ArmLinux bootloader 全程详解

### ArmLinux Bootloader 全程详解 #### 一、引言与背景 随着嵌入式系统的广泛应用和发展，Arm架构成为了嵌入式领域的主流选择之一。ArmLinux作为一种专门为基于Arm架构的处理器设计的操作系统，其Bootloader（启动加载器）的设计与实现对于整个系统的启动过程至关重要。本文将详细解析一种简单但实用的Bootloader设计方案，该方案基于三星S3C2410处理器，并在三星官方提供的2410 Bootloader基础上进行了少量修改，旨在帮助初学者快速理解并掌握ArmLinux Bootloader的基本原理及实现细节。 #### 二、关键概念 在深入探讨Bootloader的具体实现之前，我们首先需要了解几个重要的概念： 1. **Compressed Kernel and Decompressed Kernel**：压缩内核（Compressed Kernel）与非压缩内核（Decompressed Kernel）。根据当前的趋势，更推荐使用包含解压器的压缩内核。在内存分配时需要为压缩和解压的内核预留足够的空间以避免两者之间的相互覆盖。当执行指令跳转到压缩内核后，解压器开始运行，如果发现解压后的代码会覆盖原始的压缩内核，则会直接跳转到压缩内核后面存储的数据区域，并重新定位内核位置，因此，确保足够的内存空间非常重要。 2. **Jffs2 FileSystem**：JFFS2文件系统是一种专门为闪存介质设计的文件系统，支持在Flash上保存Armlinux应用程序产生的数据。尽管本文档提到的实例未使用JFFS2，但在实际应用中，尤其是在需要长期存储数据的应用场景下，JFFS2是一个非常有用的选项。 3. **RAM Disk**：RAM Disk允许在没有其他存储设备的情况下启动Root Filesystem。常见的加载方式是将压缩的RAM Disk镜像放置在特定地址，然后通过启动参数的方式（ATAG_INITRD2）传递给Kernel。这种方式简化了启动流程，同时也提高了系统的灵活性和可扩展性。 4. **启动参数**：启动参数是通过标记列表（Tagged List）的形式传递给Linux内核的一系列指令。标记列表以ATAG_CORE开始，以ATAG_NONE结束。常见的启动参数包括ATAG_CORE、ATAG_MEM、ATAG_CMDLINE、ATAG_RAMDISK、ATAG_INITRD等。这些参数对于内核的初始化和配置至关重要。 #### 三、开发环境与开发板配置 1. **硬件配置**：本案例采用S3C2410处理器作为核心，配备64MB SDRAM（两个Bank），32MB NOR Flash（Bank0），以及必要的串口连接。具体的内存分配如下： - 0x4000_0000 开始为4KB的片内DRAM，用于存放Bootloader Image； - 0x3000_0100 开始用于存放启动参数； - 0x3120_0000 存放Compressed Kernel Image； - 0x3200_0000 存放Compressed RAM Disk； - 0x3000_8000 指定为Decompressed Kernel Image Address； - 0x3040_0000 指定为Decompressed RAM Disk Image Address。 2. **软件环境**：使用Redhat Linux操作系统和armgcc工具链构建开发环境。推荐使用预先打包好的armgcc工具链，而不是自行编译，以减少配置过程中的复杂性和错误。通过下载并解压`arm-linux-gcc-3.3.2.tar.bz2`至`/toolchain`目录，并调整Makefile中的相关配置（如`arch=arm`, `CROSS_COMPILE`等）以确保正确引用工具链。 #### 四、启动方式 在完成硬件和软件配置后，接下来需要考虑的是如何引导系统。典型的启动流程如下： 1. **Bootloader**：Bootloader负责初始化硬件环境、设置启动参数，并最终将压缩的内核和RAM Disk加载到指定内存地址。 2. **Kernel**：加载到内存的内核经过解压后开始运行，执行内核初始化过程。 3. **Filesystem**：通过加载RAM Disk或从其他存储设备加载文件系统，从而完成系统的启动。 #### 五、结论 本文详细介绍了一种基于S3C2410处理器的简单Bootloader设计方案及其关键概念和技术要点，旨在帮助读者更好地理解和实践Armlinux Bootloader的开发。通过对Compressed Kernel、RAM Disk、启动参数等概念的解释，以及对开发环境和启动方式的阐述，本文提供了一个全面而详细的指南，为初学者和开发者提供了宝贵的参考资源。