嵌入式Linux設(shè)計(jì):文件系統(tǒng)和引導(dǎo)加載程序

Linux 內(nèi)核在系統(tǒng)引導(dǎo)期間所做的最后一件事是掛載根文件系統(tǒng)。Linux 內(nèi)核沒有規(guī)定文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但用戶空間應(yīng)用程序希望在目錄結(jié)構(gòu)中找到具有特定名稱的文件。因此，遵循 Linux 系統(tǒng)中出現(xiàn)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)很有用。

構(gòu)建根文件系統(tǒng)的“官方”規(guī)則包含在文件系統(tǒng)層次標(biāo)準(zhǔn) (FHS) 中。FHS 定義了 Unix 操作系統(tǒng)中的目錄結(jié)構(gòu)和內(nèi)容（圖 1）。所有文件和目錄都出現(xiàn)在根目錄“/”下，即使它們存儲(chǔ)在不同的物理或虛擬設(shè)備上。但是，根據(jù)某些子系統(tǒng)（例如 X Windows），這些目錄中的一些可能存在于 Unix 系統(tǒng)上。為文件系統(tǒng)開發(fā)層次結(jié)構(gòu)的過程早在 1993 年就開始于重組 Linux 系統(tǒng)的想法。當(dāng)前的 FHS 標(biāo)準(zhǔn)（以前稱為 FSSTND）由非營利組織 Free Standards Group 管理，該組織由惠普、紅帽、IBM 和戴爾等主要軟件和硬件供應(yīng)商組成。

這些目錄中的大多數(shù)都存在于所有 Unix 操作系統(tǒng)上，并且通常以幾乎相同的方式使用。

根文件系統(tǒng)的每個(gè)頂級(jí)目錄都有特定的用途。但是，其中許多僅與多用戶系統(tǒng)相關(guān)，其中管理員負(fù)責(zé)不同用戶使用的許多服務(wù)器或工作站。在嵌入式 Linux 系統(tǒng)中，通常沒有用戶和管理員，構(gòu)建根文件系統(tǒng)的規(guī)則可以自由解釋。這并不意味著可以違反所有規(guī)則，但確實(shí)意味著違反其中一些規(guī)則對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行幾乎沒有影響。有趣的是，商業(yè)發(fā)行版，甚至是傳統(tǒng)的工作站和服務(wù)器發(fā)行版，有時(shí)會(huì)偏離根文件系統(tǒng)的實(shí)際規(guī)則。

引導(dǎo)加載程序負(fù)責(zé)在內(nèi)存中加載和初始化操作系統(tǒng)內(nèi)核及其支持基礎(chǔ)設(shè)施。引導(dǎo)加載程序執(zhí)行的典型任務(wù)包括選擇內(nèi)核（Linux 桌面系統(tǒng)可能會(huì)提供一個(gè)內(nèi)核列表以供您在引導(dǎo)期間按下一個(gè)鍵）并將初始文件系統(tǒng)加載到 RAM（initrd、initramfs 或類似的東西）。RAM 上的文件系統(tǒng)包含一個(gè)最小的環(huán)境來掛載根文件系統(tǒng)并啟動(dòng)正常的引導(dǎo)過程。大多數(shù)臺(tái)式機(jī)和服務(wù)器系統(tǒng)都有擴(kuò)展的系統(tǒng)固件（BIOS、UEFI、OpenFirmware 等），它提供了硬件設(shè)備配置和中斷路由詳細(xì)信息等信息。然而，嵌入式 Linux 通常沒有這些擴(kuò)展。它通過引導(dǎo)加載程序完成工作，

因此，嵌入式 Linux 有一些獨(dú)特的引導(dǎo)加載程序要求。固件不僅必須將內(nèi)核映像加載到系統(tǒng)內(nèi)存中；它還必須對(duì)系統(tǒng)內(nèi)存控制器進(jìn)行編程、初始化處理器緩存、激活各種硬件設(shè)備、直接實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)基礎(chǔ)設(shè)施的支持，以及執(zhí)行許多其他活動(dòng)。

圖 1：層次結(jié)構(gòu)——文件系統(tǒng)層次標(biāo)準(zhǔn) (FHS)

根文件系統(tǒng)

