嵌入式Linux的Bootloader

嵌入式Bootloader简介，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，这个引导程序就叫做BootLoader。 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中的引导程序一起组成。 BIOS在完成硬件检测和资源分配后，将硬盘MBR中的引导程序读到系统的RAM中，然后将控制权交给引导程序。 引导程序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。 因此整个系统的加载启动任务就完全由BootLoader来完成． ### 嵌入式Linux的Bootloader：概念与实践 #### 一、Bootloader概述 在探讨嵌入式Linux的Bootloader之前，我们首先要明确什么是Bootloader以及它在嵌入式系统中的作用。 **Bootloader**，即启动加载器，是在计算机系统启动过程中负责加载操作系统内核或用户应用程序的初始软件程序。它在计算机启动时首先运行，并负责完成一系列初始化工作，包括但不限于硬件设备的初始化、内存空间的映射设置等，最终将操作系统加载到内存中并启动操作系统。 对于传统的PC机而言，Bootloader的工作通常分为两部分：第一阶段是由BIOS完成的基本硬件检测和资源分配；第二阶段则是由位于硬盘MBR中的引导程序来加载操作系统内核。然而，在嵌入式系统中，由于大多数嵌入式平台不具备类似BIOS的固件程序，因此Bootloader承担起了整个系统的加载启动任务。 #### 二、Bootloader的功能与重要性 1. **硬件初始化**：Bootloader必须能够识别并初始化关键的硬件组件，如CPU、内存、时钟源等。 2. **内存管理**：设置正确的内存映射表，为操作系统准备合适的内存环境。 3. **加载内核**：将操作系统内核从存储介质（如闪存）复制到RAM中，并将控制权转移给操作系统内核。 4. **环境配置**：设置操作系统的启动参数，例如串行端口速度、内存大小等。 #### 三、嵌入式Linux中常见的Bootloader 1. **GRUB/GRUB2**：GRUB最初是为了替代LILO而设计的，现在已经成为主流的x86系列处理器Bootloader，并且支持服务器级别的PowerPC/MIPS处理器。GRUB2是GRUB的下一代版本，具有更强的功能性和稳定性。 2. **CoreBoot**：最初名为LinuxBIOS，旨在成为x86 BIOS的替代品。尽管CoreBoot经历了艰难的发展历程，但它使用C语言编写，具有良好的开放性和可维护性，这使得它仍然受到一部分开发者的青睐。 3. **U-Boot**：这是一个非常流行的Bootloader，支持多种处理器架构，包括X86、ARM、PowerPC、MIPS等。U-Boot最初是从PPCBoot发展而来，后来又加入了ARMBoot的部分代码。它不仅功能强大，而且拥有优秀的代码架构和活跃的开发者社区。 4. **Redboot**：由Red Hat开发，支持多种CPU架构。虽然Redboot最初与eCos操作系统紧密集成，但随着Red Hat逐渐放弃对eCos的支持，Redboot的发展也受到了限制。 5. **Yamon**：专为MIPS系列处理器设计的Bootloader。它由MIPS公司开发，并被许多使用MIPS核心的处理器厂商所采纳。Yamon弥补了U-Boot在MIPS处理器支持方面的不足，成为了MIPS处理器的一个重要选项。 #### 四、总结 在嵌入式Linux系统中，Bootloader扮演着至关重要的角色。它不仅要能够高效地加载操作系统内核，还需要具备强大的硬件初始化能力和内存管理能力。随着技术的进步和发展，各种Bootloader也在不断地演进和完善，以满足不同应用场景的需求。无论是GRUB、CoreBoot、U-Boot还是其他Bootloader，都在各自领域发挥着重要作用，推动着嵌入式系统的快速发展。