嵌入式启动流程

1.厂家固化在IROM内的代码

{

1>基本硬件的初始化

2>判断对应的启动方式（emmc启动还是sd卡启动）

3>把bootloader第一阶段代码加载到IRAM（运存）中运行

}

2.在IRAM里运行bootloader的第一阶段代码

{

1>初始化整个系统的时钟

2>初始化内存

3>把完整的bootloader搬移到内存中去

}

3.在内存中运行bootloader的第二段代码

{

1>初始化硬件设备（根据开发板初始化对应的硬盘、网卡、串口等）

2>加载对应的操作系统（将操作系统加载到内存中）

}

4.运行操作系统（没有图形界面）

5.挂载文件系统（ETX(2,3,4))

6.启动应用程序

参数bootargs和bootcmd解析

u-boot 会将包含硬件描述信息的 DTB 文件加载到内存中，并将参数（如 bootargs）写入 DTB 的 /chosen 节点中

在 ARM 架构下，U-Boot 启动内核时，会通过特定的 CPU 寄存器向内核传递上述数据结构的内存地址：
r0 寄存器：固定设置为 0，作为标识。
r1 寄存器：传递机器 ID（Machine ID）
r2 寄存器：存放的是设备树二进制文件（DTB）在系统 RAM 中的物理内存地址

(3）其他信息

网络启动的bootargs参数配置

bootargs root=/dev/nfs nfsroot=192.168.2.57:/home/hqyj/fs4412/rootfs,proto=tcp,nfsvers=3, console=ttySAC2,115200 ip=192.168.2.223

root=/dev/nfs：指定根文件系统通过网络文件系统（NFS）挂载。
nfsroot=192.168.2.57:/home/hqyj/fs4412/rootfs,proto=tcp,nfsvers=3：NFS 服务器 IP 为 192.168.2.57，共享目录为 /home/hqyj/fs4412/rootfs，使用 TCP 协议和 NFSv3 版本。
console=ttySAC2,115200：同上，串口控制台配置。
ip=192.168.2.223：为开发板分配静态 IP 地址 192.168.2.223，确保能与 NFS 服务器通信。

bootcmd=tftp 0x41000000 uImage; tftp 0x42000000 exynos4412-fs4412.dtb;tftp 0x43000000 ramdisk.img; bootm 0x41000000 0x43000000 0x42000000

通过 TFTP 协议从服务器下载Linux镜像文件，设备树文件和文件系统。

本地启动：

tftp 41000000 uImage 

movi write kernel 41000000

tftp 41000000 exynos4412-fs4412.dtb

movi write dtb 41000000

tftp 41000000 ramdisk.img

movi write rootfs 41000000 300000

先通过tftp下载文件，再将下载的文件写入MMU

本地启动bootargs参数配置：

bootargs=root=/dev/ram0 rw console=ttySAC2,115200 init=/linuxrc

root=/dev/ram0：指定根文件系统位于内存盘，通常用于临时系统或调试。
rw：以读写模式挂载根文件系统。
console=ttySAC2,115200：设置串口控制台为 ttySAC2，波特率 115200，用于输出内核日志和接收用户输入。
init=/linuxrc：指定系统启动后第一个运行的进程为 /linuxrc，通常是 BusyBox 的 init 程序。

bootcmd=movi read kernel 41000000; movi read dtb 42000000; movi read rootfs 43000000 300000; bootm 41000000 43000000 42000000

