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大多数 Boot Loader 都包含两种不同的操作模式："启动加载"模式和"下载"模式，这种区别仅对于开发人员才有意义。但从最终用户的角度看，Boot Loader 的作用就是用来加载操作系统，而并不存在所谓的启动加载模式与下载工作模式的区别。
启动加载（Boot loading）模式：这种模式也称为"自主"（Autonomous）模式。也即 Boot Loader 从目标机上的某个固态存储设备上将操作系统加载到 RAM 中运行，整个过程并没有用户的介入。这种模式是 Boot Loader 的正常工作模式，因此在嵌入式产品发布的时侯，Boot Loader 显然必须工作在这种模式下。
下载（Downloading）模式：在这种模式下，目标机上的 Boot Loader 将通过串口连接或网络连接等通信手段从主机（Host）下载文件，比如：下载内核映像和根文件系统映像等。从主机下载的文件通常首先被 Boot Loader 保存到目标机的 RAM 中，然后再被 Boot Loader 写到目标机上的FLASH 类固态存储设备中。Boot Loader 的这种模式通常在第一次安装内核与根文件系统时被使用；此外，以后的系统更新也会使用 Boot Loader 的这种工作模式。工作于这种模式下的 Boot Loader 通常都会向它的终端用户提供一个简单的命令行接口。
像 Blob 或 U-Boot 等这样功能强大的 Boot Loader 通常同时支持这两种工作模式，而且允许用户在这两种工作模式之间进行切换。比如，Blob 在启动时处于正常的启动加载模式，但是它会延时 10 秒等待终端用户按下任意键而将 blob 切换到下载模式。如果在 10 秒内没有用户按键，则 blob 继续启动 Linux 内核。
系统加电或复位后，所有的 CPU 通常都从某个由 CPU 制造商预先安排的地址上取指令。比如，基于 ARM7TDMI core 的 CPU 在复位时通常都从地址 0x00000000 取它的第一条指令。而基于 CPU 构建的嵌入式系统通常都有某种类型的固态存储设备(比如：ROM、EEPROM 或 FLASH 等)被映射到这个预先安排的地址上。因此在系统加电后，CPU 将首先执行 Boot Loader 程序。
下图就是一个同时装有 Boot Loader、内核的启动参数、内核映像和根文件系统映像的固态存储设备的典型空间分配结构图。
图 固态存储设备的典型空间分配结构
系统上电复位后， 在完成各种初始化配置后首先判断0x500地址单元中值是否为0xFF， 如果是，则说明系统从未下载过用户程序， 系统会一直运行Boot loader程序等待PC 机发送下载命令； 如果0x500中的值不是0xFF， 则说明系统中已经下载过用户程序了， 这时候根据0x500中的值来设置定时器T imer2的初值并开始计时， 如果UART2 在指定的自举周期内未接收到PC 机发来的下载命令(说明系统不需要下载程序)， 系统会自动跳出Boo tloader程序而去运行已有的用户代码， 如果UART2在自举周期内接收到了下载命令， Boo tloader程序会进入循环状态等待PC机发送数据。如图所示。
图 程序流程图。
如前文所述， PC 机发送的数据是从. hex 文件中提取的， PC机首先发送扩展地址部分， 下位机接收保存后会继续等待接收32个指令字( 96字节)并保存到RAM 中， 然后根据接收到的地址擦除FLASH 存储器中的1行， 擦除FLASH 是通过调用汇编函数E raseMem来进行的， 函数原型如下:
mov# 0x4041, NVMCON ; 使NVMCON 寄存器为擦除FLASH模式
mov # 0x55, W 0
movW0, NVMKEY
mov # 0xAA, W0
movW 0, NVMKEY ; 将0x55、0xAA 写入密钥寄存器
bsetNVMCON, #WR ; 开始擦除
nop
nop
return
擦除FLASH存储器的一行后需要把接收到的32个指令字写入到FLASH 存储器写锁存器中， 这一过程可以通过函数W riteLatch 实现， 函数原型如下:
movW0, TBLPAG ; 写表寄存器
tb lw tlW3, [W1]
tb lw thW2, [W1] ; 写入锁存器
return
这一步完成之后就可以将接收到的32个指令字写入FLASH 存储器了， 其方法与擦除FLASH 类似， 写完一行后向PC 机发送应答。待FLASH 存储器全部写完之后， PC 机会发送表示结束下载的命令， 下位机接收后退出Boo tloader程序， 进入新的用户程序继续运行， 从而完成整个在线自编程过程。
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