Linux 內(nèi)核與所謂的根文件系統(tǒng)協(xié)同工作。這是可以掛載根目錄的文件系統(tǒng)，包含使系統(tǒng)進(jìn)入可以掛載其他文件系統(tǒng)的狀態(tài)所需的文件，并且可以啟動(dòng)用戶空間守護(hù)程序和應(yīng)用程序。大多數(shù)桌面和服務(wù)器發(fā)行版使用兩種類型的根文件系統(tǒng)：初始根文件系統(tǒng)和實(shí)際根文件系統(tǒng)。前者用于掛載和運(yùn)行后者。根文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)可以非常小，也可以包含通常的目錄集，包括 /dev、/bin、/etc 和 /sbin。內(nèi)核啟動(dòng)過程以初始化代碼 (init /main.c) 結(jié)束，其主要目的是創(chuàng)建和填充具有多個(gè)目錄和文件的初始根文件系統(tǒng)。然后嘗試在用戶模式下啟動(dòng) ID 為 1 的第一個(gè)進(jìn)程，以執(zhí)行在此初始文件系統(tǒng)上找到的文件。內(nèi)核可以通過三種方式找到 init 進(jìn)程將執(zhí)行的文件。第一種方法是使用在引導(dǎo)時(shí)通過 init = kernel 參數(shù)指定的文件。如果未設(shè)置此參數(shù)，內(nèi)核會(huì)嘗試一系列位置來查找名為“init”的文件。其中包括 /sbin /init、/etc /init 和 /bin /init。如果所有這些都失敗了，內(nèi)核會(huì)嘗試執(zhí)行它在 /bin /sh 中找到的任何 shell。如果后者沒有找到，內(nèi)核會(huì)打印一個(gè)錯(cuò)誤，說 init 找不到。第一種方法是使用在引導(dǎo)時(shí)通過 init = kernel 參數(shù)指定的文件。如果未設(shè)置此參數(shù)，內(nèi)核會(huì)嘗試一系列位置來查找名為“init”的文件。其中包括 /sbin /init、/etc /init 和 /bin /init。如果所有這些都失敗了，內(nèi)核會(huì)嘗試執(zhí)行它在 /bin /sh 中找到的任何 shell。如果后者沒有找到，內(nèi)核會(huì)打印一個(gè)錯(cuò)誤，說 init 找不到。第一種方法是使用在引導(dǎo)時(shí)通過 init = kernel 參數(shù)指定的文件。如果未設(shè)置此參數(shù)，內(nèi)核會(huì)嘗試一系列位置來查找名為“init”的文件。其中包括 /sbin /init、/etc /init 和 /bin /init。如果所有這些都失敗了，內(nèi)核會(huì)嘗試執(zhí)行它在 /bin /sh 中找到的任何 shell。如果后者沒有找到，內(nèi)核會(huì)打印一個(gè)錯(cuò)誤，說 init 找不到。

一旦 init 進(jìn)程啟動(dòng)，通常會(huì)運(yùn)行其他用戶空間程序。在桌面或服務(wù)器系統(tǒng)上，這被稱為 sysvinit 進(jìn)程，它包括一系列通常位于 /etc/rc.d 下的腳本。名稱“sysvinit”來自 Unix System V 中使用的機(jī)制，它定義了用于目錄和文件的命名方案。在嵌入式系統(tǒng)上，init 進(jìn)程可以是一組定制設(shè)計(jì)的腳本，甚至是單個(gè)應(yīng)用程序。一些桌面發(fā)行版將 sysvinit 替換為專為更快啟動(dòng)而設(shè)計(jì)的替代品。

目錄：關(guān)鍵概念

首先，可以省略所有提供可擴(kuò)展多用戶環(huán)境的目錄，例如 /home、/mnt、/opt 和 /root。您可以進(jìn)一步刪除 /tmp 和 /var，但這些遺漏會(huì)影響某些程序的功能。

根據(jù)引導(dǎo)加載程序及其配置，可能不需要 /boot 目錄。這是因?yàn)橐龑?dǎo)加載程序可以在內(nèi)核啟動(dòng)之前從根文件系統(tǒng)檢索內(nèi)核映像。

其余目錄 — /bin、/dev、/etc、/lib、/proc、/sbin、/sys 和 /usr — 對(duì)于系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。

至少，您可能決定省略 /proc 和 /sys 并在沒有相應(yīng)虛擬文件系統(tǒng)幫助的情況下配置內(nèi)核。但是，ps、mount、ifconfig 和 sysfs 等基本命令需要訪問 proc 文件系統(tǒng)，這些命令也被越來越多的程序使用。所以如果想不用proc和sysfs，就需要準(zhǔn)備好用自定義程序替換腳本，直接訪問內(nèi)核調(diào)用接口。

