Linux内核引导：Bootloader调用详解

"本文主要介绍了Linux Bootloader的调用内核过程，以及Bootloader的基本概念、功能和工作模式。在启动Linux内核时，Bootloader需要确保CPU寄存器、模式、MMU和Cache的正确设置。" Bootloader是嵌入式系统中至关重要的组成部分，它是系统加电后运行的第一段代码，类似于个人计算机的BIOS。Bootloader的主要任务是初始化系统硬件，如CPU、内存、外设，并为加载操作系统内核或应用程序创建合适的环境。在嵌入式系统架构中，Bootloader位于固态存储设备上，加电后自动启动，其后依次进行操作系统、根文件系统以及应用程序的加载。 在调用Linux内核这个关键步骤中，Bootloader执行以下操作来确保顺利进行： 1. **CPU寄存器设置**：Bootloader会设置CPU的R0寄存器为0，R1寄存器为机器类型ID，而R2寄存器则指向启动参数列表在RAM的起始地址。这些参数对于内核识别硬件配置至关重要。 2. **CPU模式**：CPU需要切换到服务模式（SVC模式），并且必须禁用中断（包括IRQs和FIQs）。这样的设置可以防止在加载内核时受到意外的中断干扰。 3. **MMU和Cache设置**：为了简化初始阶段的处理，MMU（内存管理单元）会被关闭，而指令Cache可以开启或关闭。不过，数据Cache必须关闭，以避免数据一致性问题。 Bootloader的工作模式通常分为两个阶段：第一阶段和第二阶段。第一阶段的Bootloader一般用汇编语言编写，因为此时系统硬件资源非常有限，它负责初始化基本硬件，如CPU、内存，并将控制权传递给第二阶段。第二阶段的Bootloader由高级语言编写，执行更复杂的任务，如加载内核映像、设备驱动等，并可能提供交互式命令接口。 以viviBootloader为例，它是Bootloader的一种实现，其源代码分析和接口命令等内容可以帮助开发者理解Bootloader的工作原理和定制方法。在修改和移植vivi源代码时，开发者需要考虑目标平台的硬件特性以及Bootloader与内核之间的接口约定。 通过上述流程，Bootloader成功地为Linux内核创建了运行所需的环境，使得内核能够接管系统控制，进一步初始化硬件，加载驱动程序，建立内存映射，最终启动用户空间的应用程序。在嵌入式系统设计中，理解Bootloader的工作机制对于优化系统启动时间和提高系统稳定性具有重要意义。