飞思卡尔关于Bootloader的设计

Implement UART Boot-loader On Coldfire V1 Products Paul Zhang, Freescale Shanghai. (paul.zhang@freescale.com) 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 (http://www.pemicro.com/). 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: http://www.freescale.com/

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 bytes of static RAM. The rest are memory mapped peripheral registers which will be very much application centric. For a general purpose boot-loader design, Flash & RAM are two parts which concern us the most.

We must pay special attention to 128K Flash memory as our boot-loader will reside somewhere within this memory space. Out of the 128K Flash space, the first 1K or so bytes are specifically reserved for vector space and some other special purposes. Total 256 vector entries are available although only 103 vectors in V1 core are implemented. All the user code, including boot-loader, must be put in the memory space starting from address 0x0410. Theoretically, boot-loader code section can be put at anywhere in the 128K range except vector and other reserved area. Yet practically it should be positioned either at the beginning of user code memory right after those reserved area, or at the end of entire 128K. This will leave a big chunk of flash memory in linear fashion for user application.

3. Interpret S19 file data format After the success of code generation in CW IDE, there’ll be a file created with filename extension “S19”. This is the text file containing every byte of code which eventually will be programmed into MCU’s flash memory array. This flash programming is usually accomplished with the help of special programming tools, such as Multilink-BDM or CyclonePro. A boot-loader acts in the very similar way as the standalone programming tools to interpret programming data so it’s necessary to have some basic knowledge on the format of this S19 file.

An S-record file consists of a sequence of specially formatted ASCII character strings. An S-record will be less than or equal to 78 bytes in length. The order of S-records within a file is of no significance and no particular order may be assumed.

• type: A char[2] field. These characters describe the type of record (S0, S1, S2, S3, S5, S7, S8, or S9). • count: A char[2] field. These characters when paired and interpreted as a hexadecimal value, display the count of remaining character pairs in the record. • address: A char[4,6, or 8] field. These characters grouped and interpreted as a hexadecimal value, display the address at which the data field is to be loaded into memory. The length of the field depends on the number of bytes necessary to hold the address. A 2-byte address uses 4 characters, a 3-byte address uses 6 characters, and a 4-byte address uses 8 characters. • data: A char[0-64] field. These characters when paired and interpreted as hexadecimal values represent the memory loadable data or descriptive information.

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阐述对BootLoader的理解和分析

阐述对B o o t L o a d e r的理解和分析(总11页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除`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.............................................................................. 错误!未定义书签。

一.BootLoad简介 ............................................................. 错误!未定义书签。

二．系统设计 ...................................................................... 错误!未定义书签。

三.技术实现问题................................................................. 错误!未定义书签。

四.总结与体会 ..................................................................... 错误!未定义书签。

第5章_Bootloader_设计基础

6. BootLoader 与主机之间进行文件传输所用通信设备及协议最常见的情况就是，目标机上的 Boot Loader 通过串口与主机之
间进行文件传输，传输协议通常是 xmodem／ymodem／zmodem 协议中
的一种。但是，串口传输的速度是有限的，因此通过以太网连接并借助 TFTP 协议来下载文件是个更好的选择。
3.将 kernel 映像和根文件系统映像从 flash 上读到 RAM 空间中。
4.为内核设置启动参数。 5.调用内核。
Boot Loader 的 stage1
1. 基本的硬件初始化
屏蔽所有的中断
– 为中断提供服务通常是 OS 设备驱动程序的责任，因此在 Boot Loader 的执行全过程中可以不必响应任何中断。中断屏蔽可以通过写 CPU 的中断屏蔽寄存器或状态寄存器（比如 ARM 的 CPSR 寄存器）来完成。
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（比如串口、以
太网接口的支持等），而且代码会具有更好的可读性和下步骤(以执行的先后顺序)： 1. 硬件设备初始化 2. 为加载 Bootloader 的 stage2 准备 RAM 空间
系统映像的固态存储设备的典型空间分配结构图。
3. 用来控制 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。
4. Boot Loader 的启动过程是单阶段（Single Stage）还是多阶段（Multi-Stage）通常多阶段的 Boot Loader 能提供更为复杂的功能，以及更好的可移植性。从固态存储设备上启动的 Boot Loader 大多都是 2 阶段