/usr 和 /var 兩個(gè)主目錄具有默認(rèn)層次結(jié)構(gòu)，與根目錄的層次結(jié)構(gòu)非常相似。

因此，系統(tǒng)所需的基本根文件系統(tǒng)目錄如下：$ Mkdir bin dev etc lib proc sbin sys tmp usr var boot

/tmp ( $ chmod 1777 tmp)的適當(dāng)權(quán)限確保創(chuàng)建的文件只能由創(chuàng)建它們的用戶刪除。盡管大多數(shù)嵌入式 Linux 系統(tǒng)都是單用戶的，但在某些情況下嵌入式應(yīng)用程序不需要以 root 權(quán)限運(yùn)行，例如 OpenSSH 包。

對(duì)于嵌入式 Linux 系統(tǒng)，創(chuàng)建以下目錄 - $ mkdir usr /bin usr /lib usr /sbin - 足以正常系統(tǒng)操作。

當(dāng)然，如果您需要額外的功能，例如 Web 服務(wù)器或打印驅(qū)動(dòng)程序，則需要添加應(yīng)用程序所需的額外目錄。

使用不同的根文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)運(yùn)行 Linux

如前所述，構(gòu)建根文件系統(tǒng)的規(guī)則可以在 FHS 中找到。盡管大多數(shù) Linux 應(yīng)用程序和發(fā)行版都依賴于這些規(guī)則，但它們并不是由 Linux 內(nèi)核強(qiáng)制執(zhí)行的。事實(shí)上，內(nèi)核源代碼很少對(duì)根文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)做出假設(shè)。可以構(gòu)建具有不同根文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的嵌入式 Linux 系統(tǒng)。因此，有必要更改大多數(shù)軟件包的默認(rèn)設(shè)置以使其符合新結(jié)構(gòu)。

構(gòu)建 FHS 根文件系統(tǒng)的規(guī)則得到所有在 Linux 系統(tǒng)上工作的開源和自由軟件開發(fā)人員的認(rèn)可和共享。

初始根文件系統(tǒng)

初始根文件系統(tǒng)稱為初始 RAM 磁盤，駐留在內(nèi)核在 RAM 中創(chuàng)建的磁盤映像中。在臺(tái)式機(jī)或服務(wù)器系統(tǒng)上，初始 RAM 磁盤用于加載驅(qū)動(dòng)程序和初始化環(huán)境，以便可以安裝外部存儲(chǔ)系統(tǒng)（磁盤或網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)）。

在嵌入式系統(tǒng)上，初始 RAM 磁盤可能是唯一安裝的文件系統(tǒng)，因?yàn)樗脩裟Ｊ较滤斜匾膽?yīng)用程序。或者，可以將初始 RAM 磁盤安裝到閃存驅(qū)動(dòng)器或其他本地存儲(chǔ)介質(zhì)。

在內(nèi)核 2.4 中，初始 RAM 磁盤被稱為 initrd 映像。initrd 文件只能在引導(dǎo)時(shí)從外部源加載（MIPS 內(nèi)核除外，它允許將映像集成到內(nèi)核中）。在引導(dǎo)過程結(jié)束時(shí)，會(huì)卸載 initrd 映像以清理內(nèi)存使用情況，然后再切換到更完整的根文件系統(tǒng)。

在 Kernel 2.6 中，創(chuàng)建和使用初始 RAM 磁盤的過程有所簡化。首先，這些文件被簡單地收集在一個(gè)名為 initramfs 而不是 initrd 的 CPIO 壓縮文件中。initramfs 文件始終內(nèi)置在內(nèi)核中（適用于所有硬件平臺(tái)）；否則，內(nèi)核構(gòu)建過程會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)默認(rèn)的 CPIO 存檔。

其次，initramfs 在啟動(dòng)時(shí)不需要外部文件系統(tǒng)。Ramfs 支持內(nèi)置于內(nèi)核中，無法關(guān)閉。

Initramfs 是初始文件系統(tǒng)的 CPIO 存儲(chǔ)庫，在 Linux 引導(dǎo)過程中加載到內(nèi)存中。它必須包含掛載實(shí)際根文件系統(tǒng)所需的所有設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和工具。

為什么要使用 initramfs？

理想的配置是讓內(nèi)核啟動(dòng)處于足以使系統(tǒng)進(jìn)入對(duì)用戶有用的狀態(tài)的最小狀態(tài)。這種最小狀態(tài)將允許內(nèi)核盡可能小，并帶有一些編譯選項(xiàng)。

