引言：

Bootloader是在操作系統(tǒng)運(yùn)行之前執(zhí)行的一段小程序。通過(guò)這段小程序，我們可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射表，從而建立適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)軟硬件環(huán)境，為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核做好準(zhǔn)備。

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不但依賴于CPU的體系結(jié)構(gòu)，而且依賴于嵌入式系統(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。本文將對(duì)各種Bootloader總結(jié)分類，分析它們的各自特點(diǎn)。可以看到表1就是我的匯總表

正文：

表1 開放源碼的Linux引導(dǎo)程序【1】

Linux傳統(tǒng)上是通過(guò)LILO（LInux LOader）引導(dǎo)的，后來(lái)又出現(xiàn)了GNU的軟件GRUB（GRand Unified Bootloader）。這2種Bootloader廣泛應(yīng)用在X86的Linux系統(tǒng)上。你的開發(fā)主機(jī)可能就使用了其中一種，熟悉它們有助于配置多種系統(tǒng)引導(dǎo)功能。

LILO軟件工程是由Werner Almesberger創(chuàng)建，專門為引導(dǎo)Linux開發(fā)的。現(xiàn)在LILO的維護(hù)者是John Coffman，最新版本下載站點(diǎn)：http://lilo.go.dyndns.org。LILO有詳細(xì)的文檔，例如LILO套件中附帶使用手冊(cè)和參考手冊(cè)。此外，還可以在LDP的“LILO mini-HOWTO”中找到LILO的使用指南。

GRUB是GNU計(jì)劃的主要bootloader。GRUB最初是由Erich Boleyn為GNU Mach操作系統(tǒng)撰寫的引導(dǎo)程序。后來(lái)有Gordon Matzigkeit和Okuji Yoshinori接替Erich的工作，繼續(xù)維護(hù)和開發(fā)GRUB。GRUB的網(wǎng)站http://www.gnu.org/software/grub/上有對(duì)套件使用的說(shuō)明文件，叫作《GRUB manual》。GRUB能夠使用TFTP和BOOTP或者DHCP通過(guò)網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)，這種功能對(duì)于系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程很有用。

“Loadlin不用安裝，可以存在任何DOS可以訪問(wèn)的介質(zhì)（比如磁盤，甚至是網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)）。當(dāng)系統(tǒng)崩潰的時(shí)候，甚至LILO也不能起來(lái)，Loadlin是一項(xiàng)極佳的工具來(lái)啟動(dòng)系統(tǒng)或恢復(fù)文件系統(tǒng)?，F(xiàn)在許多cdrom就是通過(guò)Loadlin來(lái)安裝Linux，因?yàn)樗恍枰脖P，用DOS來(lái)裝載Linux。Loadlin可以適合幾乎所有的DOS系統(tǒng)，啟動(dòng)限制也比較少。它使用擴(kuò)展內(nèi)存，可以驅(qū)動(dòng)大內(nèi)核和ramdisk鏡像”【4】。

ROLO ROLO: A Developer's Guide，它討論了在不利用 BIOS 的情況下引導(dǎo) Linux（Embedded Linux Works，2001 年 6 月）。    

Etherboot是用來(lái)制作X86計(jì)算機(jī)無(wú)盤啟動(dòng)BOOTROM的工具，它理論上可以支持廣播的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。etherboot對(duì)于現(xiàn)在非常流行的CLUSTER應(yīng)用和低成本X終端非常有用?！盁o(wú)盤啟動(dòng)可以由netboot,etherboot及pxe實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在一般選用的是etherboot，而pxe方式是未來(lái)的方向，只是在目前條件尚未成熟”【3】。

       “LinuxBIOS目標(biāo)是以能在冷啟動(dòng)狀態(tài)下啟動(dòng)Linux的Linux內(nèi)核來(lái)替代PC、Alpha和其它機(jī)器上的常規(guī)BIOS。LinuxBIOS根本上就是Linux，在通用的Linux內(nèi)核打上大約10行的補(bǔ)丁。再加上啟動(dòng)代碼，大約500行的匯編和5000行的C代碼，在Linux接管前運(yùn)行16個(gè)指令來(lái)進(jìn)入32位方式并完成DRAM和其它硬件的初始化。他們項(xiàng)目原來(lái)的動(dòng)機(jī)是維護(hù)龐大的cluster集群”【5】。

