ARM體系架構(gòu)下的linux啟動(dòng)之一，從bootloader到linux內(nèi)核

bootloader本身叫做嵌入式系統(tǒng)的引導(dǎo)程序。但是，它支持X86,MIPS,PowerPC,ARM等多種體系架構(gòu)。

對(duì)于操作系統(tǒng)的啟動(dòng)來(lái)講，當(dāng)機(jī)器開始上電時(shí)，首先加載bootloader，它用來(lái)完成最基本的硬件的初始化，然后加載Linux內(nèi)核。

用于ARM的bootloader一般為U-BOOT，用它來(lái)完成對(duì)linux內(nèi)核的加載設(shè)置，一般bootloader燒寫在開發(fā)板的Flash里，包括Nor Flash或Nand Flash，其中由于NorFlash支持芯片內(nèi)執(zhí)行XIP(eXcute In Place)，代碼可以直接在FLASH上執(zhí)行，而NandFlash需要把代碼拷到RAM中再去執(zhí)行。但是RAM的處理速度比Flash的處理速度要快得多，一般仍然把代碼放在RAM中執(zhí)行。

一般的bootloader需要完成以下五種功能：

1)RAM的初始化：為調(diào)用linux內(nèi)核做準(zhǔn)備。

2)串口的初始化：由于一般的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)板上沒(méi)有視頻終端，只能用串口進(jìn)行開發(fā)，串口的初始化非常重要。

3)檢測(cè)處理器類型：用來(lái)預(yù)處理加載內(nèi)核的處理器類型的傳遞工作。

4)設(shè)置Linux的啟動(dòng)參數(shù)：包括加載地址，啟動(dòng)方式（從本地分區(qū)或NFS進(jìn)行根文件系統(tǒng)加載），以及Linux根文件系統(tǒng)

的加載方式。通常用一個(gè)標(biāo)記列表來(lái)記錄linux內(nèi)核啟動(dòng)的各個(gè)參數(shù)。

5)調(diào)用linux內(nèi)核鏡像：此時(shí)ARM的處理器中的幾個(gè)特殊的寄存器值：r0=0,r1=處理器類型,r2=標(biāo)記列表在RAM中的位置。

2. linux kernel的啟動(dòng)分析

首先從http://www.kernel.org 上下載一個(gè)linux內(nèi)核的標(biāo)準(zhǔn)版，然后
$make menuconfig
這時(shí)你會(huì)發(fā)現(xiàn)，里面配置的體系架構(gòu)為X86的，找不到關(guān)于ARM配置的相關(guān)選項(xiàng)，這時(shí)由于當(dāng)前的內(nèi)核體系架構(gòu)與你用于開發(fā)的電腦上的體系架構(gòu)一模一樣。如果要做ARM架構(gòu)下的配置：

$make menuconfig ARCH=arm
便可以對(duì)ARM體系下的linux內(nèi)核進(jìn)行配置操作。

如果需要編譯，還要指定交叉編譯器和體系架構(gòu)類型。

關(guān)于linux的內(nèi)核一般有兩種映像，一種是非壓縮的映像：Image，另一種是他的壓縮版zImage,在壓縮的鏡像前端還包括了解壓縮的代碼。由于嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間較小，一般會(huì)采用zImage的內(nèi)核，犧牲速度，但是能得到較小的內(nèi)核。

Linux內(nèi)核中zImage的入口程序?yàn)閍rch/arm/boot/compressed/head.S

這個(gè)文件主要完成以下工作：

1)開啟MMU和Cache

2)調(diào)用decompress_kernel()解壓內(nèi)核

3)調(diào)用call_kernel()進(jìn)入非壓縮內(nèi)核Image 的啟動(dòng)

head.S文件分析：

在113行以上是關(guān)于debug的相關(guān)代碼和ARM的不同版本的差別。從114行開始，便是函數(shù)的入口：

從這段代碼中可以看出，總共操作的3個(gè)寄存器r0,r1,r2正是bootloader調(diào)用linux內(nèi)核時(shí)需要操作的3個(gè)寄存器。r0寄存器中存放0。然后是r1的CPU類型和r2中的傳入?yún)?shù)列表的指針地址。