一、Bootloader基本概念
Bootloader是在操作系統運行之前執行的一段小程序。通過這段小程序，我們可以初始化硬件設備、建立內存空間的映射表，從而建立適當的系統軟硬件環境，爲最終調用操作系統內核做好準備。
對於嵌入式系統，Bootloader是基於特定硬件平臺來實現的。因此，幾乎不可能爲所有的嵌入式系統建立一個通用的Bootloader，不同的處理器架構都有不同的Bootloader。Bootloader不但依賴於CPU的體系結構，而且依賴於嵌入式系統板級設備的配置。對於2塊不同的嵌入式板而言，即使它們使用同一種處理器，要想讓運行在一塊板子上的Bootloader程序也能運行在另一塊板子上，一般也都需要修改Bootloader的源程序。
嵌入式系統中，Bootloader的意義與作用與PC上的BIOS有點類似，它對開發板上的主要部件如CPU、SDRAM、FLASH、串口等進行了初始化，可以使用Bootloader下載文件到開發板，可以瀏覽目錄，可以燒錄flash，可以啓動系統等，實際上，一個功能比較強大的Bootloader已經相當於一個微型的操作系統了。在嵌入式系統中，通常並沒有像BIOS那樣的固件程序（注，有的嵌入式CPU也會內嵌一段短小的啓動程序），因此整個系統的加載啓動任務就完全由BootLoader來完成。引導程序完成自己的任務後，也將控制權移交給操作系統。
二、Bootloader典型框架
由於Bootloader的實現依賴與CPU的體系結構，因此大多數Bootloader都分爲stage1和stage2兩個部分。
Bootloader的stage1通常包括以下步驟（按執行的先後順序）：
1.硬件設備初始化。
屏蔽所有中斷、設置CPU的速度和時鐘頻率、RAM初始化、初始化LED、關閉CPU內部指令/數據cache。
2.爲加載Bootloader的stage2準備RAM空間。
3.拷貝Bootloader的stage2到RAM空間中。
4.設置好堆棧（設置堆棧指針sp）。
5.跳轉到stage2的C入口點。
Bootloader的stage2通常包括以下步驟（按執行的先後順序）：
1.初始化本階段要使用的硬件設備。
2.檢測系統內存映像（memory map）。
包括內存映射的描述和內存映射的檢測。
3.將kernel映像和根文件系統映像從Flash上讀到RAM空間中。
包括規劃內存佔用的佈局（內核映像和根文件系統的內存範圍）和從Flash上拷貝。
4.爲內核設置啓動參數。
5.調用內核。
三、BootLoader的操作模式
大多數 Boot Loader 都包含兩種不同的操作模式："啓動加載"模式和"下載"模式，這種區別僅對於開發人員纔有意義。但從最終用戶的角度看，Boot Loader 的作用就是用來加載操作系統，而並不存在所謂的啓動加載模式與下載工作模式的區別。
啓動加載（Boot loading）模式：這種模式也稱爲"自主"（Autonomous）模式。也即 Boot Loader 從目標機上的某個固態存儲設備上將操作系統加載到 RAM 中運行，整個過程並沒有用戶的介入。這種模式是 Boot Loader 的正常工作模式，因此在嵌入式產品發佈的時侯，Boot Loader 顯然必須工作在這種模式下。
下載（Downloading）模式：在這種模式下，目標機上的 Boot Loader 將通過串口連接或網絡連接等通信手段從主機（Host）下載文件，比如：下載內核映像和根文件系統映像等。從主機下載的文件通常首先被 Boot Loader 保存到目標機的 RAM 中，然後再被 Boot Loader 寫到目標機上的FLASH 類固態存儲設備中。Boot Loader 的這種模式通常在第一次安裝內核與根文件系統時被使用；此外，以後的系統更新也會使用 Boot Loader 的這種工作模式。工作於這種模式下的 Boot Loader 通常都會向它的終端用戶提供一個簡單的命令行接口。 像 Blob 或 U-Boot 等這樣功能強大的 Boot Loader 通常同時支持這兩種工作模式，而且允許用戶在這兩種工作模式之間進行切換。比如，Blob 在啓動時處於正常的啓動加載模式，但是它會延時 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 秒內沒有用戶按鍵，則 blob 繼續啓動 Linux 內核。
四、關於串行終端
在 boot loader 程序的設計與實現中，沒有什麼能夠比從串口終端正確地收到打印信息能更令人激動了。此外，向串口終端打印信息也是一個非常重要而又有效的調試手段。但是，我們經常會碰到串口終端顯示亂碼或根本沒有顯示的問題。造成這個問題主要有兩種原因：
(1) boot loader 對串口的初始化設置不正確。
(2) 運行在 host 端的終端仿真程序對串口的設置不正確，這包括：波特率、奇偶校驗、數據位和停止位等方面的設置。
此外，有時也會碰到這樣的問題，那就是：在 boot loader 的運行過程中我們可以正確地向串口終端輸出信息，但當 boot loader 啓動內核後卻無法看到內核的啓動輸出信息。對這一問題的原因可以從以下幾個方面來考慮：
(1) 首先請確認你的內核在編譯時配置了對串口終端的支持，並配置了正確的串口驅動程序。
(2) 你的 boot loader 對串口的初始化設置可能會和內核對串口的初始化設置不一致。此外，對於有些CPU，CPU 時鐘頻率的設置也會影響串口，因此如果 boot loader 和內核對其 CPU 時鐘頻率的設置不一致，也會使串口終端無法正確顯示信息。
(3) 最後，還要確認 boot loader 所用的內核基地址必須和內核映像在編譯時所用的運行基地址一致，尤其是對於 uClinux 而言。假設你的內核映像在編譯時用的基地址是 0xc0008000，但你的 boot loader 卻將它加載到 0xc0010000 處去執行，那麼內核映像當然不能正確地執行了
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