1 首先，了解一下bootloader。bootloader是系统加电后运行的第一段代码。它要完成的工作就是初始化硬件设备，建立内存空间的映射图，这样为最终调用操作系统内核做好准备。
2 bootloader的操作模式
（1）启动加载模式（bootloading）
（2）下载模式（downloading）
开发时要用（2），target board上的bootloader将通过串口或者网络等通信手段从host上下载内核映象和根文件系统映象等到ram中。
3 bootloader的启动方式：网络启动、磁盘启动、flash启动。
4 bootloader的种类
区分一下“bootloader”和“monitor”的概念。bootloader只是引导设备并且执行主程序的固件；而monitor还提供了更多的命令行接口，可以进行调试、读写内存、烧写flash、配置环境变量等。monitor在嵌入式系统开发过程中还可以提供很好的调试功能，开发完成后，就完全配置成了一个bootloader。所以，习惯上把它们统称为bootloader。我现在要使用的u－boot就是典型的monitor。
5 bootloader的启动流程
搜集了一些资料，写的比较精彩，放在这里。。。
资料一：
系统上电，检测BMS，选择系统的启动方式，如果BMS为高电平，则系统从片内ROM启动。AT91RM9200的ROM上电后被映射到了0x0和0x100000处，在这两个地址处都可以访问到ROM。由于9200的ROM中固化了一个BOOTLOAER程序。所以PC从0X0处开始执行这个BOOTLOAER(准确的说应该是一级BOOTLOADER)。这个BOOTLOER依次完成以下步骤：
1． PLL SETUP
设置PLLB产生48M时钟频率提供给USB DEVICE。同时DEBUG USART也被初始化为48M的时钟频率。
2． 相应模式下的堆栈设置
3． 检测主时钟源（Main oscillator）
4． 中断控制器（AIC）的设置
5． C 变量的初始化
6． 跳到主函数
完成以上步骤后，我们可以认为BOOT过程结束，接下来的就是LOADER的过程，或者也可以认为是装载二级BOOTLOER。按照DATAFLASH、EEPROM、连接在外部总线上的8位并行FLASH的顺序依次来找合法的BOOT程序。所谓合法的指的是在这些存储设备的开始地址处连续的存放的32个字节，也就是8条指令必须是跳转指令或者装载PC的指令，其实这样规定就是把这8条指令当作是异常向量表来处理。必须注意的是第6条指令要包含将要装载的映像的大小。关于如何计算和写这条指令可以参考用户手册。一旦合法的映像找到之后，则BOOT程序会把找到的映像搬到SRAM中去，所以映像的大小是非常有限的，不能超过16K的大小。当BOOT程序完成了把合法的映像搬到SRAM的任务以后，接下来就进行存储器的REMAP，经过REMAP之后，SRAM从映设前的0X200000地址处被映设到了0X0地址并且程序从0X0处开始执行。而ROM这时只能在0X100000这个地址处看到了。至此9200就算完成了一种形式的启动过程。如果BOOT程序在以上所列的几种存储设备中找到合法的映像，则自动初始化DEBUG USART口和USB DEVICE口以准备从外部载入映像。对DEBUG口的初始化包括设置参数115200 8 N 1以及运行XMODEM协议。对USB DEVICE进行初始化以及运行DFU协议。现在用户可以从外部（假定为PC平台）载入你的映像了。在PC平台下，以WIN2000为例，你可以用超级终端来完成这个功能，但是还是要注意你的映像的大小不能超过13K。一旦正确从外部装载了映像，接下来的过程就是和前面一样重映设然后执行映像了。我们上面讲了BMS为高电平，选择从片内的ROM启动的一个过程。如果BMS为低电平，则会从片外的FLASH启动，这时片外的FLASH的起始地址就是0X0了，接下来的过程和片内启动的过程是一样的，只不过这时就需要自己写启动代码了，至于怎么写，大致的内容和ROM的BOOT差不多，不同的硬件设计可能有不一样的地方，但基本的都是一样的。由于片外FLASH可以设计的大，所以这里编写的BOOTLOADER可以一步到位，也就是说不用像片内启动可能需要BOOT好几级了，目前上使用较多的bootloer是u-boot，这是一个开放源代码的软件，用户可以自由下载并根据自己的应用配置。
资料2
loader.bin, boot.bin, u-boot.bin代码执行流分析.
