嵌入式軟件工程師聽(tīng)說(shuō)過(guò) u-boot 和 bootloader，但很多工程師依然不知道他們到底是啥。

今天就來(lái)簡(jiǎn)單講講 u-boot 和 bootloader 的內(nèi)容以及區(qū)別。

Bootloader

比Bootloader從字面上來(lái)看就是啟動(dòng)加載的意思。用過(guò)電腦的都知道，windows開(kāi)機(jī)時(shí)會(huì)首先加載bios，然后是系統(tǒng)內(nèi)核，最后啟動(dòng)完畢。那么bootloader就相當(dāng)于手機(jī)的bios，它在手機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候根據(jù)基帶初始化硬件，然后引導(dǎo)系統(tǒng)內(nèi)核，直到系統(tǒng)啟動(dòng)。

Bootloader是嵌入式系統(tǒng)在加電后執(zhí)行的第一段代碼，通過(guò)這段小程序，進(jìn)行硬件初始化，獲取內(nèi)存大小信息等，調(diào)整手機(jī)到適配狀態(tài)。在它完成CPU和相關(guān)硬件的初始化之后，再將操作系統(tǒng)映像或固化的嵌入式應(yīng)用程序裝在到內(nèi)存中然后跳轉(zhuǎn)到操作系統(tǒng)所在的空間，啟動(dòng)操作系統(tǒng)運(yùn)行 。

對(duì)于嵌入式系統(tǒng)，Bootloader是基于特定硬件平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，幾乎不可能為所有的嵌入式系統(tǒng)建立一個(gè)通用的Bootloader，不同的處理器架構(gòu)都有不同的Bootloader。Bootloader不但依賴(lài)于CPU的體系結(jié)構(gòu)，而且依賴(lài)于嵌入式系統(tǒng)板級(jí)設(shè)備的配置。對(duì)于2塊不同的嵌入式板而言，即使它們使用同一種處理器，要想讓運(yùn)行在一塊板子上的Bootloader程序也能運(yùn)行在另一塊板子上，一般也都需要修改Bootloader的源程序 。

反過(guò)來(lái)，大部分Bootloader仍然具有很多共性，某些Bootloader也能夠支持多種體系結(jié)構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)。例如，U-Boot就同時(shí)支持PowerPC、ARM、MIPS和X86等體系結(jié)構(gòu)，支持的板子有上百種。通常，它們都能夠自動(dòng)從存儲(chǔ)介質(zhì)上啟動(dòng)，都能夠引導(dǎo)操作系統(tǒng)啟動(dòng)，并且大部分都可以支持串口和以太網(wǎng)接口。

uboot

1.硬件管理uboot要能夠進(jìn)行Soc級(jí)(Soc內(nèi)部外設(shè))和板級(jí)(Soc外部外設(shè))硬件管理。

uboot中實(shí)現(xiàn)了一部分硬件的控制能力(uboot中初始化了一部分硬件)，因?yàn)閡boot為了完成一些任務(wù)必須讓這些硬件工作。譬如uboot要實(shí)現(xiàn)刷機(jī)必須能驅(qū)動(dòng)iNand，譬如uboot要在刷機(jī)時(shí)LCD上顯示進(jìn)度條就必須能驅(qū)動(dòng)LCD，譬如uboot能夠通過(guò)串口提供操作界面就必須驅(qū)動(dòng)串口。譬如uboot要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能就必須驅(qū)動(dòng)網(wǎng)卡芯片。

2.能夠完成鏡像燒錄(刷機(jī))uboot要能夠被借助完成刷機(jī)操作。參考下SD卡刷機(jī)的步驟：

a.燒錄uboot到SD卡中。有2種燒寫(xiě)方法：一種是在windows中用刷卡工具去制作啟動(dòng)SD卡;另一種是在linux中用dd命令。制作完SD后將SD卡插入開(kāi)發(fā)板，然后開(kāi)機(jī)就可以進(jìn)入uboot界面。

b.使用uboot的fastboot命令，并借助PC中的fastboot軟件完成包括uboot、kernel、rootfs等的鏡像的燒錄。從上面就可以看出，刷機(jī)依靠的是uboot的fastboot命令，將鏡像寫(xiě)到相應(yīng)的FLASH中。

3.uboot的“生命周期”uboot的入口就是開(kāi)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，uboot的唯一出口就是啟動(dòng)內(nèi)核。uboot還可以執(zhí)行很多別的任務(wù)(譬如燒錄系統(tǒng))，但是其他任務(wù)執(zhí)行完后都可以回到uboot的命令行繼續(xù)執(zhí)行uboot命令，而啟動(dòng)內(nèi)核命令一旦執(zhí)行就回不來(lái)了。

4.uboot要提供命令式shell界面shell是用戶(hù)操作接口的意思。shell有命令行的shell，如windows下的cmd，如linux下的終端;也有GUI式的shell，比如常用的windows下的各種界面。shell是一種封裝后留出來(lái)的接口，uboot也要有這樣的一個(gè)接口。

shell的原理是：由消息接收、解析、執(zhí)行構(gòu)成的一個(gè)死循環(huán)。我之前用過(guò)3D打印機(jī)的固件(firmware)也是這樣的模式。

uboot的shell使用的也是行緩沖的模式。也就是以回車(chē)鍵(換行鍵)作為一個(gè)命令輸入的結(jié)束。對(duì)應(yīng)的其他緩沖模式還有無(wú)緩沖和全緩沖：無(wú)緩沖就是輸入一個(gè)字符就當(dāng)做一個(gè)命令處理;全緩沖就是無(wú)論輸入什么都緩沖起來(lái)知道緩沖區(qū)滿(mǎn)了才做一次處理。

bootloader 與 uboot的區(qū)別

BootLoader是嵌入式設(shè)備中用來(lái)啟動(dòng)操作系統(tǒng)內(nèi)核的一段程序。

uboot(universal bootloader)是一種可以用于多種嵌入式CPU的BootLoader程序，換言之，uboot是bootloader的一個(gè)子集。

uboot的核心作用就是啟動(dòng)操作系統(tǒng)內(nèi)核，uboot的本質(zhì)就是一段裸機(jī)程序。

原文標(biāo)題：嵌入式基礎(chǔ)之u-boot和bootloader

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審核編輯：湯梓紅