电动汽车整车控制器 BootLoader 功能开发

电动汽车整车控制器 BootLoader 功能开发乐志国;金启前【摘要】The method of downloading program through BDM debugging interface is usually used in the development of vehicle control unit of the electric vehicles in the past , which may not only decrease the efficiency of developing the controller during the development phase , but also be inconvenient to upgrade and maintain the vehicle control unit if there are some bugs found during the operation phase .It may be a considerably practical significance to solve the problem by inviting the function of BootLoader based on embedded system .A complete set of processing solution was provided for the function in the development of vehicle control unit , and made a-vailable in the running test .It was improved to have the excellent practicability and effectiveness by the testing and analysis in operation .%传统的电动汽车整车控制器开发中，对程序的烧写是通过BDM调试接口实现的，该方法不仅在控制器应用程序开发阶段会影响开发效率，而且会给后期整车控制器升级维护造成极大的不便。

第6章 Bootloader

stage2：典型的trampoline
.text .global _trampoline _trampoline: bl main /*if main() return, we just call it again. */ b _trampoline
stage2-1：初始化本阶段的硬件设备初始化至少一个串口，用以和终端通信初始化计时器等可以重新点亮led灯，表示顺利进入了main()中执行。
BootLoader特点（续）
Boot Loader与主机通信最常用的方式是通过串口，使用的协议通常是xmodem/ymodem/ zmodem等协议的一种。借助TFTP协议使用以太网连接速度更快，但此时主机必须提供TFTP服务。
BootLoader特点（续）
大多Boot Loader都有两个操作模式：启动加载：即Boot Loader从目标机上的某个固态存储器上将操作系统加载到内存ram中运行，整个过程没有用户的介入。这是Boot Loader的正常工作模式。下载模式：目标机上的Boot Loader将通过串口或网络连接从主机（host）上下载文件，例如内核映象和根文件系统等。下载的文件首先放在ram中，然后被Boot Loader 写到固态存储器中。 Boot Loader的这种模式通常在第一次安装内核与根文件系统时使用。
2

本章目标
Bootloader概况 U-Boot软件开发 U-Boot使用技巧
6.1 Bootloader 对于计算机系统来说，从开机上电到操作系统启动需要一个引导过程。嵌入式Linux系统同样离不开引导程序，这个引导程序就叫作Bootloader。
6.1.1 Bootloader介绍
stage1-2：（续）