以上三个文件时at91rm9200启动所需要的三个bin,他们的实现代码并不难。
如果是你是采用at91rm9200的评估版，应该能得到其源码。
loader.bin 执行流程,这个文件主要在片内启动从串口下载代码时会用到
loader/entry.S init cpu
b main ---> crt0.S
--> copydata --> clearbss --> b boot
main.c --> boot -->
/*Get internel rom service address*/
/* Init of ROM services structure */
pAT91 = AT91C_ROM_BOOT_ADDRESS;
/* Xmodem Initialization */
--> pAT91->OpenSBuffer
--> pAT91->OpenSvcXmodem
/* System Timer initialization */
---> AT91F_AIC_ConfigureIt
/* Enable ST interrupt */
AT91F_AIC_EnableIt
AT91F_DBGU_Printk("XMODEM: Download U-BOOT ");
Jump.S
// Jump to Uboot BaseAddr exec
Jump((unsigned int)AT91C_UBOOT_BASE_ADDRESS)
boot.bin执行流程 该文件会在从片内启动时被下载到板子上，以后还会被烧写到片外Flash中，以便在片外启动时
用它来引导并解压u-boot.bin.gz，并跳转到u-boot来执行。
boot/entry.S
b main --> crt0.S --> copydata --> clearbss --> b boot
AT91F_DBGU_Printk(" ");
AT91F_DBGU_Printk("************************************** ");
AT91F_DBGU_Printk("** Welcome to at91rm9200 ** ");
AT91F_DBGU_Printk("************************************** ");
boot/misc.s /* unzip uboot.bin.gz */
----> decompress_image(SRC,DST,LEN) --> gunzip
//jump to ubootBaseAddr exec 这里跳转到解压u-boot.bin.gz的地址处直接开始执行u-boot
asm("mov pc,%0" : : "r" (DST));
u-boot.bin执行流程
u-boot/cpu/at91rm9200/start.S
start --->reset
---> copyex ---> cpu_init_crit
---> /* set up the stack */ --> start_armboot
u-boot/lib_arm/board.c
init_fnc_t *init_sequence[] = {
cpu_init, /* basic cpu dependent setup */
board_init, /* basic board dependent setup */
interrupt_init, /* set up exceptions */
env_init, /* initialize environment */
init_baudrate, /* initialze baudrate settings */
serial_init, /* serial communications setup */
console_init_f, /* stage 1 init of console */
display_banner, /* say that we are here */
dram_init, /* configure available RAM banks */
display_dram_config,
checkboard,
NULL,
};
---> start_armboot ---> call init_sequence
---> flash_init --> display_flash_config
---> nand_init ---> AT91F_DataflashInit
---> dataflash_print_info --> env_relocate
---> drv_vfd_init --> devices_init --> jumptable_init
---> console_init_r --> misc_init_r --> enable_interrupts
---> cs8900_get_enetaddr --> board_post_init -->
u-boot/common/main.c
for (;;)
{ /* shell parser */
main_loop () --> u_boot_hush_start --> readline
--> abortboot
-->printf("Hit any key to stop autoboot: %2d ", bootdelay);
}
以上是at91rm9200启动并进入u-boot的执行流分析。后面u-boot还会将uImage解压到特定的位置并开始执行内核代码。
6 u-boot-1.1.1的移植
自己先用u－boot－1.1.1，主要步骤如下：
（1）下载u－boot－1.1.1
（2)解压
用户：armlinux
$mkdir bootloader
$cd bootloader
$tar jxvf ../source/u-boot-1.1.1.tar.bz2
$cd u-boot-1.1.1
（3）修改
首先看一下结构
$ tree -L 1 -d
.
