【整理】BIOS、BootLoader、uboot对比

作者：繁依Fanyi0 | 2024-04-25 10:54:26

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mbr与boot loader uboot

bios

BIOS是英文"Basic Input Output System"的缩略语，直译过来后中文名称就是"基本输入输出系统"。其实，它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序，它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机后自检程序和系统自启动程序。其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。

BootLoader

BootLoader是一段小程序，可以把它想象成PC机linux上的GRUB/LILO引导程序，只不过在嵌入式linux中，没有BIOS，而是直接从flash中运行，来装载内核。它可以初始化硬件设备，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统做好准备。

一个嵌入式系统从软件角度来看分为三个层次：
1.引导加载程序
包括固化在固化中的boot程序（可选），和BootLoader两大部分
2.linux内核
特定于嵌入式平台的定制内核
3.文件系统
包括了系统命令和应用程序
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BootLoader-->Boot Parameters-->Kernel-->Root Filesystem
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为什么需要进行bootloader移植？
答：1.因为每种不同的CPU体系结构都有不同的BootLoader
2.BootLoader依赖于具体的嵌入式板级设备的配置
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BootLoader启动过程可分为单阶段和多阶段(stage1、stage2),其中stage1完成初始化硬件，如CPU寄存器、内存控制器，为stage2准备内存空间。一般stage1是可以直接在nor flash中运行的，并将stage2复制到内存RAM中，设置堆栈，然后跳转到stage2(从这也可以看出stage2是在RAM中运行的，与stage1不同)

BootLoader的stage1通常包括以下步骤：
1.硬件设备初始化如CPU寄存器、内存控制器
2.为加载BootLoader的stage2准备RAM空间
3.拷贝BootLoader的stage2到RAM空间中
4.设置好堆栈为什么？为了跳转到stage2的入口，因为stage2大多数是用C语言写的
5.跳转到stage2的C入口点

BootLoader的stage2通常包括以下步骤：
1.初始化本阶段要使用到的硬件设备各种设备，如网卡
2.将内核映像和根文件系统映像从flash上读到RAM中去
3.调用内核
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uboot

Uboot用于多种嵌入式CPU的BootLoader程序
支持多种嵌入式操作系统的引导
UBOOT目录结构
1.Borad 与开发板有关的文件。第一个开发板都以一个子目录出现在当前目录中
2.Common 实现Uboot支持的命令
3.Cpu 与特定CPU架构相关的代码，支持的CPU对应一个子目录(注意CPU与开发板的区别)
3.Disk 对磁盘的支持
4.Doc 文档目录
5.Drivers Uboot支持的设备驱动程序如各种网卡、串品、USB、支持CFI的Flash
6.Fs 文件系统的支持
7.Iclude Uboot使用的头文件。该目录下configs目录有与开发板相关的配置头文件该目录下的asm目录有与CPU体系结构相关的头文件
8.Net 与网络协议相关的代码各路协议的实现
9.Tools 生成Uboot的工具，如：mkimage,crc等等

Uboot编译分为两步
1.执行每种board相关的配置如：make amdk_2420
2.编译生成uboot.bin文件如：make CROSS_COMPILE=arm-linux-(指定正确路径)
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UBOOT基于单板机提供了丰富的命令集操作
UBOOT命令
printenv查看环境变量(相当全局变量？)
setenv 添加、修改、删除环境变量
1.setenv name value
set environment variable 'name' to 'value...'
2.setenv name
delete environment variable 'name'
saveenv保存环境变量
将当前定义的所有变量及其值存入flash中
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---------------------文件下载------------------------------------
tftp 通过网络下载文件使用前，配置好网络
配置网络：1.setenv ethaddr 12:34:56:78:8A:BC
2.setenv ipaddr 192.168.1.1
3.setenv serverip 192.168.1.254 (tftp服务器的地址)
连接下载：tftp 32000000 uImage
把server(IP=环境变量中设置的serverip)服务目录下的uImage通过tftp读入到0x32000000处

md 显示内存区的内容
md[.b,.w,.l]address 如:md.w 1000000

mm[.b,.w,.l]address 如：mm.w 100000
mm 修改内存，地址自动递增提供了一种互动修改存储器内容的方法，如果没有输入任何值，按回车内容保持不变，输入空格然后按下回车，结束输入

flinfo 查看Flash扇区信息
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protect Flash写保护打开或关闭扇区写保护
用法：
protect off all 关闭所有扇区的写保护
protect on all 打开所有扇区的写保护
protect off start end 关闭从start到end扇区的写保护-----》protect off 0 1ffff(前一扇区减去1?)
protect on start end 打开从start到end扇区的写保护

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erase 擦除flash扇区
用法： erase start end 如: erase 30000 1efff
在使用cp命令向Nor型Flash写入数据之前必须先使用erase命令擦除flash

cp　数据拷贝
cp [.b,.w,.l]saddress daddress len
cp提供了一种内存与内存，内存与Flash之间数据拷贝的方法
如:cp.b 31000000 50000 d0000 即是将内存地址0x31000000处的数据（长度为0xd0000）拷贝到地址0x50000处（Flash中）

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执行程序
go 执行内存中的二进制代码，一个简单的跳转到指定地址
go addr[arg...]
start application at address 'addr',
passing 'arg' as arguments

bootm 执行内存中的二进制代码
bootm [addr[arg...]] 要求二进制代码有固定格式的文件头
boot application image stored in memory passing arguments 'arg...';
when booting a Linux kernel,'arg' can be the address of an initrd image
bdinfo 显示开发板信息（可用于启动linux内核）
bdinfo命令将在终端显示诸如内存地址和大小、时钟频率、MAC地址等信息
这些信息在传递给LIUNX内核一些参数时可能会用到

设置自动启动
setenv bootcmd tftp 31000000 uImage \;bootm 31000000
saveenv

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