Beaglebone bootloader雜談

    既然是雜談，內容就比較輕鬆一點。這裏沒有教你們怎樣一步步去針對新的硬件平臺去修改U-Boot代碼（說真的，要想學這些仍是去看U-Boot的文檔比較靠譜），在這我只是泛泛的侃侃Bootloader和怎樣生成針對Beaglebone的bootloader，嗯，閒話少敘，這就開始。

先說說Beaglebone的boot過程
    大部分處理器的BOOT過程都要經歷多個階段，所謂的「chained loading method」，每一步新的bootloader都完成一些CPU初始化工做，加載下一步要運行的程序，而後將CPU的控制權徹底轉交。
    對於Beaglebone平臺來講，其使用的是AM335x系列的CPU，系統boot過程分爲四大步：
    1）處理器PoR（power-on reset）後就會跳到復位向量所指的程序段去運行，這段程序位於處理器的ROM中，由處理器生產廠商提供，咱們稱其爲ROM Boot Loader（RBL）。RBL在初始化固定存儲設備（NAND Flash，MMC，Etc.）後，根據CPU的跳線選擇，從持久性存儲設備中將第二部要用到的bootloader讀入內存（至因而內部仍是外部，要根據ROM中的程序來定，Beaglebone是內部ram），然後將控制權轉交。
     2）這一步的bootloader咱們稱爲Secondary Program Loader（SPL），固然這是TI的叫法，你也能夠稱其爲xloader，UBL。SPL完成有限的初始化工做，最重要的就是初始化DDR RAM（或是其餘大一點的外部RAM），由於下一步的U-Boot將要進駐其中。在這以後，SPL從持久性存儲設備中將U-Boot（其餘bootloader也行，咱們這裏以U-Boot爲例）讀入DDR RAM中，隨後轉交CPU控制權。
    3）終於到了萬衆矚目的U-Boot階段，使能大部分的處理器功能，將操做系統內核讀入DDR RAM中，然後配置啓動參數啓動Linux內核。固然U-Boot的功能可不止這些，U-Boot中提供了不少應用程序，可使用tftp下載文件，或是格式化存儲設備等等。
    4）Linux內核啓動……內核初始化，MMU使能，外部設備初始化，PID（1）Init進程啓動……
WHY 4 STEPS?
    好了，那可能有人會問，搞得那麼麻煩幹嗎？一步Boot起來不行嗎？>_< 其實任何一門技術都是讓咱們的生活變的簡單，Bootloader也是，因此其不多是麻煩……首先，第一步的RBL不可能太複雜，ROM大小是一個限制，最重要的仍是由於其所能獲取的系統信息太少，因此處理器只能使用簡單的方法去尋找能完成複雜功能的代碼，然後將處理器初始化工做交給它來完成。其次，SPL也不能很複雜，由於其位於處理器的內部RAM中，通常處理器的內部RAM都要小於128KB，其大小注定其不能完成很複雜的功能，是故，再尋找能力更強大一些的代碼，將處理器初始化工做交給它來完成。到了在DDR RAM中執行的Bootloader（U-Boot算一個），其功能就比較完善了，此時就能夠啓動操做系統了。
    最後上兩張圖：

圖1 Beaglebone boot圖解


圖2 硬件跳線提示RBL從何處讀取SPL

下面就該說說U-BOOT了

    U-Boot全名是DAS U-Boot，一看就是德國佬作的，DAS嗎…… 背景就很少介紹了，你們本身Google吧。
    處理器在BOOT的前三個階段都是不適用MMU的，也就是說在此三個階段運行的程序，都是直接訪問處理器的物理地址，只有到操做系統進行MMU初始化後，虛擬地址地址系統纔算啓動。爲何說這個？若是你們寫了裸機程序想使用U-Boot加載運行，別忘了在編譯的時候指明要加載的硬件地址！
    U-Boot 主要完成的功能有：
    1）初始化處理器時鐘，設置pin mux。
    2）讀取內核鏡像。
    3）使用用戶指定的內核啓動參數啓動內核。

今天先到這裏，有點不舒服……