ARM Linux启动流程解析

简介：
《ARM Linux启动流程解析》一文深入剖析了ARM架构下Linux操作系统的启动过程，详细介绍了从 bootloader加载到内核初始化的各项关键步骤。 ### ARM Linux 启动过程分析 #### 一、概述 ARM Linux启动是一个复杂的系统工程，涉及硬件初始化、Bootloader的选择与配置以及Linux内核的加载与启动等多个环节。本段落将着重分析运行在AT91SAM9260EK开发板上的Linux内核版本2.6.21.1的启动流程。 #### 二、ARM Linux 启动过程概览 ARM Linux系统的启动通常包括以下阶段： 1. **硬件复位与初始化**：当系统通电或复位时，CPU进入初始状态并执行预设的复位向量中的指令。 2. **Bootloader加载**：完成硬件初始化后，启动Bootloader程序，负责进一步检测和配置硬件，并准备加载操作系统内核。 3. **Linux内核加载与启动**：通过Bootloader将Linux内核加载到内存中并执行其启动过程。 #### 三、Bootloader与Linux内核映像 根据文档描述，ARM Linux系统支持两种类型的内核映像：非压缩和压缩的内核映像。 - **非压缩内核映像**：直接包含未经压缩的代码。 - **生成过程**： 1. **编译与链接**：各个模块经过编译和链接后形成ELF格式的`vmlinux`文件。 2. **转换为二进制格式**：使用工具将`vmlinux`转化为二进制格式的映像。 - **压缩内核映像**：包含自解压逻辑的内核映像。 - **生成过程**： 1. **压缩非压缩内核映像**：通过`gzip`工具对未压缩的内核进行压缩，生成`.gz`文件。 2. **创建自解压逻辑**：使用特定脚本和源代码定义了数据段以及包含了解压逻辑的代码。这些文件经过编译链接后形成一个可执行映像。 3. **转换为二进制格式**：同样地，将压缩后的内核转换成适合加载到内存中的二进制格式。 #### 四、内核入口与启动过程 - **非压缩ARM Linux 内核的入口点位于`arch/arm/kernel/head.S`中。** - **定义**：该文件负责初始化处理器的状态，并设置好必要的寄存器值，以便后续代码能够正确执行。 - **关键步骤**： 1. 定义物理地址与虚拟地址。 2. 设置处理器状态包括栈指针和异常向量表等操作。 3. 跳转到内核初始化函数`start_kernel()`继续执行。 - **启动过程**： - **初始化函数**：`start_kernel()`是Linux内核的起点，主要负责建立核心数据结构、设置中断控制器等任务。 - **设备驱动程序初始化**：加载并初始化设备驱动程序以使系统能够识别和控制外部硬件。 - **用户空间准备**：为用户提供运行环境如文件系统的初始化及启动初始进程。 #### 五、总结 通过对ARM Linux 启动过程的深入分析，可以了解整个流程中的关键环节和技术细节。这对于调试与优化基于ARM架构的嵌入式Linux系统非常有帮助。此外，掌握内核映像生成和加载机制对于定制特定需求的Linux系统也很重要。 通过上述内容，我们不仅深入了解了ARM Linux系统的启动过程，还掌握了构建定制化Linux内核的基本方法，这对从事嵌入式系统开发的人来说是宝贵的资源。