關(guān)于bootloader，先簡(jiǎn)要地總結一下。經(jīng)過(guò)了第一個(gè)階段的學(xué)習，對bootloader有了一個(gè)整體的認識，其實(shí)把它當作一個(gè)功能單元就可以了，職責就是完成從硬件加電到操作系統內核運行之前的所有工作，這些工作包括硬件檢測、硬件初始化、加載kernel。這些工作怎么完成呢？按照功能分為兩個(gè)部分比較合適，硬件檢測和初始化功能實(shí)現作為stage1；加載kernel作為stage2。stage1完全依賴(lài)于硬件，這一部分用匯編語(yǔ)言實(shí)現；stage2與操作系統有關(guān)，一般用C語(yǔ)言來(lái)實(shí)現。在嵌入式系統的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，bootloader有兩種選擇，要么自行開(kāi)發(fā)，要么移植。我還沒(méi)有寫(xiě)過(guò)bootloader，只是移植過(guò)U-boot，使用過(guò)Redboot。
這里討論一個(gè)問(wèn)題，bootloader如何燒寫(xiě)（固化）到非易失性存儲介質(zhì)（比如Nor Flash，NAND Flash等）里呢？ 討論之前，先要理解編程器的概念。雖然學(xué)通信工程，應該對這些工具不陌生，但是本科下來(lái)，對這些概念確實(shí)沒(méi)有深刻的印象。實(shí)際用到，才發(fā)現自己基礎太差，只能努力的彌補。我寫(xiě)blog，很大程度上是對基礎知識的鞏固，相信基礎扎實(shí)了，知識體系才可以慢慢的完善，才能最終勝任更高難度的工作。 編程器也叫device programmer，是對非易失性存儲介質(zhì)和其他電可編程設備進(jìn)行編程的工具。傳統的編程器，需要把Flash（舉例）從電路板上取下來(lái)，插到編程器的接口上，以完成擦除和燒寫(xiě)?，F在的編程器發(fā)展的方向是ISP（In-System Programming，在系統可編程），就是指電路板上的空白器件可以編程寫(xiě)入最終用戶(hù)代碼，而不需要從電路板上取下器件。已經(jīng)編程的器件也可以用ISP方式擦除或再編程，如Nor Flash支持重復擦寫(xiě)10萬(wàn)次左右?？梢?jiàn)，ISP，智能編程器是發(fā)展的方向。 利用編程器可以解決前面提高的問(wèn)題，不僅可以燒寫(xiě)bootloader，還可以燒寫(xiě)kernel，fs等等。也就是都屬于固化最終用戶(hù)代碼的過(guò)程。 下面考慮兩種實(shí)際情況： 1、廠(chǎng)商已經(jīng)提供固化的程序代碼，不允許對其修改。那么這種情況下，用不到編程器。 2、廠(chǎng)商提供的硬件沒(méi)有固化代碼，或者固化了部分代碼（后面舉例說(shuō)明），這樣就需要用到編程器。 第一種情況是對最終用戶(hù)而言，第二種情況則對開(kāi)發(fā)者而言。也就是在嵌入式開(kāi)發(fā)過(guò)程中，我們總是需要用到編程器，不管原來(lái)是否知道這個(gè)概念，即使是下載線(xiàn)，也可以認為是簡(jiǎn)單的編程器。要想利用編程器進(jìn)行數據交換，完成燒寫(xiě)擦除等操作，就必須硬件連接、軟件操作。當然，復雜的地方在軟件操作，因為對不同的硬件，軟件操作是不同的。有些廠(chǎng)商把編程器、編輯器、編譯器、匯編器、鏈接器、調試器集成在一起，提供軟硬件解決方案，在學(xué)校學(xué)習大多是這種集成環(huán)境了。比如51單片機的仿真器和Keil開(kāi)發(fā)環(huán)境。也因為這個(gè)原因，對于每個(gè)環(huán)節反而沒(méi)有了概念。在Linux下開(kāi)發(fā)的時(shí)候，這些問(wèn)題就都凸現出來(lái)了。不過(guò)早出來(lái)早解決，這樣無(wú)論對于自己的認識，還是對于以后的發(fā)展，都是有利的。 有些廠(chǎng)商為了方便用戶(hù)下載代碼和調試，在其處理器內部集成了一個(gè)小的ROM，事先固化一小段代碼。