引言：本文简明扼要的介绍了嵌入式 Linux 的引导过程，X86体系的引导过程以及几种常见 嵌入式处理器 的引导过程，U-Boot的移植的基本步骤、常用命令如何使用。通过本文可以对嵌入式Linux的引导从概念到实际操作有一个总体清晰的认识
1.启动顺序
1.1 Bootloader
Bootloader（引导加载程序）本质上是一小段程序，其基本功能在于：
基本的硬件初始化
从闪存存储，网络或其他类型的非易失性存储中加载应用程序二进制文件（通常是操作系统内核）。
可能会对应用程序二进制文件进行解压缩
执行申请
除此基本功能之外，大多数Bootloader（引导加载程序）实现了Shell命令集以执行不同操作。
从存储或网络中加载数据，内存检查，硬件诊断和 测试 等
1.2 基于B IOS -X86的引导
x86处理器通常安装在在一块包含BIOS程序的非易失性 存储器 主板上。
在基于BIOS的旧x86平台上：BIOS负责基本的硬件初始化和从非易失性存储中加载一小段代码。
这段代码通常是第一阶段的引导程序bootloader，它将加载完整的引导程序bootloader本身。
bootloader可以解析文件系统，因此内核映象可以直接从普通文件系统中加载。
此顺序与现代基于EFI的系统不同。
用于X86体系Linux的bootloader常用的有以下两种：
GNU GRUB（GRand Un if iedBootloader简称“GRUB”）是一个来自GNU项目的多操作系统启动程序。GRUB是多启动规范的实现，它允许用户可以在 计算机 内同时拥有多个操作系统，并在计算机启动时选择希望运行的操作系统。GRUB可用于选择操作系统分区上的不同内核，也可用于向这些内核传递启动参数。
在X86架构的机器中，Linux、BSD 或其它Unix类的操作系统中GRUB、LILO 是大家最为常用，应该说是主流。
详细信息请参考：http://www.gnu.org/software/grub/
syslinux是一个功能强大的引导加载程序，而且兼容各种介质。它的目的是简化首次安装Linux的时间，并建立修护或其它特殊用途的启动盘。它的安装很简单，一旦安装syslinux好之后，sysLinux启动盘就可以引导各种基于DOS的工具，以及MS-DOS/Windows或者任何其它操作系统。不仅支持采用BIOS结构的主板，而且从6.0版也开始支持采用EFI结构的新型主板。
Syslinux常被用于自网络或者可移动存储介质（如 USB /CD- ROM ）引导 Linux
详细信息请参考：https://kernel.org/pub/linux/u ti ls/boot/syslinux/
1.3 嵌入式 CPU 的引导
Case 1：CPU内部无引导代码
CPU上电后，CPU开始在固定地址入口执行代码
CPU没有提供其他引导机制
硬件设计必须确保已连接存储芯片（如NOR闪存芯片）这样就可以在CPU启动的地址访问它并执行指令
第一级引导程序必须在此地址编程在该存储芯片中（如NOR）
NOR是强制性的，因为它允许随机访问，NAND不允许
注：这种方案已不常用，因为需要NOR FLASH
Case2：CPU内具有引导代码
CPU在ROM中具有集成的引导代码。如：AT91 CPU上的BootROM，OMAP上的“ ROM代码”，等等。具体细节取决于CPU体系结构
此引导代码能够将第一级引导加载程序从存储设备加载到内部S RAM （因为 DRAM 尚未初始化）。 存储设备通常可以是：MMC，NAND，S PI 闪存， UART （通过串行线传输数据）等等。
第一阶段的引导程序： 由于硬件限制，尺寸有限（SRAM比较贵）， 由CPU供应商或社区项目提供
此第一阶段引导程序必须初始化DRAM和其他硬件设备，并将第二阶段的引导程序加载到RAM
因为本文专注嵌入式领域，故接下来将描述几种常见的嵌入式处理器的引导过程。
RomBoot：尝试从各种设备中找到有效的引导映像存储源，然后将其加载到SRAM中（DRAM还未初始化）。大小限制为4 KB，无法进行用户互动标准启动模式。
AT91Bootstrap：从SRAM运行。初始化DRAM，NAND或SPI控制器，并将辅助引导程序加载到RAM并启动它，此阶段没有用户互动的可能。
U-Boot：从RAM运行。初始化其他一些硬件设备（网络，USB等）。从存储或加载内核映像网络到RAM并启动它。此阶段Shell命令可以使用。
Linux内核：从RAM运行。完全接管系统（引导加载程序bootloader不再存在）。
1.2.2 ARM TI OMAP2+/AM33xx的引导
ROM代码：尝试从各种方法中找到有效的引导映像存储源，并将其加载到SRAM或RAM中（RAM可以是由ROM代码通过配置标头初始化）。尺寸限制为《64 KB。没有用户互动的可能。
X-Loader或U-Boot SPL：从SRAM运行。初始化DRAM，NAND或MMC控制器，并加载辅助将引导程序加载到RAM中并启动它。没有用户互动的可能。文件名为MLO。
U-Boot：从RAM运行。初始化其他一些硬件设备（网络，USB等）。从存储或加载内核映像网络到RAM并启动它。具有提供的命令的Shell。该文件一般名为u-boot.bin或u-boot.img。