|-- board 平台依赖，存放电路板相关的目录文件
|-- common 通用多功能函数的实现
|-- cpu 平台依赖，存放cpu相关的目录文件
|-- disk 通用。硬盘接口程序
|-- doc 文档
|-- drivers 通用的设备驱动程序，如以太网接口驱动
|-- dtt
|-- examples 应用例子
|-- fs 通用存放文件系统的程序
|-- include 头文件和开发板配置文件，所有开发板配置文件放在其configs里
|-- lib_arm 平台依赖，存放arm架构通用文件
|-- lib_generic 通用的库函数
|-- lib_i386 平台依赖，存放x86架构通用文件
|-- lib_m68k 平台依赖
|-- lib_microblaze 平台依赖
|-- lib_mips 平台依赖
|-- lib_nios 平台依赖
|-- lib_ppc平台依赖，存放ppc架构通用文件
|-- net 存放网络的程序
|-- post 存放上电自检程序
|-- rtc rtc的驱动程序
`-- tools 工具
然后具体步骤为：
(一）在board文件夹下面建立自己的开发板的文件夹。一般的，要选取与自己的开发板硬件设置最为接近的型号。在u－boot－1.1.1中，已经支持at91rm9200，所以可以选取at91rm9200dk作为模板进行修改。设置你的开发板的名字，随意即可，我的设置为：myboard。
[armlinux@lqm u-boot-1.1.1]$ cd board
[armlinux@lqm board]$ cp -R at91rm9200dk/ myboard/
[armlinux@lqm board]$ cd myboard
[armlinux@lqm myboard]$ ls
at91rm9200dk.c config.mk flash.c Makefile u-boot.lds
（二）可以看到，这里共有5个文件。首先，要修改主文件的名字，即要把at91rm9200dk.c更改为myboard.c。其次，要更改config.mk中TEXT_BASE的数值，与loader等一级bootloader的要一致。接下来，因为在at91rm9200dk用的是AMD的flash，而我的开发板上用的是Intel的28F640J3，那么需要另外找Intel的flash.C，以减少工作量。在这里，推荐用source insight这个查看代码的工具。我是在win下面使用的，它可以很方便的读代码，并且查找调用函数等等的工作。在strong ARM构架里有xm250，它的flash是Intel的，修改的东西并不是很多。需要注意的是，xm250的flash位宽是32，而我的位宽是16，要根据这个进行相应的修改。最后，修改Makefile，主要是修改生成文件的名字。具体操作如下：
[armlinux@lqm myboard]$ mv at91rm9200dk.c myboard.c
[armlinux@lqm myboard]$ cat config.mk
TEXT_BASE = 0x21f80000
[armlinux@lqm myboard]$ vi config.mk
修改成：TEXT_BASE = 0x21f00000，然后保存退出。
[armlinux@lqm myboard]$ vi Makefile
include $(TOPDIR)/config.mk
LIB = lib$(BOARD).a
OBJS := myboard.o flash.o
SOBJS :=
$(LIB): $(OBJS) $(SOBJS)
$(AR) crv $@ $(OBJS) $(SOBJS)
clean:
rm -f $(SOBJS) $(OBJS)
[armlinux@lqm myboard]$ rm flash.c
[armlinux@lqm myboard]$ cp ../xm250/flash.c ./
[armlinux@lqm myboard]$ ls
config.mk flash.c Makefile myboard.c u-boot.lds
[armlinux@lqm myboard]$ vi flash.c
34 #undef FLASH_PORT_WIDTH32 /*不定义位宽32*/
35 #define FLASH_PORT_WIDTH16 /*定义位宽16*/
216 switch (value) {
217
218 case (FPW) INTEL_ID_28F128J3A:
219 info->flash_id += FLASH_28F128J3A;
220 info->sector_count = 128;
221 info->size = 0x01000000;
222 break; /* => 16 MB */
223
224 case (FPW) INTEL_ID_28F640J3A: /*就是这个芯片*/
225 info->flash_id += FLASH_28F640J3A;
226 info->sector_count = 64;
227 info->size = 0x00800000;
228 break; /* => 8 MB */
[armlinux@lqm myboard]$ cd ../..