       Blob(Boot Loader Object)是由Jan-Derk Bakker and Erik Mouw發(fā)布的，是專門為StrongARM 構(gòu)架下的LART設(shè)計(jì)的Boot Loader。Blob的最后版本是blob-2.0.5，其發(fā)布網(wǎng)址為：http://www.lart.tudelft.nl/lartware/blob/。Blob支持SA1100的LART主板，但用戶也可以自行修改移植。 Blob也提供兩種工作模式，在啟動(dòng)時(shí)處于正常的啟動(dòng)加載模式，但是它會(huì)延時(shí) 10 秒等待終端用戶按下任意鍵而將 Blob 切換到下載模式。如果在 10 秒內(nèi)沒(méi)有用戶按鍵，則 Blob 繼續(xù)啟動(dòng) Linux 內(nèi)核。其基本功能為：

-          初始化硬件（CPU速度，存儲(chǔ)器，中斷，RS232串口）

-          引導(dǎo)Linux內(nèi)核并提供ramdisk

-          給LART下載一個(gè)內(nèi)核或者ramdisk

-          給FLASH片更新內(nèi)核或者ramdisk

-          測(cè)定存儲(chǔ)配置并通知內(nèi)核

-          給內(nèi)核提供一個(gè)命令行

    Blob功能比較齊全，代碼較少，比較適合做修改移植，用來(lái)引導(dǎo)Liunx，目前大部分S3C44B0板都用Blob修改移植后來(lái)加載uClinux。

       U-Boot是由開源項(xiàng)目PPCBoot發(fā)展起來(lái)的，ARMboot并入了PPCBoot，和其他一些arch的Loader合稱U-Boot。2002年12月17日第一個(gè)版本U-Boot-0.2.0發(fā)布，同時(shí)PPCBoot和ARMboot停止維護(hù)。U-Boot自發(fā)布以后已更新6次,最新版本為U-Boot-1.1.1，U-Boot的支持是持續(xù)性的。其發(fā)布網(wǎng)址為:http://sourceforge.net/projects/u-boot/。U-Boot支持的處理器構(gòu)架包括PowerPC (MPC5xx，MPC8xx，MPC82xx，MPC7xx，MPC74xx，4xx)， ARM （ARM7，ARM9，StrongARM，Xscale），MIPS (4Kc，5Kc)，x86等等， U-Boot（Universal Bootloader）從名字就可以看出，它是在GPL下資源代碼最完整的一個(gè)通用Boot Loader。    U-Boot提供兩種操作模式：?jiǎn)?dòng)加載（Boot loading）模式和下載（Downloading）模式,并具有大型Boot Loader的全部功能。主要特性為：

-          SCC/FEC以太網(wǎng)支持

-          BOOTP/TFTP引導(dǎo)

-          IP，MAC預(yù)置功能

-          在線讀寫FLASH，DOC, IDE，IIC，EEROM，RTC

-          支持串行口kermit，S-record下載代碼

-          識(shí)別二進(jìn)制、ELF32、pImage格式的Image，對(duì)Linux引導(dǎo)有特別的支持

-          監(jiān)控(minitor)命令集:讀寫I/O，內(nèi)存，寄存器、內(nèi)存、外設(shè)測(cè)試功能等

-          腳本語(yǔ)言支持（類似BASH腳本）

-          支持WatchDog，LCD logo，狀態(tài)指示功能等

U-Boot的功能是如此之強(qiáng)大，涵蓋了絕大部分處理器構(gòu)架，提供大量外設(shè)驅(qū)動(dòng)，支持多個(gè)文件系統(tǒng)，附帶調(diào)試、腳本、引導(dǎo)等工具，特別支持Linux,為板級(jí)移植做了大量的工作。U-Boot1.1.1版本特別包含了對(duì)SA1100和44B0芯片的移植，所以44B0移植主要是針對(duì)Board 的移植，包括FLASH、內(nèi)存配置以及串口波特率等等。U-Boot的完整功能性和后續(xù)不斷的支持，使系統(tǒng)的升級(jí)維護(hù)變得十分方便。Redboot是Redhat公司隨eCos發(fā)布的一個(gè)BOOT方案，是一個(gè)開源項(xiàng)目。當(dāng)前Redboot的最新版本是Redboot-2.0.1，Redhat公司將會(huì)繼續(xù)支持該項(xiàng)目，其官方發(fā)布網(wǎng)址為：http://sources.redhat.com/redboot/。Redboot支持的處理器構(gòu)架有ARM，MIPS，MN10300，PowerPC， Renesas SHx，v850，x86等，是一個(gè)完善的嵌入式系統(tǒng)Boot Loader。