在任何系統(tǒng)上，尤其是在資源有限的系統(tǒng)上，您都希望內(nèi)核本身保持較小，并且只動(dòng)態(tài)加載引導(dǎo)最終系統(tǒng)所需的驅(qū)動(dòng)程序模塊。大多數(shù)桌面系統(tǒng)使用 initramfs 來確定具有完整根文件系統(tǒng)的硬盤驅(qū)動(dòng)器或其他存儲(chǔ)介質(zhì)的類型。在這種情況下，initramfs 包含啟動(dòng)腳本和主要驅(qū)動(dòng)模塊。由于桌面硬件種類繁多，initramfs 可以足夠大且足夠復(fù)雜，可以選擇要安裝的硬件類型。

在小型系統(tǒng)上，情況可能會(huì)大不相同。可能沒有可用于保存另一個(gè)根文件系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間。在這種情況下，initramfs 成為真正的根文件系統(tǒng)。

或者，小型系統(tǒng)可以使用具有只讀訪問權(quán)限的專用閃存驅(qū)動(dòng)器，以避免意外破壞系統(tǒng)。在這種情況下，initramfs 將包含啟動(dòng)腳本，這些啟動(dòng)腳本會(huì)掛載閃存設(shè)備以模擬可寫分區(qū)，從而使系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。

BusyBox 嵌入式系統(tǒng)

BusyBox（圖 2）是嵌入式系統(tǒng)的主力。它是單個(gè)二進(jìn)制文件中常用的 Unix 實(shí)用程序的集合。命令行實(shí)用程序的選項(xiàng)通常少于其獨(dú)立對(duì)應(yīng)項(xiàng)，但它們往往具有相似的功能。BusyBox 的主要目標(biāo)是為資源有限的系統(tǒng)提供全套功能。

這是一個(gè)精心設(shè)計(jì)的包，非常易于使用。這個(gè)圖形配置實(shí)用程序在風(fēng)格上與內(nèi)核配置程序相似，它允許您通過指示要在二進(jìn)制文件中包含哪些小程序來選擇必要的實(shí)用程序。選擇完全取決于您嘗試創(chuàng)建的系統(tǒng)。

BusyBox 的源代碼樹組織良好，實(shí)用程序根據(jù)其用途分類并存儲(chǔ)在單獨(dú)的子目錄中。例如，網(wǎng)絡(luò)實(shí)用程序和守護(hù)程序（如 httpd、ifconfig 等）位于 ./networking 目錄中；標(biāo)準(zhǔn)模塊（包括 insmod、rmmod 和 lsmod）的實(shí)用程序位于 ./modutils 目錄中；并且編輯器（例如 vi、awk 和 sed）位于 ./editors 目錄中。用于配置、構(gòu)建和安裝的 makefile 和各種文檔位于樹的根目錄中。

圖 2：BusyBox 屏幕示例

Linux 引導(dǎo)加載程序

引導(dǎo)加載程序（圖 3）是一個(gè)由處理器執(zhí)行的小型應(yīng)用程序，其任務(wù)是將圖像加載到內(nèi)存中并隨后引導(dǎo)系統(tǒng)。在 Linux 系統(tǒng)上，引導(dǎo)加載程序通常會(huì)加載內(nèi)核。因?yàn)樗鼈冃枰私馀c底層硬件的交互，所以它們通常特定于正確選擇的操作系統(tǒng)上的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。

引導(dǎo)加載程序在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)中起著關(guān)鍵作用，因?yàn)樗Q于它所基于的處理器的功能。例如，在大多數(shù) Intel x86 或 x86_64 系統(tǒng)上，引導(dǎo)加載程序可以依賴基本輸入/輸出 (BIOS) 來執(zhí)行設(shè)備初始化，因此可以專注于更高級(jí)別的功能，例如選擇要加載的特定內(nèi)核。在大多數(shù)非 x86 硬件上，引導(dǎo)加載程序會(huì)自行初始化硬件；加載 ROM、閃存或存儲(chǔ)設(shè)備的內(nèi)核或相關(guān)獨(dú)立應(yīng)用程序映像；然后在開始在內(nèi)存中執(zhí)行之前切換到必要的內(nèi)核選項(xiàng)。

在嵌入式 Linux 系統(tǒng)上，引導(dǎo)加載程序一步加載 Linux 內(nèi)核。它可以是多級(jí)的，即由兩個(gè)或多個(gè)引導(dǎo)加載程序組成，其中第一個(gè)加載第二個(gè)。

