遭到篡改攻击后所面临的代码泄漏风险进行研究和验证，并提出了改进Bootloader的安全设计方案，加强代码的安全性。 1 篡改攻击风险研究 1．1 研究的意义嵌入式系统产品的开发往往成本高、开发周期长，一旦产品中的嵌入式软件被抄袭或盗窃都将给厂商带来巨大的损失。随着嵌入式处理器设计技术的发展，对片内Flash 中的代码保护也日渐完善。芯片在保护状态下，可以完全禁止通过调试接口或SRAM中运行的程序读取Flash内容，但产品阶段保存在Flash中的代码运行时对自身的读取是允许的，如果非法使用者通过特殊手段篡改了Flash中的部分代码为非法读取程序，并使之在Flash 中成功运行，将使产品代码发生部分泄漏，这就是产品面临的篡改攻击风险。针对这一风险的研究在实际应用中显得十分重要。 ST公司推出的STM32系列微处理器采用ARM新一代Cortex-M3内核，其中增强型的STM32F103RB具有72 MHz主频、20 KB片内SRAM、128 KB片内Flash以及丰富的接口资源，可以很好地满足广泛的嵌入式产品的应用需求。较低的芯片价格和简单的开发方式使之应用前景非常广阔，对该芯片上代码的安全研究也具有深远意义。 1．2 风险研究 Bootloader引导应用程序结构的嵌入式软件可以满足产品功能升级和维护的需求，在实际应用中被厂商普遍采用。Bootloader程序是在系统上电复位后在Flash中首先执行的一小段代码，其基本功能模块如图1所示。

嵌入式BootLoader移植实验三

合肥学院嵌入式系统设计实验报告（2013- 2014第二学期）专业：实验项目：实验三 BootLoader移植实验实验时间： 2014 年 5 月 7 实验成员： ___ 指导老师：干开峰电子信息与电气工程系 2014年4月制

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、移植环境 u-boot版本：u-boot-2011-03 Linux平台：Fedora 14 交叉编译工具：arm-linux-gcc-4.3.3 arm开发板：micro2440 CPU：S3C2440 SDRAM：64M 1 Nor Flash：2M Nand Flash：256M 网卡：DM9000EP 四、实验过程 1、建立Micro2440配置（1）按下图所示命令解压u-boot-2011.03-micro2440.tar压缩包（2）输入命令：gedit boards.cfg打开boards.cfg文件。在boards.cfg中添加一行：micro2440 arm arm920t - samsung s3c24x0 语句。（3）创建板级支持文件输入命令：cp -r board/samsung/smdk2410 board/samsung/micro2440 cd board/samsung/micro2440/ mv smdk2410.c micro2440.c gedit Makefile

基于MC9S12XS128 的BootLoader设计

基于MC9S12XS128 的BootLoader 设计前言接触飞思卡尔芯片大概有4个月的时间了，对这款16位寄存器有了一定的了解，但是因为飞思卡尔单片机的资料特别少，bootloader相关资料几乎没有，为此写下这篇设计书，方便大家学习参考交流，其中有不对的地方还请大家批评指正。本设计书主要讲解bootloader的实现过程，需对飞思卡尔16位单片机有一定的基础，了解该系列芯片的开发环境CodeWarrior5.1。一、BootLoader的基石Prm 文件我们在用CodeWarrior创建一个工程后会产生很多文件，其中有一个连接用的Prm文件，他的位置如图1.1所示。图1.1 Codewarrior的Prm文件是用来划分代码段、数据段的，这类似于liunx中的连接脚本文件。程序一开始是进行初始化，然后跳转到main函数执行的，这段代码全部放在了ROM_C000处，而ROM_C000对应的地址是0xC000 到0xFEFF，具体实现代码如图1.2所示。第一部分是指明ROM_C000对的地址，第二部分是指明代码所存放的位置是ROM_C000。我们知道bootloader和app必须在不同的ROM区域，bootloader接收到上位机发送的程序，先将其存储，后再跳转到app位置执行，所以prm文件可以帮我们实现bootloader与app程序的分离。具体实现方法如下： 1、将原来的ROM_C000分成两个部分，ROM_BootLoader和ROM_App，因为bootloader代码较小需要保护，所以将其地址设置成0xf000-0xfeff，App的地址设置成0xc000-0xefff，这样这两块的总地址大小正好是原ROM_C000的大小。

