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。
2) 初始化串口端口
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作为调试端口。
3) 检测处理器类型
Bootloader在调用 Linux内核前必须检测系统的处理器类型,并将其保存到某个常量中提供给 Linux 内核。Linux 内核在启动过程中会根据该处理器类型调用相应的初始化程序。
4) 设置 Linux启动参数
Bootloader在执行过程中必须设置和初始化 Linux 的内核启动参数。
5) 调用 Linux内核映像
Bootloader完成的最后一项工作便是调用 Linux内核。如果 Linux 内核存放在 Flash 中,并且可直接在上面运行(这里的 Flash 指 Nor Flash),那么可直接跳转到内核中去执行。但由于在 Flash 中执行代码会有种种限制,而且速度也远不及 RAM 快,所以一般的嵌入式系统都是将 Linux内核拷贝到 RAM 中,然后跳转到 RAM 中去执行。
能够快速启动启动速度二者差不多,但很多嵌入式设备并不需要图形界面,且由于Linux有源代码,在硬件固定的情况下可以加速启动,这时Linux就比WinCE/Windows启动快多了。总体比较而言,在嵌入式领域Linux比WinCE/Windows具有明显优势。正因为如此,嵌入式
Linux比WinCE/Windows应用领域要广泛的多。WinCE的优势在于PC衍生产品,如Pocket PC,高端PDA等。但在其他众多的嵌入式领域中,WinCE就并不适合了。在嵌入式领域,
Linux与WinCE/windows均为后发,Windows不拥有在PC领域的垄断优势,二者公平竞争,这时更能清楚地看出他们的实用性差别和发展潜力。嵌入式给了Linux一个自由广阔的天地,
充分体现出了Open Source的巨大优势。想了解更多Linux介绍可查看《Linux就该这么学》。
嵌入式 Linux 系统从软件角度看可以分为四个部分:引导加载程序(Bootloader), Linux 内核,文件系统,应用程序。
当系统首次引导时,或系统被重置时,处理器会执行一个位于Flash/ROM中的已知位置处的代码,Bootloader就是这第一段代码。它主要用来初始化处理器及外设,然后调用 Linux 内核。Linux 内核在完成系统的初始化之后需要挂载某个文件系统作为根文件系统(Root Filesystem),然后加载必要的内核模块,启动应用程序。这就是嵌入式Linux系统启动过程 Linux 引导的整个过程。
Bootloader 的启动方式:
网络启动方式。这种方式的开发板不需要较大的存储介质,跟无盘工作站有点类似,但是使用这种启动方式之前,需要把Bootloader安装到板上的EPROM或者Flash中。Bootloader通过以太网接口远程下载Linux内核映像或者文件系统。Bootloader下载文件一般都使用TFTP网络协议,还可以通过DHCP的方式动态配置IP地址。
硬盘启动方式
传统的Linux系统运行在台式机或者服务器上,这些计算机一般都使用BIOS引导,并使用磁盘作为存储介质。Linux传统上是LILO (Linux Loader) 引导,后来又出现了GUN的软件 (Grand Unified Bootloader) 。 这两种Bootloader广泛应用在X86的Linux系统上。
Flash启动方式。大多数嵌入式系统上都使用Flash存储介质。Flash有很多类型,包括NOR Flash、NAND Flash和其它半导体盘。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。NOR Flash 使用最为普遍。Bootloader一般放在Flash的底端或者顶端,这需要根据处理器的复位向量来进行设置。可以配置成MTD设备来访问Flash分区。
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