这一过程的顺利进行对于嵌入式系统的稳定性和功能实现至关重要
本文将深入探讨嵌入式Linux启动的各个阶段,以便读者更好地理解这一过程
一、启动过程概述 嵌入式Linux系统的启动过程大致可以分为以下几个关键阶段:上电自检与Bootloader、内核初始化、驱动程序加载、根文件系统挂载以及用户空间程序的启动
二、上电自检与Bootloader 当嵌入式设备上电后,首先执行的是固化在芯片内部只读存储器(IROM)中的代码,这段代码进行基本的硬件检查,确保系统的电源、时钟等关键部分正常工作
这一步骤被称为上电自检(Power-On Self-Test, POST)
完成上电自检后,控制权交给Bootloader
Bootloader是嵌入在固件中的小程序,用于初始化硬件设备并加载操作系统
常见的Bootloader有UBoot、GRUB等,其中UBoot因其开源、支持多种处理器架构及丰富的功能选项而被广泛应用于嵌入式系统
Bootloader的主要任务包括: 1.初始化硬件设备:例如检测DRAM、初始化CPU、检测外设、设置串口等
2.加载内核:从预设的存储位置加载Linux内核到内存中,通过解压缩内核映像,将其加载到指定的内存地址,然后传递启动参数给内核
3.提供交互接口:允许开发者配置系统启动参数、访问硬件信息、升级软件等,这一功能在系统调试和维护中尤为重要
在嵌入式系统中,Bootloader通常分为两个阶段: - Stage 1:进行基本的硬件初始化,为加载Stage2准备RAM空间,拷贝内核映像和文件系统映像到RAM中,设置堆栈指针,跳到Stage 2的入口点
- Stage 2:初始化本阶段要使用到的硬件设备,检测系统的内存映射,加载内核映像和文件系统映像,设置内核的启动参数
三、内核初始化 加载到内存中的Linux内核开始执行,进行内核自身的初始化工作
这包括设置微处理器状态、初始化中断处理、调度器、内存管理等核心子系统
内核初始化过程中,会进行以下关键操作: 1.设置中断控制器:确保系统能够响应外部和内部的中断信号
2.初始化内存管理:建立内存页表,管理物理内存和虚拟内存的映射关系
3.加载设备驱动:为系统中的硬件设备加载相应的驱动程序,确保它们能够被正确识别和使用
内核的解压缩是内核初始化过程中的一个重要环节
由于存储空间有限,嵌入式Linux通常将内核进行了压缩
解压缩过程可以在内核加载前进行(预解压)或在内核加载后进行(运行时解压)
预解压的内核启动速度较快,但会占用更多的存储空间;而运行时解压则启动速度略慢,但可以节省存储空间
四、驱动程序加载 内核初始化完成后,会加载各类驱动程序,如存储、显示、网络等
这些驱动程序确保系统的硬件资源被正确识别和使用,为系统的正常运行提供必要的支持
驱动程序加载过程