圖 3：引導(dǎo)加載程序和文件系統(tǒng)根目錄

x86 系統(tǒng)的引導(dǎo)加載程序

Linux 桌面和服務(wù)器平臺(tái)通常使用 x86 或 x86_64 處理器，因此多個(gè)引導(dǎo)加載程序可用于這些架構(gòu)也就不足為奇了。Linux 系統(tǒng)最初使用 LOADLIN 引導(dǎo)加載程序和 LILO（Linux 加載程序）。今天，x86 和 x86_64 平臺(tái)的 Linux 發(fā)行版通常支持各種引導(dǎo)加載程序，具體取決于引導(dǎo)過程：

Gran Unified Bootloader (GRUB) — Linux 桌面系統(tǒng)和服務(wù)器上最常用的引導(dǎo)加載程序；多級(jí)級(jí)聯(lián)引導(dǎo)加載程序，最常用于促進(jìn)與引導(dǎo)過程的交互。最初的 GRUB 引導(dǎo)加載程序已被 GNU GRUB（也稱為 GRUB 2）取代。
Syslinux — 一個(gè)多級(jí)引導(dǎo)加載程序系列，支持從 DOS/Windows 或 Linux 文件系統(tǒng) (SYSLINUX)、網(wǎng)絡(luò) (PXELINUX) 以及 DVD 和 CD-ROM 外圍設(shè)備 (isolinux) 引導(dǎo)。Syslinux 通常用于允許從網(wǎng)絡(luò)或從 USB、CD-ROM 和 DVD 設(shè)備啟動(dòng)。

GRUB 傳統(tǒng)上被視為出色的引導(dǎo)加載程序，因?yàn)樗峁┝藰O其靈活的引導(dǎo)環(huán)境，在開發(fā)過程中非常有用，并且可以從 Syslinux 不支持的 Linux 文件系統(tǒng)類型引導(dǎo)。Syslinux 要小得多，但最好在不需要與引導(dǎo)過程交互的引導(dǎo)環(huán)境中使用。

英特爾提供了英特爾處理器引導(dǎo)加載程序開發(fā)套件 BLDK，它可以輕松開發(fā)用于基本嵌入式系統(tǒng)初始化的自定義引導(dǎo)加載程序。Timesys Desktop 不支持基于引導(dǎo)加載程序的 BLDK，以確保符合標(biāo)準(zhǔn) Linux 引導(dǎo)過程并簡化使用 Desktop 跨多個(gè)硬件平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)的 Linux 平臺(tái)。

Das U-Boot，獨(dú)立于平臺(tái)的引導(dǎo)加載程序

許多引導(dǎo)加載程序（圖 4）特定于特定架構(gòu)。引導(dǎo)加載程序支持各種架構(gòu)和處理器的能力對(duì)于大型開發(fā)組織來說可能是一項(xiàng)重要功能。單個(gè)組織開發(fā)涵蓋多種架構(gòu)的多個(gè)處理器的情況并不少見。在多個(gè)平臺(tái)上投資單個(gè)引導(dǎo)加載程序最終會(huì)降低開發(fā)成本。

Das U-Boot（圖 5）是高度可配置的多級(jí)，設(shè)計(jì)用于嵌入式 Linux。事實(shí)上，它是非 x86 系統(tǒng)上首選的引導(dǎo)加載程序。U-Boot 支持 Arm、Coldfire、MIPS、PPC、XScale 和類似的嵌入式系統(tǒng)的引導(dǎo)，也可以在 x86 系統(tǒng)上使用。靈活的 U-Boot 配置可輕松針對(duì)卡和處理器的特定需求進(jìn)行定制，同時(shí)保持引導(dǎo)加載程序盡可能小。

U-Boot 的主要目標(biāo)是提供有關(guān) Linux 文件系統(tǒng)位置的信息，并從 NAND、SD/MMC 卡、UART 或以太網(wǎng)（通過 TFTP）恢復(fù) Linux 內(nèi)核；此外，它可以在 NAND (jffs2)、SRAM（RAM 磁盤）、SD/MMC（ext3 分區(qū)）或通過 IP 掛載 (NFS) 上指定根文件系統(tǒng)。

圖 4：引導(dǎo)加載程序環(huán)境

圖 5：Das U-Boot — 編譯期間生成的文件

特定于平臺(tái)的引導(dǎo)加載程序

不同的嵌入式系統(tǒng)硬件為存儲(chǔ)和運(yùn)行引導(dǎo)加載程序提供了不同數(shù)量的系統(tǒng)資源。Timesys Desktop Factory 包括對(duì)以下非 x86/x86_64 平臺(tái)引導(dǎo)加載程序的支持：