BootLoader程序在MCF51AC系列单片机上的实现

遍会遇到的几个难点问题，并以飞思卡尔公司ＣｌｉＶ１ｏｄｒＦｅ微控制器ＭＣ５ＡＣ系列单片机平台为例介绍了这几ＦＩ个难点问题的解决方法，对其他平台具有借鉴意义。关键词：Ｂｏｏｄｒｏｔｒｅ；ＭＣ５ＡＬＦ１Ｃ；引导程序；中断向量表
摘
要：ＢｏＬａｅ程序几乎是所有智能设备的必备功能。当产品出厂后如果发现有重大ＢｏｔｏｄｒＵＧ或需功能升级，
则它可以帮助工程人员方便的更新程序。嵌入式软件一般与硬件联系比较紧密，因此Ｂｏｏｄｒｏｔａｅ程序的实现在Ｌ
不同的硬件平台上具有不同的方法，但是其实现的基本思想是一致的。提出了在ＢｏＬａｅ程序实现过程中普ｏｔｏｄｒ
（ｅｈｏｏｙＣｎｅＤｎ￣ｇｌｔｎｃｏＬｄＹｎａ２４０，ｈａＴｃｎｌｅｔ，ｏｇｎｅｒｉＣ．ｔ，ａｔｉ６００Ｃｉ）ｇｒＥｃｏｓｎ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｂｏｔａｅｒｇａｉｈｓｅｉｌｆｎｔｎｏｌｓｌｉｔｌｇｎｅｉｅ．ｆｔｅｐｏｕｔｒｏｎｏｏＬｏｄｒｐｏｒｍｓｔｅｅｓｎｔｕｃｉｆａｍｏｔａｌｎｅｌｅｔｄｖｃｓＩｒｄｃｓａｅｆｕｄｔａｏｉｈｈｖｉｎｆｃｎａｅｓｇｉａｔＢＵＧｒｎｅｏｂｐａｅｆｅｅｖｎｇｔｅｆｃｏｙｔｃｎｈｌｎｉｅｒｏｅｓｌｐａｅｐｏａ．ｉｏｅｄｔｅｕｇｄｄａｒｌａｉｈａｔｒ，ｉａｅｐｅｇｎｅｓｔａｉｕｄｔｒｇｍｓｒｔｙｒＧｅｅａｌｓｅｋｎ，ｍｂｅｄｄｓｆｗａｅｉｒｌｓｌｉｋｄｗｉｈｔｅｈｒｗａｅＳｈｔｈｕｃｓｆｌｐｌａｉｎｏｆｎｒｌｐａｉｇｅｙｄｅｏｔｒｓｍｏｅｃｏｅｙｌｅｔｈａｄｒ．ｏｔａｅｓｃｅｓｌａｐｉｔｏｎｔｕｙｃＢｏｔａｅｒｇａｏｉｅｅｔｈｄｒｅｐｌｔｏｍｓａｅｄｉｅｓｆｅ，ｎｗｈｃ，ｏｖＬｔｅｓｍｅｂｓｃｉｅｓａｐｌｄ．ｏＬｏｄｒｐｏｒｍｎｄｆｒｎａｗａａｆｒｖｒｉｄｉｉｈｈｗｅｅｈａａｉｄａｉｐｉｒｒｉｅＴｈｉａｅｉｅｅｅａｒｂｅｆｅｎｏｎｅｅｅｏｒｏｒｃｓｆｔｅＢｏｔａｅｒｇａｎｎｒｄｃｓｓｐｐｒｓｓｓｖｒｌｏｌｍｓｏｔｎｅｃｕｔｒｄｉｔｐｅ￣ｉｎｐｏｅｓｏｏＬｏｄｒｏｒａｄｉｔｏｕｅａｒｐｎｈｈｐｍｔｅｓｌｔｏｓｆｒｔｅｂａｉｇＣｏｄｒ１ｍｉｒｃｎｒｌｒＭＣＦＡＣＣＵｌｔｏｍｆＦｅｓａｅＣｏａｙａｎｈｏｕｉｎｏｈｍｙｔｋｎｌＦｉｅＶｃｏｏｔｏｌｅ５１Ｍｐａｆｒｏｒｅｃｌｍｐｎｓａｅａｌ，ｘｍｐｅｗｈｉｈｗｉｌｒｓｎｏｅｅｅｃｓｆｒｈｔｅｌｔｏｓｃｌｐｅｅｔｍｅｒｆｒｎｅｅｏｈｒｐａｆｒ．ｓｏｔｍＫｅｒｓＢｏｔｒｅ；ＣＦｙｗｏｄ：ｏＬｏｄｒＭ５１ＡＣ；ｌａｉｏａｉｔｒｕｔｅｔｒｔｂｅｅｄｎｇｐｒｇｍ；ｎｅｒｐｃｏａｌｒｖ

