一、簡介
    本文將從 BootLoader 的概念、BootLoader 的主要任務(wù)、BootLoader 的框架結(jié)構(gòu)以及 BootLoader 的安裝等四個方面來討論嵌入式系統(tǒng)的 BootLoader。

1. 引導(dǎo)加載程序 。包括固化在固件 (firmware) 中的 boot 代碼 ( 可選 ) ，和 Boot Loader 兩大部分。
2. Linux 內(nèi)核 。特定于嵌入式板子的定制內(nèi)核以及內(nèi)核的啟動參數(shù)。

    引導(dǎo)加載程序是系統(tǒng)加電后運行的第一段軟件代碼。
    回憶一下 PC 的體系結(jié)構(gòu)我們可以知道，PC 機中的引導(dǎo)加載程序由 BIOS(其本質(zhì)就是一段固件程序)和位于硬盤 MBR 中的OS Boot Loader（比如，LILO 和GRUB 等）一起組成。BIOS 在完成硬件檢測和資源分配后，將硬盤 MBR 中的 Boot Loader 讀到系統(tǒng)的 RAM 中，然后將控制權(quán)交給 OS Boot Loader。Boot Loader 的主要運行任務(wù)就是將內(nèi)核映象從硬盤上讀到 RAM 中，然后跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的入口點去運行，也即開始啟動操作系統(tǒng)。而在嵌入式系統(tǒng)中，通常并沒有像 BIOS 那樣的固件程序（注，有的嵌入式 CPU 也會內(nèi)嵌一段短小的啟動程序），因此整個系統(tǒng)的加載啟動任務(wù)就完全由 Boot Loader 來完成。比如在一個基于 ARM7TDMI core 的嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)在上電或復(fù)位時通常都從地址0x00000000 處開始執(zhí)行，而在這個地址處安排的通常就是系統(tǒng)的 Boot Loader 程序。

二、Boot Loader 的概念
    簡單地說，Boot Loader 就是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運行之前運行的一段小程序。通過這段小程序，我們可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)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(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準備好正確的環(huán)境。

1. Boot Loader 所支持的 CPU 和嵌入式板
    每種不同的 CPU 體系結(jié)構(gòu)都有不同的 Boot Loader。有些 Boot Loader 也支持多種體系結(jié)構(gòu)的 CPU，比如 U-Boot 就同時支持 ARM 體系結(jié)構(gòu)和MIPS 體系結(jié)構(gòu)。除了依賴于CPU 的體系結(jié)構(gòu)外，BootLoader 實際上也依賴于具體的嵌入式板級設(shè)備的配置。這也就是說，對于兩塊不同的嵌入式板而言，即使它們是基于同一種 CPU 而構(gòu)建的，要想讓運行在一塊板子上的 Boot Loader 程序也能運行在另一塊板子上，通常也都需要修改Boot Loader 的源程序。

2. Boot Loader 的安裝媒介（Installation Medium）
    系統(tǒng)加電或復(fù)位后，所有的 CPU 通常都從某個由 CPU 制造商預(yù)先安排的地址上取指令。比如，基于 ARM7TDMI core 的 CPU 在復(fù)位時通常都從地址 0x00000000 取它的第一條指令。而基于 CPU 構(gòu)建的嵌入式系統(tǒng)通常都有某種類型的固態(tài)存儲設(shè)備(比如：ROM、EEPROM 或 FLASH 等)被映射到這個預(yù)先安排的地址上。因此在系統(tǒng)加電后，CPU 將首先執(zhí)行 Boot Loader 程序。

3. 用來控制 Boot Loader 的設(shè)備或機制
主機和目標機之間一般通過串口建立連接，Boot Loader 軟件在執(zhí)行時通常會通過串口來進行 I/O，比如：輸出打印信息到串口，從串口讀取用戶控制字符等。

4. Boot Loader 的啟動過程
    Boot Loader 的啟動過程是單階段（Single Stage）還是多階段（Multi-Stage）通常多階段的 Boot Loader 能提供更為復(fù)雜的功能，以及更好的可移植性。從固態(tài)存儲設(shè)備上啟動的 Boot Loader 大多都是 2 階段的啟動過程，也即啟動過程可以分為 stage 1 和stage 2 兩部分。而至于在 stage 1 和 stage 2 具體完成哪些任務(wù)將在下面討論。

5. BootLoader 與主機之間進行文件傳輸所用的通信設(shè)備及協(xié)議
    最常見的情況就是，目標機上的 Boot Loader 通過串口與主機之間進行文件傳輸，傳輸協(xié)議通常是 xmodem／ymodem／zmodem 協(xié)議中的一種。但是，串口傳輸?shù)乃俣仁怯邢薜�，因此通過以太網(wǎng)連接并借助 TFTP 協(xié)議來下載文件是個更好的選擇。在討論了 BootLoader 的上述概念后，下面我們來具體看看 BootLoader 的應(yīng)該完成哪些任務(wù)。

三. Boot Loader 的主要任務(wù)與典型結(jié)構(gòu)框架
    在繼續(xù)本節(jié)的討論之前，首先我們做一個假定，那就是：假定內(nèi)核映像與根文件系統(tǒng)映像都被加載到 RAM 中運行。之所以提出這樣一個假設(shè)前提是因為，在嵌入式系統(tǒng)中內(nèi)核映像與根文件系統(tǒng)映像也可以直接在 ROM 或 Flash 這樣的固態(tài)存儲設(shè)備中直接運行。但這種做法無疑是以運行速度的犧牲為代價的。
    從操作系統(tǒng)的角度看，Boot Loader 的總目標就是正確地調(diào)用內(nèi)核來執(zhí)行。另外，由于 Boot Loader 的實現(xiàn)依賴于 CPU 的體系結(jié)構(gòu)，因此大多數(shù) Boot Loader 都分為 stage1 和 stage2 兩大部分。依賴于 CPU 體系結(jié)構(gòu)的代碼，比如設(shè)備初始化代碼等，通常都放在 stage1 中，而且通常都用匯編語言來實現(xiàn)，以達到短小精悍的目的。
    而 stage2 則通常用C語言來實現(xiàn)，這樣可以實現(xiàn)給復(fù)雜的功能，而且代碼會具有更好的可讀性和可移植性。
    Boot Loader 的 stage1 通常包括以下步驟(以執(zhí)行的先后順序)：