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Boot Loader是嵌入式系统的重要组成部分，它是在操作系统启动之前运行的初始化加载程序，用于设置操作系统运行的硬件环境并将Flash中存储的操作系统加载到RAM中运行。
1 OMAP的启动方式
OMAP多采用外部Flash启动方式。以OMAP5910为例，它包含一颗TMS320C55x DSP核心以及一颗ARM925核心,其中MPU（ARM925）为主控核心,它可以控制DSP内核的启动、复位等操作。OMAP5910上电时，MPU首先启动，从地址0x00000000开始读取指令，运行程序。一般应在0x00000000地址处放置一条跳转指令，令其指向Boot Loader启动程序的入口处，OMAP5910启动后跳转至Boot Loader程序处执行硬件环境设置及操作系统加载工作。根据OMAP5910的地址空间映射关系[1]，0x00000000地址属于EMIFS（慢速片外存储器接口）总线，CS0空间，用于连接外部Flash，因而OMAP5910的启动阶段的程序在外部Flash中进行取指操作。
在实际应用中发现，如果操作系统占用空间比较大，使得Boot Loader需要从Flash中拷贝的代码量很大，那么系统的启动过程会耗费较长的时间。由于MPU需要在Flash中取指，又要将同一空间中其他部分的数据搬移到不同的RAM（DSP运行的内部SRAM以及MPU运行的SDRAM）中，从而使得程序取指错误的概率增加。经过测试发现，随着Flash擦写次数的增多，Flash性能下降，这种错误的概率会显著增加。这种错误体现到应用中，就会造成整个系统在启动过程中偶尔出现莫明其妙的死机，只能通过断电重新启动才能解决，因而这种启动方式存在较大的隐患。
2 多级启动Boot Loader
2.1 设计思想
考虑到启动过程中MPU需要从Flash中取指，这种操作既有风险且取指周期又长，因而应尽量减少在Flash中的取指动作。而RAM作为高速存取设备，其读写周期比Flash要短得多，因而将代码拷贝过程中的指令放到RAM中进行取指操作，既能降低取指周期，又能降低载入系统时的风险。通过上述分析，可以设计一种多级载入的BOOT过程，首先用一段尽量短的程序将传统意义上的Boot Loader拷贝到一段空白（载入操作系统时不会占用）的RAM中，之后再跳转到RAM中的Boot Loader程序入口，执行真正的Boot Loader程序。与操作系统相比，Boot Loader程序代码要短得多，拷贝时间基本可以忽略，因而运行风险也小很多。这段程序在Flash中运行，任务是拷贝Boot Loader程序，可以称之为Mini Loader。
2.2 具体过程
多级Boot Loader启动过程分为Mini Loader、System Loader以及Flasher 3个部分。
(1) Mini Loader
Mini Loader在Flash中运行，其目的是从Flash中将Boot Loader程序拷贝到RAM中。为了尽量减小Flash中运行程序的数量就需要Mini Loader尽量短小，故而Mini Loader在进行拷贝动作之前只需要配置与外部总线EMIFS、EMIFF相关的寄存器。具体流程如图1所示。同时还要注意需要设置MPU的中断向量表0x00000000的跳转地址为Mini Loader的程序入口。
(2) System Loader
该部分为传统意义上的Boot Loader过程，完成硬件环境相关设置及初始化，并将操作系统载入到RAM中运行。需要注意的是,MPU本身的中断向量表须载入到内部SRAM中，其他操作系统部分可以载入到外部SDRAM中。
由于OMAP平台为双核心结构，因此 System Loader除了需要载入MPU系统本身之外，还需要配置DSP的载入及启动过程。DSP有3种启动方法:Flash引导方式与ARM载入方式，参考文献[2]对这两种方式进行了对比分析。本设计采用ARM载入方式，这样可以通过ARM动态配置DSP部分的代码，控制DSP核心的处理流程。与参考文献[2]所不同的是，本方法中DSP程序采用与MPU操作系统相同的方式存储，也存入Flash中，而不是作为常量数组编入Boot Loader程序中，这种方式较参考文献[2]中的方法更加便于管理，单独对DSP程序进行升级也更加方便，而且减小了System Loader的程序长度，更有利于多级启动方式。
因为OMAP本身的GPIO（MUPIO）有限，所以大多设计都要采用FPGA作为外围扩展控制器，用来扩展更多的控制端口以及通信端口。一般FPGA本身无法存储程序，其程序存储在片外ROM中，FPGA上电之后可以通过多种方式自行加载到ROM中运行。本设计通过MPU加载FPGA程序，并将FPGA固件程序也存储于同一Flash中，这样省去了一片FPGA专用ROM，既方便代码管理，又降低了硬件成本和设计复杂度。以XILINX公司的XC2S系列FPGA为例，其加载程序时可采用串行加载模式，选择FPGA为从模式，将OMAP本身的MCBSP配置为SPI主模式，工作于时钟停止模式，包含一个时钟周期延时，输出时钟信号高有效，采用帧同步模式，每个数据帧8 bit。给FPGA载入程序时，要将存储于Flash中的FPGA程序代码读出，由于XILINX开发工具ISE输出的HEX文件以字节（8 bit）为单位，而Flash中存储的内容以双字（32 bit）为单位（由ARM指令长度而定），因而从Flash中读出32 bit的数据之后需要按照从高到低的字节顺序发送。而且，ISE的HEX文件每字节bit排列顺序与MCBSP的传输顺序正好相反，因此每个字节内部需要将bit反向重排。
System Loader流程如图2所示，启动顺序与本小节所述顺序正好相反，这是因为FPGA一般多用于进行硬件设备的控制，所以需要最先启动；而DSP由于其自身特点，多用于数据处理工作，作为MPU的协处理器使用，因此需要在MPU操作系统启动之前做好准备。
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