嵌入式系统Bootloader分析及DSP56F800串口加载功能实现

试状态。根据软件或硬件输入，Ｂｏｌａｅｏｔｄｒ判断系ｏ统的状态，选择跳转到用户程序或执行加载程序代
码或执行维护检测程序。
１Ｂｏｌａｅ概述ｏｔｄｒｏ
通常计算机系统从软件角度划分层次如下：① 引导加载程序。包括固化在固件（ｉｆｍｗａｅｒｒ）中的ｂｏ代码（ｏｔ可选）和ＢｏＬａｅ两大部分。② 操ｏｔｏｄｒ
通过Ｂｏｌａｅ设计能实现很多功能，如初始ｏｔｄｒｏ
化硬件、系统启动自检测、加载操作系统和用户程
序，实现系统更新等。嵌入式系统产品一般有３种
＿状态：正常Ｔ作状态、程序加载状态、维护调Ｔ作
程序有助于更深人的理解计算机系统，实现更底层的应用，下面以Ｍｏｏｏａ公司的ＤＰ处理器为例ｔｒｌＳ介绍引导加载程序的部分应用。
第２５卷第５期
文童编号：１７－５２（００５０３州６３１２２１）０ —５ｌ
嵌入式系统Ｂｏｌａｅ分析ｏｔｄｒｏ
及Ｄ５Ｆ０ＳＰ６８０串口加载功能实现
张小平 ‘ ，谷勇，丰新龙
（．海军驻太原地区航空军事代表室；２１．太原航空仪表有限公司，太原０００３０６）摘要：简要分析嵌入式系统Ｂｏｌｄｒ和基于飞思卡尔ＤＰ６８０串口加载功能的实现。可以让客户在无程ｎｌａｅｏＳ５Ｆ０
送ＸＯＦ￣Ｈ发送Ｘ— Ｎ；上位机收到Ｘ— Ｆ — Ｆ，Ｉ／，ＯＯＦ字

一种新颖Bootloader设计方案

一种新颖Bootloader设计方案本文基于Microchip 公司的MPLAB 软件开发环境设计了一种新颖的Bootloader，并配套编写了PC 机端上位机界面程序。

其特点是控制灵活，使用便利，系统升级安全可靠。

1 Bootloader 的实现1.1 Bootloader 的操作模式Bootloader 在单片机上电/复位后、用户程序之前先运行，运行后判断当前是否需要进入升级状态。

如果不需要升级，就直接运行原有的程序;如果需要升级，首先擦除旧的程序，然后从串口接收用户程序，同时写入Flash 中。

Bootloader 有2 种操作模式：①启动加载模式，也称为“内核启动”模式。

即Bootloader 从目标机上的某个固态存储设备上将操作系统加载到RAM 中运行，整个过程并没有用户的介入。

②下载模式。

在这种模式下，目标机上的Bootloader 将通过串口、网络连接或者USB 等，从上位机下载操作系统文件，然后保存到目标机上的Flash 类固态存储设备中。

Bootloader 的这种模式通常在第一次安装内核与根文件系统时被使用，此外，以后的系统更新也会使用Bootl-oader 的这种工作模式。

本文设计的Bootloader 同时支持这两种工作模式，一开始启动时处于正常的启动加载模式，但并不立即启动进入内核，而是提示延时3 s，上位机用户如果发送某些信息给目标机，则切换到下载模式，否则继续启动内核。

1.2 Intel HEX 文件Intel HEX 文件是由一行行符合Intel HEX 文件格式的文本所构成的ASCII 文本文件。

在Intel HEX 文件中，每一行包含一个HEX 记录。

这些记录。

基于S3C44B0X的Bootloader设计与实现

基于S3C44B0X的Bootloader设计与实现
1.引言
Bootloader(引[1]导加载) 程序[1]是系统加电后首先运行的一段程序代码，用来初始化硬件环境、改变处理器运行模式和重组中断向量，建立内存空间的映
射图(有的CPU 没有内存映射功能如S3C44B0X )，将系统的软、硬件环境带到一个由用户定制的特定状态，然后加载操作系统内核。

对于不使用操作系统
的嵌入式系统而言，应用程序的运行同样也需要依赖一个准备好的软、硬件环境，因此从这个意义上来讲，BootLoader 对于嵌入式系统是必需的。

Bootloader 是依赖于目标硬件实现的，主要包括以下两方面[2]：
（1）每种嵌入式微处理器体系结构都有不同的Bootloader.应用比较广泛的Bootloader 有VIVI、U-Boot、Blob、RedBoot 等。

有些BootLoader 也可以支持多种体系结构的嵌入式微处理器。

如U-Boot 同时支持ARM 和MIPS 体系结构。

（2）Bootloader 依赖于具体的嵌入式板级硬件设备的配置。

比如板卡的硬件地址配置、微处理器的类型和其他外设的类型等。

也就是说，即使是基于相同
嵌入式微处理器构建的不同嵌入式目标板，要想让运行在一个板子上的Bootloader 程序同样运行在另一个板子上，仍需要修改Bootloader 的源程序。