APEX — 一些基于 Arm 的嵌入式系統(tǒng)中使用的引導(dǎo)加載程序。它最初是為夏普 LH 系列處理器編寫的，但后來被開發(fā)用于一系列 Arm 鏡頭，例如三星 S3C24xx 系列。
at91bootstrap——Arm AT91 系統(tǒng)上常用的引導(dǎo)加載程序，通常作為 U-Boot 的第一階段引導(dǎo)加載程序，可以在加載 Linux 內(nèi)核之前執(zhí)行更復(fù)雜系統(tǒng)的初始化任務(wù)。它是 Atmel AT91 SoC 的二級(jí)引導(dǎo)加載程序，提供一組算法來處理硬件初始化，例如時(shí)鐘速度配置、PIO 設(shè)置和 DDR2 DRAM 初始化。
at91bootstrap-3 — at91bootstrap 引導(dǎo)加載程序的擴(kuò)展版本。
blob — 與一些 StrongARM 處理器一起使用的開源引導(dǎo)加載程序。
x-loader — 從 U-Boot 基本代碼派生的小型單階段引導(dǎo)加載程序，通常用于具有少量靜態(tài)內(nèi)存的平臺(tái)，例如 OMAP 平臺(tái)，并且通常用作第一階段引導(dǎo)加載程序。
yaboot — 適用于較舊的開放固件機(jī)器的 PowerPC 引導(dǎo)加載程序，在新的嵌入式 Linux 項(xiàng)目中很少遇到。通過編輯 /etc/ 文件夾中包含的 yaboot.conf 文件來配置 Yaboot，或者通過掛載包含程序的分區(qū)并修改相應(yīng)的配置文件來配置 Yaboot。

紅靴

RedBoot（Debug Red Hat Embedded and Firmware Bootstrap 的縮寫）是一個(gè)開源應(yīng)用程序，它使用實(shí)時(shí)硬件抽象層 eCos 操作系統(tǒng)為嵌入式系統(tǒng)提供引導(dǎo)固件。例如，RedBoot 用于空中客車 A380 和達(dá)美波音 767 的娛樂系統(tǒng)。

RedBoot 允許通過串行或以太網(wǎng)下載和執(zhí)行嵌入式應(yīng)用程序，包括與 GDB 協(xié)作提供調(diào)試支持的嵌入式 Linux 和 Ecos 應(yīng)用程序。它還提供交互式命令行界面，允許管理閃存映像和配置可通過串行或以太網(wǎng)訪問的參數(shù)。

引導(dǎo)加載程序和嵌入式微控制器

引導(dǎo)加載程序是系統(tǒng)還原后運(yùn)行的第一個(gè)代碼。其目的是使系統(tǒng)進(jìn)入可以執(zhí)行其主要功能的狀態(tài)。這需要通過選擇正確的映像來初始化硬件。由于其作用，引導(dǎo)加載程序通常放置在閃存的一部分中，以防止意外刪除或數(shù)據(jù)損壞。

引導(dǎo)加載程序是一個(gè)程序，它可以正確加載到微控制器中，允許您直接通過串行或 USB 端口對(duì)其進(jìn)行編程，而不必使用編程器。這使您可以顯著加快固件開發(fā)過程和上市時(shí)間。

引導(dǎo)加載程序的操作可以根據(jù)來自用戶或來自外圍設(shè)備（例如，主機(jī)系統(tǒng)）的啟動(dòng)信號(hào)進(jìn)行同步。根據(jù)嵌入式系統(tǒng)，bootloader 信號(hào)可以首先驗(yàn)證系統(tǒng)，確定當(dāng)前設(shè)備應(yīng)用程序是否有效，與主機(jī)通信以加載新應(yīng)用程序，并重寫閃存應(yīng)用程序。

大多數(shù)現(xiàn)代微控制器能夠在微秒內(nèi)重新編程其閃存。引導(dǎo)加載程序的任務(wù)是驗(yàn)證可引導(dǎo)加載映像并使用正確設(shè)置的中斷檢查代碼以中斷進(jìn)程。通常，引導(dǎo)加載程序執(zhí)行軟復(fù)位以允許應(yīng)用程序恢復(fù)活動(dòng)，并且應(yīng)該能夠檢測(cè)、報(bào)告和處理引導(dǎo)加載操作期間發(fā)生的錯(cuò)誤，例如電源故障、通信丟失和寫入錯(cuò)誤（圖 6） .