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請問嵌入式培訓有必要嗎_ARM+Linux嵌入式系統(tǒng)的BootLoader設計,
由Boot Loader和固化在固件(firmware)中的Boot代碼(可選)共同組成一個嵌入式系統(tǒng)的引導加載程序。它的作用和功能就像固化到計算機內主板上的一個ROM芯片程序BIOS(basic input output system)。但是它一般不配置像BIOS那樣的固件程序,這是因為要考慮經(jīng)濟方面的原因,因此必須自己完成這方面的工作。Boot Loader可以初始化硬件設備,建立內存空間的映射圖,從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適的狀態(tài),以便為最終調用操作系統(tǒng)內核準備好正確的環(huán)境。它的實現(xiàn)嚴重地依賴于硬件,特別是在嵌入式系統(tǒng)中,即使基于同一個CPU的Boot Loader,對于不同的板子,也有很大的不同。
1 Boot Loader分析
系統(tǒng)加電,然后復位后,基本上所有的CPU都是從復位地址上取得指令的。以微處理器為核心的嵌入式系統(tǒng)中,通常都有某種類型的固態(tài)存儲設備(FLASH,E2PROM等),這個固態(tài)存儲設備被映射到一個預先設置好的地址上。在系統(tǒng)加電復位后,一開始處理器就會去執(zhí)行存放在復位地址處的程序,而且通過開發(fā)環(huán)境可以將Boot Loader定位在復位地址一開始的存儲空間上,因此Boot Loader是系統(tǒng)加電后,在操作系統(tǒng)內核或者一些應用程序被運行之前,首先會運行的程序。對于嵌人式系統(tǒng)來說,比較復雜的或者為了方便后期開發(fā)大的應用程序,有的使用操作系統(tǒng),也有很多的情況下,因功能簡單,或僅包括應用程序的系統(tǒng)不使用操作系統(tǒng),但是不論有無操作系統(tǒng)在啟動時都必須執(zhí)行Boot Loader,為的是準備好軟硬件運行環(huán)境。
以微處理器為核心的嵌入式系統(tǒng)中,一般都有某種類型的固態(tài)存儲設備(FLASH,E2PROM等),這個固態(tài)存儲設備被映射到一個預先設置好的地址上。在系統(tǒng)加電復位后,一開始處理器就會去執(zhí)行存放在復位地址處的程序。而且通過開發(fā)環(huán)境可以將Boot Loader定位在復位地址一開始的存儲空間上,因此Boot Loader是系統(tǒng)加電后,在操作系統(tǒng)內核或者一些應用程序被運行之前,首先會運行的程序。對于Linux系統(tǒng),它的主要任務有以下7個方面。
。1)初始化處理器及外設的硬件資源配置。一般嵌入式系統(tǒng)的處理器在上電復位后,外部的I/O引腳都處于輸入狀態(tài),處理器的片內和片外設備資源都需要配置。
(2)建立內存空間的映射圖,從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適的環(huán)境,這樣就能為最終啟動操作系統(tǒng)的內核提供最好條件。
。3)把操作裝載到映射的內存中,這也是所有任務當中最重要的一個,只有完成這個任務,操作系統(tǒng)才能被裝載到內存當中去,Boot Loader一般會提供串口和網(wǎng)絡裝載兩種方式。
(4)為了把操作系統(tǒng)的映像保存在FLASH中,以便以后啟動,可以直接裝載FLASH的數(shù)據(jù),而不用重新下載程序,但需要對FLASH進行編程。
(5)運行操作系統(tǒng)。設置相關的寄存器和資源,跳轉到操作系統(tǒng)的所在空間,進行相關的引導,這就是Boot Loader。
(6)在Linux系統(tǒng)啟動時,傳遞系統(tǒng)的啟動參數(shù),可以給內核傳遞命令行等參數(shù),通過命令行可以選擇控制系統(tǒng)的啟動模式。
。7)命令行的解析和輸入/輸出控制。為了開發(fā)的方便,多數(shù)的Boot Loader都采用串口作為終端的控制方式。嵌入式剛出來找工作, 嵌入式軟件開發(fā)待遇, 嵌入式有那些崗位, 墻壁嵌入式佛龕, 智能設備需要嵌入式, 嵌入式作用設計工程寶, 嵌入式畢業(yè)方向, 移動嵌入式風險, 雁塔區(qū)嵌入式養(yǎng)老, 嵌入式鍍鋅鋼跳板, 嵌入式udp協(xié)議棧, 嵌入式機械視覺檢測, 藍牙調試助手嵌入式, 淘寶上嵌入式項目, 嵌入式中斷條件, 國內嵌入式廠商, 嵌入式開發(fā)累嗎, 河流嵌入式蛇曲, 嵌入式qt是干嘛的, 嵌入式代碼編輯工具, 曲線擬合嵌入式軟件, 嵌入式系統(tǒng)碩士薪資,
Boot Loader的啟動過程可分為兩個重要階段。第一階段:由于Boot Loader的實現(xiàn)依賴于CPU的體系結構,所以設備代碼的初始化等功能都在該階段完成。而且,為了達到縮短代碼的目的,通常用匯編語言來編寫。在這一階段的執(zhí)行過程中,又可分為幾個方面。
①硬件設備的初始化。在該階段的執(zhí)行過程中,首先需要對硬件設備進行初始化,其目的主要是為第二階段的執(zhí)行以及隨后Kernel的調用準備基本的硬件環(huán)境。
、跒榧虞dBoot Loader的第二階段準備RAM空間。為了獲得更快的執(zhí)行速度,通常把第二階段加載到RAM空間中來執(zhí)行。因此,必須為加載Boot Loader準備好一段可用的RAM空間范圍。
、墼O置堆棧指針。設置堆棧是為了執(zhí)行C語言代碼作好準備。
④跳轉到第二階段的C入口點。當程序執(zhí)行到這個位置時,可以通過修改PC寄存器的值,使其跳轉到第二階段。
第二階段階段的啟動流程分析:為了便于實現(xiàn)復雜的功能和獲得更好的代碼可讀性和可移植性,通常第二階段的代碼用C語言來實現(xiàn)。但是,與普通C語言的不同之處是,這里使用了“彈簧床”的概念,即先用匯編語言寫一段小程序,并將這段小程序作為第二階段可執(zhí)行映像的執(zhí)行入口點,然后在匯編程序中用CPU跳轉指令跳入main()函數(shù)中去執(zhí)行,當main()函數(shù)返回時,CPU執(zhí)行路徑再次返回到匯編程序中第二階段,包括初始化本階段要使用的硬件設備,檢測系統(tǒng)內存映射,會將Kernel映像和根文件系統(tǒng)映像從FLASH中讀到RAM空間中,為內核設置啟動參數(shù)調用內核。
2 Boot Loader的設計
2.1 中斷向量表(二級)的設計與建立
如果有中斷或者異常發(fā)生時,處理器便會強制性地把PC指針指向向量表中它所對應的中斷類型地址值。為了提高中斷響應速度,F(xiàn)LASH的0x0地址存放能跳轉到0x33FFFF00地址處中斷向量的跳轉指令,也就是會在在RAM中建立一個二級中斷向量表,起始地址為0x33FFFF00。除了復位外,所有的異常入口地址都由FLASH跳轉得到,代碼如下:
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