Bootloader的概念和作用

Bootloader的概念和作用（1）Bootloader的概念和作用 Bootloader是嵌入式系统的引导加载程序，它是系统上电后运行的第一段程序，其作用类似于 PC 机上的 BIOS。在完成对系统的初始化任务之后，它会将非易失性存储器（通常是 Flash或 DOC 等）中的Linux 内核拷贝到 RAM 中去，然后跳转到内核的第一条指令处继续执行，从而启动 Linux 内核。由此可见，bootloader 和 Linux 内核有着密不可分的联系，要想清楚的了解 Linux内核的启动过程，我们必须先得认识 bootloader的执行过程，这样才能对嵌入式系统的整个启过程有清晰的掌握。（2）Bootloader的执行过程不同的处理器上电或复位后执行的第一条指令地址并不相同，对于 ARM 处理器来说，该地址为 0x00000000。对于一般的嵌入式系统，通常把 Flash 等非易失性存储器映射到这个地址处，而bootloader就位于该存储器的最前端，所以系统上电或复位后执行的第一段程序便是 bootloader。而因为存储 bootloader的存储器不同，bootloader的执行过程也并不相同，下面将具体分析。嵌入式系统中广泛采用的非易失性存储器通常是 Flash，而 Flash 又分为 Nor Flash 和Nand Flash 两种。它们之间的不同在于： Nor Flash 支持芯片内执行（XIP， eXecute In Place），这样代码可以在Flash上直接执行而不必拷贝到RAM中去执行。而Nand Flash并

不支持XIP，所以要想执行 Nand Flash 上的代码，必须先将其拷贝到 RAM中去，然后跳到 RAM 中去执行。实际应用中的 bootloader根据所需功能的不同可以设计得很复杂，除完成基本的初始化系统和调用 Linux 内核等基本任务外，还可以执行很多用户输入的命令，比如设置 Linux 启动参数，给Flash 分区等；也可以设计得很简单，只完成最基本的功能。但为了能达到启动Linux 内核的目的，所有的 bootloader都必须具备以下功能[2] ：初始化 RAM处理因为 Linux 内核一般都会在 RAM 中运行，所以在调用 Linux 内核之前 bootloader 必须设置和初始化 RAM，为调用 Linux内核做好准备。初始化 RAM 的任务包括设置 CPU 的控制寄存器参数，以便能正常使用 RAM 以及检测RAM 大小等。初始化串口串口在 Linux 的启动过程中有着非常重要的作用，它是 Linux 内核和用户交互的方式之一。Linux 在启动过程中可以将信息通过串口输出，这样便可清楚的了解 Linux 的启动过程。虽然它并不是bootloader 必须要完成的工作，但是通过串口输出信息是调试bootloader 和Linux 内核的强有力的工具，所以一般的 bootloader 都会在执行过程中初始化一个串口做为调试端口。检测处理器类型

飞思卡尔关于Bootloader的设计

Implement UART Boot-loader On Coldfire V1 Products Paul Zhang, Freescale Shanghai. (paul.zhang@https://www.360docs.net/doc/5715768065.html,) Boot-loader is commonly needed when designing such an embedded system which requires frequent firmware upgrade in the field or via remote. Most of Freescale’s flash based microcontrollers are capable to do flash-programming in the application and on-the-fly. The newly released Coldfire V1 core 32-bit MCU is no exception. This article is aimed at revealing some implementation details to design a boot-loader via conventional UART data port. We’ll use the 1st released V1 part MCF51QE128 and its accompanied evaluation board DEMOQE128 (Figure-1) as hardware platform to test and demonstrate the application. This demo board is easily orderable via 3rd party P&E Microcomputer System (https://www.360docs.net/doc/5715768065.html,/). We use Freescale’s own software IDE CodeWarrior as the software development platform. The latest version who supports CF V1 parts is CW V6.1. You can download a special edition free of charge after logged or registered in Freescale’s web site: https://www.360docs.net/doc/5715768065.html,/ 1. Simple theory of Boot-loader Boot-loader by any means is just a section of specially designed executable code which resides in a carefully allocated memory area in a chosen MCU. It’ll be largely, if not absolutely, transparent to normal user application code flow. However, once activated by some pre-set conditions, it can take over the full control of all MCU resources, receive new code data via any possible communication channels, re-program the partial or even entire Flash code memory and finally kick off a brand new application code to run with the same hardware system. 2. Introduction of V1 memory map Before designing a boot-loader on a specific MCU, it’s essential to fully understand its memory map. We need to put the boot-loader at a specific memory area where it has least intrusion to normal user application code. We must well understand how the reset & interrupt vector scheme works on this particular MCU so that the boot-loader can manipulate some or all vectors behind the scene to give the highest efficiency and flexibility for user applications. Figure-2 shows the entire memory map on MCF51QE128. In overall it has 128K bytes on-chip Flash memory and 8K DEMOQE128 Figure-1 Memory map on MCF51QE128 Figure-2