读取内存中的Linux镜像文件，设备树文件和文件系统

Linux内核编译驱动原理

menuconfig是Linux内核提供的菜单选项，用于表示Linux内核有哪些功能

.config是Linux当前内核选择了哪些功能的记录

Kconfig用于配置对应的宏 ，将用户选择的功能配置项通过宏的形式确定下来，比如配置为Y代表将对应功能直接编译进内核。M代表编译进模块。n表示不编译。

内核菜单的选项来源是Kconfig，Kconfig的内容是一级一级包含的，从最内层的硬件相关配置（如DM9000）开始，先被物理网卡相关配置包含，再被网络相关配置包含，继续向上被更上层的功能配置包含，最终汇总成menuconfig的完整菜单。
将功能编译进内核依靠make流程中定义的宏配置，部分功能没有默认宏配置，需要手动配置宏，将宏设置为Y代表将该功能直接编译进内核。

u-boot的启动流程

.设置cpu为SVC模式

（SVC模式：超级管理员模式，CPU刚启动时，必须切换到超级管理员模式才能对底层硬件执行任何操作）

2.设置异常向量表

（异常向量表：在ARM架构中，异常向量表是一个固定地址的数组，每个元素存放的都是一条跳转指令）

3.关闭Cache和MMU

（Cache：高速缓存；MMU：内存管理单元；在u-boot刚启动时，内存还没有被正确配置，如果不关闭，虚拟地址和物理地址之间的映射会出错，导致系统直接崩溃）

4.处理唤醒条件

（检测自己是按键唤醒还是通电唤醒；按键唤醒会跳过硬件初始化，直接恢复到休眠前的状态）

5.判断运行位置

（判断是在SRAM中运行还是在内存中运行；在SRAM运行：初始化系统时钟，初始化内存；在内存中运行：直接跳转到u-boot重定向）

6.初始化串口（UART)

(把启动过程中的相关信息打印到电脑屏幕上，方便调试）

7.设置SP（栈指针）

（给CPU分配一块临时的栈内存，用于存放函数调度的局部变量）

8.调用board_init_f

（f表示从MMU/Flash中运行；这个函数的主要功能是把完整的u-boot代码从慢速的存储器（MMU/Flash）搬移到快速的DDR内存中去）

9.u-boot重定向

（代码搬移完成后，CPU的指针必须从SRAM跳转到DDR内存中继续执行）

10.清除.bss段

（.bss段存放的是未初始化的全局变量和静态变量，在跳转后必须把这段内存全部置零，防止里面残留的脏数据导致系统异常）

11.调用board_init_r

r表示重定向后运行；

该函数的作用主要是：

1>外围硬件初始化：初始化网卡，EMMC，USB等所有外设；

2>把串口正式设置为标准IO设备，后续的打印信息都从这里输出；

3>进入主循环（main_loop)：进入主循环是u-boot的最终形态，在这个形态下，他会检测是否有按键按下，如按下enter键会打断自启动：

（1）如果没有被打断，u-boot会自动执行bootcmd里的命令

（2）如果打断u-boot会停留在命令行交互界面

Linux的启动流程

1.读取 CPU 内部 ID：

CPU 刚启动时，内核首先要确认：“我是谁？” 通过读取特定的寄存器（如 ARM 的 MIDR），获取CPU的ID（当前处理器的型号信息）。

__lookup_processor_type (检查内核是否支持该 CPU)：

内核里编译了很多种 CPU 的支持代码。这里会拿着刚才读到的 ID 去内核的“支持列表”里查。

如果不支持：直接报错打印 unrecognized/unsupported processor variant，然后死循环停机。

这说明你编译的内核版本和手里的芯片不匹配。

2.获取 Bootloader 传递的板子 ID：
U-Boot在跳转给内核前，会把板子的型号 ID 放在寄存器里传给内核。

__lookup_machine_type (检查内核是否支持该主板)：内核拿着 R1 里的 ID 去查自己的“主板支持列表”。

如果不支持：报错 

3.__create_page_tables (建立一级页表)：

为什么要建表？

此时 CPU 还在用物理地址（比如 0x30000000）访问内存。但 Linux 内核设计是基于虚拟地的。为了让内核跑起来，必须先画一张“地图”，告诉 CPU：“当你看到虚拟地址 A 时，其实要去物理地址 B 找数据”。

这段代码会在内存中开辟一块区域，填入映射关系。

4.__enable_mmu (使能 MMU)：

MMU (内存管理单元) 是 CPU 里的一个硬件模块。

执行这条指令后，CPU 正式开启“虚拟地址模式”。从此以后，代码里写的地址都是虚拟地址，MMU 会自动帮你翻译为物理地址。
注意：开启 MMU 后，程序的执行流必须无缝切换到虚拟地址上，否则立马崩溃。