    Redboot是在ECOS的基礎(chǔ)上剝離出來(lái)的，繼承了ECOS的簡(jiǎn)潔、輕巧、可靈活配置、穩(wěn)定可靠等品質(zhì)優(yōu)點(diǎn)。它可以使用X-modem或Y-modem協(xié)議經(jīng)由串口下載，也可以經(jīng)由以太網(wǎng)口通過(guò)BOOTP/DHCP服務(wù)獲得IP參數(shù)，使用TFTP方式下載程序映像文件，常用于調(diào)試支持和系統(tǒng)初始化（Flash下載更新和網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)）。Redboot可以通過(guò)串口和以太網(wǎng)口與GDB進(jìn)行通信，調(diào)試應(yīng)用程序，甚至能中斷被GDB運(yùn)行的應(yīng)用程序。Redboot為管理FLASH映像，映像下載，Redboot配置以及其他如串口、以太網(wǎng)口提供了一個(gè)交互式命令行接口，自動(dòng)啟動(dòng)后，REDBOOT用來(lái)從TFTP服務(wù)器或者從Flash下載映像文件加載系統(tǒng)的引導(dǎo)腳本文件保存在Flash上。當(dāng)前支持單板機(jī)的移植版特性有：

-          支持ECOS，Linux操作系統(tǒng)引導(dǎo)

-          在線讀寫Flash

-          支持串行口kermit，S-record下載代碼

-          監(jiān)控(minitor)命令集:讀寫I/O，內(nèi)存，寄存器、 內(nèi)存、外設(shè)測(cè)試功能等

Redboot是標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式調(diào)試和引導(dǎo)解決方案，支持幾乎所有的處理器構(gòu)架以及大量的外圍硬件接口，并且還在不斷地完善過(guò)程中。

vivi是由mizi公司設(shè)計(jì)為ARM處理器系列設(shè)計(jì)的一個(gè)bootloader，因?yàn)関ivi目前只支持使用串口和主機(jī)通信，所以您必須使用一條串口電纜來(lái)連接目標(biāo)板和主機(jī)。它的主要特性有：

-             把內(nèi)核(kernel)從flash復(fù)制到RAM，然后啟動(dòng)它

-             初始化硬件

-             下載程序并寫入flash(一般通過(guò)串口或者網(wǎng)口先把內(nèi)核下載到RAM中，然后寫入到flash)

-             檢測(cè)目標(biāo)板(bootloader會(huì)有一些簡(jiǎn)單的代碼用以測(cè)試目標(biāo)板硬件的好壞)

Bios-lt是專門支持三星（Samsung）公司ARM構(gòu)架處理器S3C4510B的Loader，可以設(shè)置CPU/ROM/SDRAM/EXTIO，管理并燒寫FLASH，裝載引導(dǎo)uClinux內(nèi)核。這是國(guó)內(nèi)工程師申請(qǐng)GNU通用公共許可發(fā)布的。Bios-lt的最新版本是Bios-lt-0.74，另外還提供了S3C4510B的一些外圍驅(qū)動(dòng)，其發(fā)布網(wǎng)址為：http://sourceforge.net/projects/bios-lt。

Bootldr是康柏（Compaq）公司發(fā)布的，類似于compaq iPAQ Pocket PC，支持SA1100芯片。它被推薦用來(lái)引導(dǎo)Llinux,支持串口Y-modem協(xié)議以及jffs文件系統(tǒng)。Bootldr的最后版本為Bootldr-2.19,其發(fā)布網(wǎng)址為：http://www.wearablegroup.org/software/bootldr/。

總結(jié)及展望：由于時(shí)間有限，本文只是對(duì)于網(wǎng)絡(luò)資源的總結(jié)，只想盡可能多得列出現(xiàn)有一些流行的Bootloader一些特性，如果想進(jìn)一步的研究，可以閱讀各個(gè)Bootloader的源代碼，相信對(duì)各類硬件及操作系統(tǒng)的啟動(dòng)有更加清晰的了解。

參考文獻(xiàn)：

【1】、孫紀(jì)坤 張小全，《嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)詳解-基于ARM》

【2】、《幾種Bootloader簡(jiǎn)介》，http://www.ednchina.com/blog/peter8888/3300/message.aspx

【3】、吳峰光，《etherboot無(wú)盤啟動(dòng)》，http://micro.ustc.edu.cn/Linux/text/wfg-etherboot.txt

【4】、《loadlin manual》，http://www.0wei.com/blog.php?tid=13560

【5】、《LinuxBIOS的簡(jiǎn)介》，http://blog.chinaunix.net/u/3577/showart.php?id=61761