Linux内核：从RAM运行。完全接管系统（引导程序不再存在）。
1.2.3 MarvellSoCs 的引导
ROM代码：尝试从各种方法中找到有效的引导影像
存储源，并将其加载到RAM中。RAM配置为在特定于CPU的标头中进行了描述，该标头已添加到引导加载程序中图片。
U-Boot：从RAM运行。初始化其他一些硬件设备（网络，USB等）。从存储或加载内核映像网络到RAM并启动它。具有提供的命令的Shell。文件名为u-boot.kwb。
Linux内核：从RAM运行。完全接管系统（引导程序不再存在）。
1.2.4 常见嵌入式处理器的bootloader
本文将重点介绍通用部分，即主要的引导加载程序重要功能。有几种开源的通用引导加载程序。以下是最受欢迎的：
U-Boot，Denx的通用引导程序
最常用于ARM，也可用于PPC， MI PS，x86，m68k，NIOS等。
如今已成为事实上的标准。我们将详细研究它。
http://www.denx.de/wiki/U-Boot
Barebox，与体系结构无关的引导程序，是U-Boot的后继产品。它尚不具备U-Boot的硬件支持。U-Boot改善了非常感谢这位竞争对手。
http://www.barebox.org
还有很多其他开源或专有的引导程序，通常特定于架构。如RedBoot，Yaboot，PMON等
2. U-Boot
2.1 介绍
U-Boot是一个典型的免费软件项目
许可证：GPLv2（与Linux相同）
可从http://www.denx.de/wiki/U-Boot免费获得
可从http://www.denx.de/wiki/U-Boot/Documenta TI on获得文档
Git存储库中提供了最新的开发源代码：
http://git.denx.de/？p=u-boot.git;a=摘要
围绕开放的邮件列表进行开发和讨论，http://lists.denx.de/piperm ai l/u-boot/自2008年底开始，它遵循固定间隔的发布时间表。两个几个月，发布了新版本。版本名为YYYY.MM。
2.2 配置文件
从网站获取源代码并解压缩。configs/目录为每个受支持的板包含一个配置文件，定义CPU类型，外围设备及其配置，存储器映射，应在其中编译的U-Boot功能等。
注意：U-Boot正在从头文件中定义的主板配置迁移（include/configs/）改为defconfig，就像在Linux内核（configs/）中一样
并非所有 电路板 都已转换为新的配置系统。硬件供应商提供的较旧的U-Boot版本可能尚未使用此新版本配置系统。
U-BOOT 配置文件CHIP_defconfig举例如下：
CONFIG_ARM=y
CONFIG_ARCH_SUNXI=y
CONFIG_MACH_SUN5I=y
CONFIG_DRAM_ TI MINGS_DDR3_800E_1066G_1333J=y
# CONFIG_MMC is not set
CONFIG_USB0_VBUS_PIN=“PB10”
CONFIG_VIDEO_COMPOSI TE =y
CONFIG_DEFAULT_DEVICE_TREE=“sun5i-r8-chip”
CONFIG_SPL=y
CONFIG_SYS_EXTRA_OP TI ONS=“CONS_INDEX=2”
# CONFIG_CMD_IMLS is not set
CONFIG_CMD_DFU=y
CONFIG_CMD_USB_MASS_STORAGE=y
CONFIG_AXP_A LDO 3_VOLT=3300
CONFIG_AXP_ALDO4_VOLT=3300
CONFIG_USB_MUSB_GADGET=y
CONFIG_USB_GADGET=y
CONFIG_USB_GADGET_DOWNLOAD=y
CONFIG_G_DNL_MANUFACTURER=“Allwinner Technology”
CONFIG_G_DNL_VENDOR_NUM=0x1f3a
CONFIG_G_DNL_PRODUCT_NUM=0x1010
CONFIG_USB_EHCI_HCD=y
2.3 配置并编译
必须先配置U-Boot，然后再进行编译
1.制作BOARDNAME_defconfig
2.其中BOARDNAME是配置名称，如configs/目录。
3.然后，您可以运行make menuconfig进一步自定义U-Boot的配置！
确保交叉编译器在PATH中可用
通过指定交叉编译器首选项来编译U-Boot。例如，如果交叉编译器可执行文件是arm-linux-gcc：CROSS_COMPILE= arm-linux-
主要结果是一个u-boot.bin文件，它是U-Boot映像。取决于您的特定平台上，可能还有其他专用映像：u-boot.img
2.4 安装U-Boot
通常必须将U-Boot安装在闪存中才能由硬件执行。取决于硬件，U-Boot的安装以不同的方式完成：
CPU提供了某种特定的引导监视器，您可以使用特定的协议通过串行端口或USB与之进行通信
从固定媒体（NAND）引导之前，CPU首先在可移动媒体（MMC）上引导。在这种情况下，请从MMC引导以刷新新版本