作者在参与中国民用航空总局科技基金项目“机场噪声自动监测与数据传输
的研究与实
现”的研发中，设计了一款基于S3C44B0X 的ARM7 核心板，并实现了其引
导加载程序Bootloader.
2.ARM7 核心板介绍
2.1ARM7 核心板的构成。

毕设级项目：基于单片机从零写bootloader

毕设级项目：基于单片机从零写bootloader摘要：1.引言2.单片机bootloader 简介3.单片机bootloader 设计与实现a.目标平台与工具选择b.代码烧写流程c.代码结构与组织d.重要函数与实现4.遇到的问题及解决方案a.硬件问题b.软件问题5.总结与展望正文：基于单片机的毕设项目，从零开始编写bootloader，对于学习和实践嵌入式系统的设计与开发具有很大的价值。

本文将详细介绍这一过程，包括bootloader 的设计思路、实现步骤以及遇到的问题和解决方案。

首先，我们需要了解什么是bootloader。

bootloader（引导加载程序）是嵌入式系统中的一个关键部分，它负责在系统加电后初始化硬件并执行系统启动代码。

通常情况下，bootloader 会被固化在单片机的非易失性存储器中，以保证系统能够从断电状态恢复。

接下来，我们将详细讨论单片机bootloader 的设计与实现。

首先，我们需要选择一个合适的单片机平台和相应的开发工具。

这里我们以STC89C52 单片机为例，采用Keil uVision5 作为开发环境。

在设计和实现bootloader 时，我们需要关注代码烧写流程。

一般来说，bootloader 的烧写过程可以分为以下几个步骤：1.下载程序到单片机：通过ISP（In-System Programming）或JTAG 接口将程序下载到单片机内部的非易失性存储器中。

2.跳转到bootloader 入口：单片机加电后，会从非易失性存储器中执行bootloader 的入口地址。

3.初始化硬件：bootloader 会对单片机内部和外部的硬件进行初始化，例如初始化时钟、复位和串口等。

4.烧写应用程序：bootloader 会将从串口接收到的应用程序代码烧写至单片机的程序存储器中。

5.跳转到应用程序入口：完成代码烧写后，bootloader 会跳转到应用程序的入口地址，开始执行。

基于Xilinx FPGA特点的嵌入式Bootloader设计与实现

基于Xilinx FPGA特点的嵌入式Bootloader设计与实现Bootloader程序是指嵌入式系统在正常工作之前，配置系统运行环境，引导操作系统的一小段程序。

通过这段程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间映射等，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的环境，为系统的正常运行做好准备。

对于不使用操作系统的嵌入式系统而言，应用程序的运行同样也需要依赖一个准备好的软、硬件环境，因此从这个意义上来讲，BootLoader程序对于嵌入式系统是必需的。

BootLoader程序与硬件系统密切相关，依赖于具体的嵌入式板级硬件设备的配置。

比如板卡的硬件地址配置、微处理器的类型和其他外设的类型等。

也就是说，即使是基于相同嵌入式微处理器构建的不同嵌入式目标板，BootLoader程序也不是完全通用的，仍需要修改其源程序。

与ARM等嵌入式系统的启动过程所不同的是，FPGA必须先将内部硬件逻辑配置完成之后，才能运行程序代码。

虽然可以直接将程序代码例化到片内BRAM中，但是由于FPGA 内部的BRAM资源有限，而且硬件逻辑配置时就会占用其中的资源，因此遇到大型系统设计时（例如带有TCP/IP协议的大型程序），片内BRAM资源不够，就必须使用外部的RAM来储存程序代码和堆栈，这就需要设计Bootloader程序来完成用户程序的引导。

本文结合Xilinx FPGA的特点详细给出了Bootloader程序设计和实现过程。

本设计所实现的Bootloader程序是在FPGA硬件配置完毕之后在MicroBlaze软核处理器上运行的一段启动代码，用来把Flash中的用户程序传输至外部RAM，并引导系统从用户程序中开始运行。

一、系统硬件平台的实现本设计的实现是以Xilinx公司的Spartan-3E FPGA、STMicroelectronics公司的SPI串行Flash（M25P16）、Micron Technology公司的DDR SDRAM （MT46V32M16）为主要器件构建硬件平台。

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