[armlinux@lqm u-boot-1.1.1]$ vi Makefile
#########################################################################
## AT91RM9200 Systems
#########################################################################
at91rm9200dk_config : unconfig
@./mkconfig $(@:_config=) arm at91rm9200 at91rm9200dk
myboard_config : unconfig
@./mkconfig $(@:_config=) arm at91rm9200 myboard
#########################################################################
在这里，可以在命令模式下输入“/at91rm9200”快速查找at91rm9200dk，仿照它的例子，写出自己板子的配置。注意的是，第二行开头要用TAB键，不是空格，否则报错。选项arm表示目标板架构，at91rm9200表是片上系统，myboard是你自己的开发板名字。
[armlinux@lqm u-boot-1.1.1]$ vi MAKEALL
LIST_ARM9=" \
at91rm9200dk integratorcp integratorap \
omap1510inn omap1610h2 omap1610inn \
smdk2400 smdk2410 trab \
VCMA9 versatile myboard \
"
（三）修改主要的配置文件。配置选项比较多，主要是配置cpu，波特率，flash和sdram的类型大小，环境变量的偏移量等等，容易出错。应该首先了解硬件情况，仔细对应芯片资料进行修改。
[armlinux@lqm u-boot-1.1.1]$ cd include/configs
[armlinux@lqm configs]$ cp at91rm9200dk.h myboard.h
[armlinux@lqm configs]$ vi myboard.h
41 #define CONFIG_MYBOARD 1 目标板
65 #define CONFIG_BOOTDELAY 5 u－boot延时等待时间
110 #define CONFIG_NR_DRAM_BANKS 1 sdram banks，我的是一个
111 #define PHYS_SDRAM 0x20000000 sdram起始地址
112 #define PHYS_SDRAM_SIZE 0x2000000 sdram容量32MB
121 #undef CONFIG_HAS_DATAFLASH 未用dataflash
128 #define PHYS_FLASH_1 0x10000000
129 #define PHYS_FLASH_2 0x00000000 定义，flash.c用到，但实际并未起作用
130 #define PHYS_FLASH_SIZE 0x800000 flash容量8MB
131 #define CFG_FLASH_BASE PHYS_FLASH_1 flash起始地址别名
132 #define CFG_MAX_FLASH_BANKS 1 flash最大banks数
133 #define CFG_MAX_FLASH_SECT 64 扇区总数
134 #define PHYS_FLASH_SECT_SIZE (128*1024) 每个扇区128KB
135 #define CFG_FLASH_ERASE_TOUT (2*CFG_HZ) /* Timeout for Flash Erase */
136 #define CFG_FLASH_WRITE_TOUT (2*CFG_HZ) /* Timeout for Flash Write */
137 #define CFG_FLASH_UNLOCK_TOUT (2*CFG_HZ)
138
139 #undef CFG_ENV_IS_IN_DATAFLASH
140
141 #ifdef CFG_ENV_IS_IN_DATAFLASH
142 #define CFG_ENV_OFFSET 0x20000
143 #define CFG_ENV_ADDR (CFG_DATAFLASH_LOGIC_ADDR_CS0 + CFG_ENV_OFFSET)
144 #define CFG_ENV_SIZE 0x2000 /* 0x8000 */
145 #else
146 #define CFG_ENV_IS_IN_FLASH 1
147 #define CFG_ENV_ADDR (PHYS_FLASH_1 + 0x7e0000) /* 0x107E0000 */
148 #define CFG_ENV_SIZE 0x20000 环境变量占了一个扇区，共128KB
149 #endif
150
151 #define CFG_SOFT_RESET 1 定义软复位，flash.c用到
152 #define CFG_LOAD_ADDR 0x21000000 /* default load address */
160 #define CFG_PROMPT "U-boot> " 提示符名字，可任意改
[armlinux@lqm configs]$ cd ../..
[armlinux@lqm u-boot-1.1.1]$ make myboard_config
Configuring for myboard board...
[armlinux@lqm u-boot-1.1.1]$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
然后把生成的u－boot.bin保存，并且压缩一下得到u－boot.bin.gz。将这两个文件通过ftp传至windows上，通过SecureCRT来进行传输。
这里注意，知道CROSS_COMPILE路径，前面设置环境变量时说到过。压缩命令为gzip
利用交叉线将com1和开发板串口相连。首先设置为片内启动方式，上电。超级终端首先出现“CCCC”，这时利用modem协议传输loader.bin，成功后传输u－boot.bin。具体现象如下：
--------------------------------------------------------------
CCCCCCCCCCCC
正在开始 xmodem 传输。 按 Ctrl+C 取消。
正在传输 loader.bin...
100% 6 KB
-I- AT91F_LowLevelInit(): Debug channel initialized 6 KB/s 00:00:01 0 错误
loader 1.0 (Aug 8 2003 - 12:01:07)
XMODEM: Download U-BOOT
CCCCCCCCCCCCC
正在开始 xmodem 传输。 按 Ctrl+C 取消。
正在传输 u-boot.bin...