U-Boot已经安装，可以用来发布新版本的U-Boot。但是请注意：如果新版本的U-Boot无法正常工作，则该主板将无法使用
该 评估板 提供了一个JTAG 接口 ，该接口允许远程写入闪存，而无需在该评估板上运行任何系统。如果引导加载程序不起作用，它还可以挽救一块板。
2.5 U-boot启动提示信息
通过串行控制台将目标连接到主机。接通 电路 板电源。在串行控制台上，您将看到类似以下内容：
U-Boot Shell提供了一组命令。本文将研究最重要的内容，请参阅文档以获取完整参考或help命令。
2.5.1 基本信息命令
2.5.2 重要命令
具体的命令集取决于U-Boot配置
help命令，将列出该配置的所有命令，help command，将列出具体命令的使用帮助
ext2load，将文件从ext2文件系统加载到RAM，还有ext2ls列出文件，ext2info以获得信息
fatload，将文件从FAT文件系统加载到RAM，还有fatls和fatinfo
tftp，将文件从网络加载到RAM
ping，用于测试网络的物理连通性
boot，运行默认的启动命令，存储在bootcmd中
bootz 《address》，启动加载到RAM中给定地址的内核映像
loadb，加载，加载，将文件从串行线加载到RAM
usb，用于初始化和控制USB子系统，主要用于USB存储USB钥匙等设备
mmc，用于初始化和控制MMC子系统，用于SD和microSD卡
nand，以擦除，读取和写入NAND闪存中的内容
erase， protect， cp，用于擦除，修改保护以及写入NOR闪存
md，用于显示内存内容。对检查加载到内存中的内容或查看硬件 寄存器 很有用。
mm，用于修改存储内容。出于测试目的，直接修改硬件寄存器常常在调试阶段很有用。
2.5.3 环境变量
U-Boot可以通过环境变量进行配置
1.一些特定的环境变量会影响不同命令的行为
2.可以添加自定义环境变量，并在脚本中使用
在U-Boot启动时将环境变量从闪存加载到RAM，可以对其进行修改并保存回闪存以实现持久性
闪存（或MMC存储器）中有一个专用位置来存储U-Boot环境，该位置在电路板配置文件中定义
环境变量相关的命令：
printenv显示所有变量
printenv 《变量名》 显示变量的值
setenv 《变量名》 《变量值》 仅在RAM中更改变量的值
editenv 《变量名》 仅在RAM中编辑变量的值
saveenv将环境的当前状态保存在闪存中
举例：
重要的U-Boot环境变量：
bootcmd，指定可配置延迟（bootdelay）后如果引导过程未中断，U-Boot将在引导时自动执行的命令
bootargs，包含传递给Linux内核的参数，稍后介绍
serverip，U-Boot将与网络相关命令联系的服务器的IP地址
i pad dr，U-Boot将使用的IP地址
netmask，用于与服务器联系的网络掩码
ethaddr 设置（MAC地址）通常只能设置一次
autostart，如果设置为yes，则U-Boot在将图像加载到内存后自动启动图像（tftp，fatload等）
filesize，最新复制到内存的大小（来自tftp，fatload，nand读取等）
为实现复杂的启动，环境变量可以包含小脚本，以执行多个命令并测试命令结果。
脚本对于自动启动或升级过程很有用
可使用链接多个命令，使用分号操作符;
条件表达式：if command ;then 。。。 ; else 。。。 ; fi
使用运行《variable-name》执行脚本
您可以使用${variable-name}引用其他变量
举例：
setenv mmc-boot ‘if fatload mmc 0 80000000boot.ini; then source; else
if fatload mmc 0 80000000 zImage; then runmmc-do-boot; fi; fi’
2.5.4 传送文件到目标板
U-Boot主要用于加载和引导内核映像，但是它也允许更改内核映像和存储在闪存中的根文件系统。必须在目标和开发工作站之间交换文件。
可能的方法：
如果目标设备具有 以太网 连接，并且U-Boot包含用于以太网芯片的驱动程序，则通过网络。这是最快，最有效的解决方案。
如果U-Boot在使用的平台支持USB控制器，则可以通过U盘
如果U-Boot在使用的平台支持MMC控制器，则可以通过SD卡或microSD卡
通过串口，但一般效率较低
通过TFTP：
将文件通过TFTP网络从开发工作站（Host）传输到目标机（Target）上的U-Boot。是一种普通文件传输协议，类似于FTP，但是没有身份验证并且采用UDP传输层协议
开发工作站上需要配置TFTP服务器，可参照下列步骤进行配置
1.sudo apt install tftpd-hpa
2. 所有位于开发工作站上/var/lib/tftpboot中的文件对于TFTP
3.tftp-hpa软件包中提供了TFTP客户端，可用于测试
TFTP服务器是否搭建成功 TFTP客户端已集成到U-Boot中，通过以下步骤进行配置测试
1.配置ipaddr以及serverip环境变量
2.使用tftp 《address》《filename》 加载文件进行传输。