因為容量有限，所以代碼的功能有限，一般只是初始化串口，然后等待從串口輸入數據。這樣，串口線(xiàn)實(shí)際上就成為了編程器的硬件連接了。比如，Cirrus Logic 的EP93XX系列，它內部集成了一個(gè)BootROM，固化代碼初始化串口，支持從串口下載數據。那么在Host端只需要相應的開(kāi)發(fā)一個(gè)相同串口協(xié)議的download程序，就可以完成bootloader（EP93XX系列使用的是Redboot）燒寫(xiě)到Falsh里【注：這里的編程器就可以認為是download+RS-232交叉線(xiàn)】，然后從Falsh啟動(dòng)，有Redboot進(jìn)行下面的工作。因為Redboot實(shí)現了串口傳輸協(xié)議和TFTP協(xié)議，就可以通過(guò)RS-232來(lái)進(jìn)行控制，通過(guò)Ethernet完成大的映象文件如kernel和fs的下載固化。這樣，從硬件上電，到最后系統啟動(dòng)的所有環(huán)節就都很清晰了。ATMEL的AT91RM9200內部也集成了一個(gè)ROM，固化代碼，同樣初始化串口，啟動(dòng)串口傳輸協(xié)議Xmodem，等待輸入【注：這里的編程器就可以認為是loader+RS-232交叉線(xiàn)】。官方提供的loader就是完成把U-boot下載固化到flash里面。因為kernel和fs比較大，可以采用壓縮，官方提供boot來(lái)完成從flash啟動(dòng)后自動(dòng)解壓過(guò)程。這樣，從flash啟動(dòng)就慢了許多。 還有些廠(chǎng)商為了節省ROM空間，提高集成度，不支持從ROM啟動(dòng)模式。比如三星公司的S3C2410等。這樣一種簡(jiǎn)單的方法就是采用JTAG下載線(xiàn)作為編程器的硬件連接，完成其Bootloader（如Vivi）的燒寫(xiě)。在Windows環(huán)境下，針對JTAG硬件連接，編程器的軟件有JFlash（JTAG for Flash），SJF，Flash Programmer等，還是比較豐富的。在Linux環(huán)境下，我所知道的有JFlash的Linux版本【注：在Linux下，這里的編程器就可以認為是JFlash+JTAG下載線(xiàn)，S3C2410是提供JTAG接口的】。因為學(xué)校實(shí)驗室有S3C2410的實(shí)驗箱，所以下個(gè)階段會(huì )嘗試以S3C2410為中心，進(jìn)行詳細深入的學(xué)習。其中之一就是bootloader的研究。那么就可以分成兩個(gè)部分：一是Linux環(huán)境下Flash燒寫(xiě)工具JFlash的工作原理，完成移植工作。二是移植Vivi（U-boot）。在這個(gè)過(guò)程中，重點(diǎn)學(xué)習一下U-boot的移植和組織形式，掌握JTAG對應的軟件JFlash的源代碼編寫(xiě)方法。然后嘗試自己寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的bootloader。我想，這樣學(xué)習會(huì )更加有效。 總結完之后，對bootloader的理解有了一個(gè)新的概念。把bootloader理解成燒寫(xiě)工具和功能實(shí)現兩個(gè)部分，對于實(shí)際理解會(huì )更有幫助。這樣，拿到一塊板子，首先看它提供的啟動(dòng)方式有那些，是否支持從ROM啟動(dòng)，是否支持從Flash啟動(dòng)等等，針對啟動(dòng)方式，選擇bootloader固化方式，如果提供編程器軟件資源最好，如果不提供，那么要么編寫(xiě)，要么移植。不過(guò)，大而全在商業(yè)中是行不通的，如同周立功所說(shuō)，專(zhuān)注于自己最擅長(cháng)的，其他的外包。這是工作后應該信奉的原則?，F在還是以研究為目的，盡量弄明白每個(gè)環(huán)節的工作原理，形成清晰的認識，然后選擇自己最為擅長(cháng)的，作為謀生的手段。即使工作后，各個(gè)環(huán)節還是應該有所射獵，知識都是相通的，可能從別的方面得到啟發(fā)，解決自己手頭的難題。