100% 85 KB 6 KB/s 00:00:14 0 错误
U-Boot downloaded successfully
U-Boot 1.1.1 (Aug 17 2006 - 14:07:56)
U-Boot code: 21F00000 -> 21F156CC BSS: -> 21F198D0
RAM Configuration:
Bank #0: 20000000 32 MB
Flash: 8 MB
*** Warning - bad CRC, using default environment
In: serial
Out: serial
Err: serial
U-boot> version
U-Boot 1.1.1 (Aug 17 2006 - 14:07:56)
U-boot> printenv
bootdelay=5
baudrate=115200
stdin=serial
stdout=serial
stderr=serial
Environment tes
-------------------------------------------------------
设定环境变量，当然这些也可以在include/configs/.h里面定义。
U-boot> setenv ipaddr 192.168.1.100
U-boot> setenv serverip 192.168.1.106
U-boot> setenv ethaddr 36:B9:04:00:24:80
注意：物理地址应该合法，在tools文件夹内有一个文件gen_eth_addr.c，利用其生成可执行文件则能够获得有效的mac地址。你可以先用gcc编译，生成可执行文件，然后执行，获得合法的mac地址。
U-boot> saveenv
Saving Environment to Flash...
Un-Protected 1 sectors
Erasing Flash...
Erasing sector done
Erased 1 sectors
Writing to Flash...\done
Protected 1 sectors
U-boot> tftpboot 20000000 boot.bin
TFTP from server 192.168.1.106; our IP address is 192.168.1.100
Filename 'boot.bin'.
Load address: 0x20000000
Loading: ###
done
Bytes transferred = 10628 (2984 hex)
U-boot> protect off 1:0
Un-Protect Flash Sectors 0-0 in Bank # 1
U-boot> erase 1:0
Erase Flash Sectors 0-0 in Bank # 1
Erasing sector 0 ... done
U-boot> cp.b 20000000 10000000 2984
Copy to Flash...-done
U-boot> tftpboot 20000000 u-boot.bin.gz
TFTP from server 192.168.1.106; our IP address is 192.168.1.100
Filename 'u-boot.bin.gz'.
Load address: 0x20000000
Loading: #########
done
Bytes transferred = 43791 (ab0f hex)
U-boot> cp.b 20000000 10010000 ab0f
Copy to Flash...\done
断电重启，从片外启动。
这时遇到了一个问题，就是从flash启动时，总是提示：*** Warning - bad CRC, using default environment，具体解决方法，看我的blog的文章。解决后，重新编译就可以了。
U-Boot 1.1.1 (Aug 17 2006 - 16:50:31)
U-Boot code: 21F00000 -> 21F157F4 BSS: -> 21F199F4
RAM Configuration:
Bank #0: 20000000 32 MB
Flash: 8 MB
In: serial
Out: serial
Err: serial
U-Boot>
经验证，这是u－boot－1.1.1已经能够正常启动了。
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
同样的方法，u－boot－1.1.2也正常启动了。另外，u－boot－1.1.2有几个小的补丁，等明天再做一下总结。同时看看如何制作补丁，如何打补丁。具体的调试过程没有写得很仔细，要想做好一项工作，只会写程序远远不够，更为重要的是会调试。我需要加强此方面的工作。明天把JEDI probe调试环境的建立也总结一下。
2006－08－18
今天学习了一下Linux下面patch的制作和使用，做了总结，放到blog上面。u－boot－1.1.2有几个diff补丁文件，具体没有分析，先附在这里。我的使用倒是还没有发现这几个问题，也许没有测试，不管它，以后如果出现问题在来仔细考虑吧。
开发板由王老师用，我先学习内核裁减吧。关于移植版本，不一定非得越高越好。关于内核版本标号问题，详细参考《Building Embedded Linux Systems》。现在还不开发产品，那么先多试用几个，总结总结经验。初步打算先移植一个2.4.x版本，然后移植一个2.6.x版本。
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
Bug1：
RCS file: /home/cvs/u-boot/tools/env/fw_env.c,v
retrieving revision 1.2
diff -u -r1.2 fw_env.c
--- fw_env.c 21 Jul 2004 03:28:43 -0000 1.2
+++ fw_env.c 23 Jul 2004 05:00:25 -0000
@@ -612,8 +612,8 @@
if (!crc1_ok) {
fprintf (stderr,
"Warning: Bad CRC, using default environment\n");
- environment.data = default_environment;
- free (addr1);
+ memset(environment.data, 0, ENV_SIZE);
+ memcpy(environment.data, default_environment, sizeof(default_environment));
}
} else {
flag1 = environment.flags;
Bug2：
saveenv bad checksum
when saving environment after changing stdin,
stdout,... the checksum is not consistent.
Adding an env_crc_update() before saving environment
could solve this. i.e in common/cmd_nvedit.c in
function do_saveenv() :
int do_saveenv (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc,char *argv[])
{
extern char * env_name_spec;
printf ("Saving Environment to %s...\n", env_name_spec);
env_crc_update();