5.汇编收尾工作

1>清除 BSS 段：把未初始化的全局变量清零（C 语言标准规定全局变量默认为 0）。
2>设置 SP (栈指针)：为 C 语言函数调用准备栈空间。
3>保存参数：把之前查到的 cpu_id、machine_id 以及 U-Boot 传来的参数指针 (atags_pointer) 存到全局变量里，方便后面 C 代码使用。

6.b start_kernel (跳到 C 语言部分执行)：

跳转到 init/main.c 中的 start_kernel 函数。

1>打印版本信息
2>处理 Tag 参数列表：解析 U-Boot 传过来的内存大小、命令行参数（bootargs）。如果是新式内核，这里会解析 设备树 。
3>初始化控制台：让 printk 能往串口输出东西，这时候你才能看到后面的打印信息。
4>内存管理初始化：建立更复杂的二级、三级页表，把内存分成一个个页面进行管理。

5>初始化异常处理
6>加载驱动模块：扫描代码里的 module_init 宏，把显卡、网卡、USB 等驱动程序初始化一遍。
7>挂载文件系统：找到根文件系统（Rootfs），通常在 Flash 或 SD 卡上。
8>启动 init 进程：这是内核做的最后一件事。它会在根文件系统里找到 /sbin/init (或 /linuxrc) 并运行它。
结果：init 进程是所有用户态进程的祖先，它启动了 Shell、GUI 界面，你就看到了操作系统的桌面或命令行。

busybox init启动过程

1、挂载根文件系统

这是 init 进程启动的前提。内核在完成自身初始化后，会挂载根文件系统（通常是 /），为后续的用户空间程序提供运行环境。如果根文件系统无法挂载，系统将无法继续启动。
2、启动 init 进程

内核通过 execve("/sbin/init", ...) 启动 init 进程。init 是所有用户进程的“祖先”，它负责：

读取并解析配置文件 /etc/inittab

根据配置启动其他系统服务和终端

管理系统的运行级别（Runlevel）

3、读取并解析 /etc/inittab 文件

etc/inittab 是 init 进程的“行动指南”，定义了系统在不同运行级别下应执行的操作。图中显示的典型条目包括：

::sysinit:/etc/init.d/rcS：系统初始化时执行的脚本

::askfirst:-/bin/sh：在控制台启动一个交互式 shell（常用于单用户模式或调试）

::restart:/sbin/init：当 init 进程被重启时执行的操作

::ctrlaltdel:/sbin/reboot：按下 Ctrl+Alt+Del 时触发重启

4、执行 /etc/init.d/rcS 脚本

这是系统初始化的核心脚本，通常由 inittab 中的 sysinit 条目触发。它的主要任务包括：

挂载必要的文件系统（如 /dev/pts）

创建设备节点（如 /dev/pts）

设置热插拔事件处理程序（如 echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug）

启动基础服务（如网络、日志等）

5、挂载 /etc/fstab 文件中指定的设备

/etc/fstab 是一个静态文件系统表，定义了系统在启动时应自动挂载的文件系统。常见的挂载项包括：

proc：虚拟文件系统，提供内核和进程信息

tmpfs：临时文件系统，用于 /tmp、/dev 等目录

sysfs：虚拟文件系统，提供设备和驱动信息

这些文件系统的挂载为系统提供了必要的运行时环境。

6、运行 Shell 程序并执行 /etc/profile

在完成所有系统初始化后，init 会启动一个登录 shell（如 /bin/sh），并执行 /etc/profile 脚本。该脚本用于设置用户环境变量，例如：

HOSTNAME：主机名

USER：当前用户

HOME：用户主目录

PATH：可执行文件搜索路径

LD_LIBRARY_PATH：动态库搜索路径

这些环境变量确保用户登录后能正常使用系统命令和应用程序。