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uboot

U-Boot是一款常用的开源嵌入式引导加载器,它为嵌入式系统提供了一个可移植、可靠、完整的引导环境。U-Boot具有高可配置性和可扩展性,可以在多种处理器架构和多种设备之间进行切换。

U-Boot有以下几个主要特点:

1.开源:U-Boot是一款基于GPL的开源软件,它具有极高的灵活性和可定制性以满足特定的需求。

2.多处理器架构支持:U-Boot支持多种处理器架构和操作系统,如ARM、x86、MIPS、PowerPC等。

3.可定制性:U-Boot的配置非常灵活,可以根据系统的需求进行定制,例如可以调整机载设备的开关、时序、频率等。

4.可扩展性:U-Boot可以轻松地添加新的应用程序、设备驱动程序等,由于它的代码是模块化的。

5.调试功能:U-Boot向用户报告有用的信息,例如板级支持包、储存设备和内存映射等。

6.支持多种接口:U-Boot可以通过RS232串口、以太网、USB等接口进行配置和控制。

U-Boot的启动流程通常包含以下几个步骤:

  1. 芯片中硬件初始化

在U-Boot启动过程中,芯片中硬件初始化是非常关键的一步,它包括时钟控制器、总线控制器、GPIO、SPI、I2C、SD/MMC控制器、NAND Flash控制器、以太网MAC控制器等各种外设的初始化。这个过程还包括在设备树中定义硬件外设,将硬件的信息组织为设备树结构,以便内核在运行时可以根据设备树进行硬件访问。

  1. 引导加载程序从内存中读取U-Boot

U-Boot有多种启动方式,最常用的是通过SPI Flash、NOR Flash、NAND Flash、SD/MMC、TFTP等方式从一个存储设备读取U-Boot启动代码并将其加载到内存中,然后选择一个适当的入口点开始执行U-Boot。在执行U-Boot之前,引导加载程序需要对存储介质进行初始化,例如通过过程开关控制NAND Flash的ECC、Bad Block管理、读芯片ID等等。

  1. 启动U-Boot自检程序和环境变量

在U-Boot加载到内存后,U-Boot将开始执行自检程序(CPU初始化、堆栈、BSS等)和环境变量的初始化。环境变量主要包括U-Boot的配置信息,设备树、启动参数、网络信息、文件系统分区等等。在进行初始化过程中,还需要加载kernel image或Device Tree Blob(DTB)等信息,以便内核可以顺利启动。

  1. 对各种外设进行初始化

在完成自检和环境变量的初始化后,U-Boot会进入板级初始化环节,对外设进行初始化。这里需要对各种外设进行特别的控制,例如以太网、SPI、I2C等等。在执行设备初始化和控制时,U-Boot会参照设备树中相关信息进行寻址和控制。

  1. 从储存器中加载操作系统内核

在U-Boot执行完所有的配置和初始化之后,就会读取Linux Kernel Image 或者 Device Tree Blob(DTB)这二进制文件从储存器中加载内核文件。这个过程一般是采用的物理地址方式,读取适量的数据到指定的内存地址,加载内核到内存。

  1. 启动操作系统内核并进入用户空间

内核文件加载完毕后,U-Boot会通过一定的方式来启动操作系统内核,这个过程是由uImage header及LZMA压缩算法的内核解压部分执行。启动内核后,内核会依次调用init程序、源码阶段的内核模块的初始化程序和Loadable Module的初始化程序。

总之,U-Boot是一款非常重要的开源软件,具有高度的灵活性和可定制性,在嵌入式系统的启动过程中发挥着非常重要的作用。U-Boot能够挖掘嵌入式系统的潜力,驱动各种设备并完成初始化工作,实现了对硬件架构的抽象,使系统在进行硬件操作时更加简便高效。