Linux内核移植与启动解析

"移植嵌入式" 嵌入式系统中的移植过程主要涉及到引导装载程序（Bootloader）和操作系统内核的适配，如U-Boot和Linux内核。U-Boot作为常用的Bootloader，它的主要功能是系统引导，能够支持通过NFS网络文件系统挂载根文件系统，或者使用RAMDISK作为临时的根文件系统。同时，U-Boot还具备强大的操作系统接口，可以灵活配置并传递参数给操作系统，特别适用于Linux系统的调试和发布。它支持多种目标板环境参数的存储方式，如FLASH、NVRAM、EEPROM，并能进行CRC32校验以确保文件的完整性。 Linux内核是操作系统的核心，负责管理和调度硬件资源，为应用程序提供安全的硬件访问。内核的类型主要有微内核和宏内核，其中Linux内核属于宏内核，即将所有子系统集成在一个单一的二进制文件中。内核启动过程通常由Bootloader开始，如U-Boot，接着加载内核映像（如zImage或Image），然后是文件系统和应用程序。 Linux内核启动的详细步骤如下： 1. Bootloader将内核映像加载到RAM，通过特定的函数（如call_linux）启动内核。 2. 内核映像被解压缩，开启MMU和Cache，然后执行内核启动代码。 3. 非压缩内核的入口通常在特定汇编代码段（如arm架构下的head-armv.S），这里会进行处理器类型和系统的初始化。 在基于ARM处理器的Linux系统中，head-armv.S会根据处理器的具体型号执行相应的初始化任务，包括设置内存管理单元（MMU）、初始化中断控制器等，最终调用start_kernel函数开始内核的全面初始化工作。这个过程包括设备驱动的初始化、调度器的设置、文件系统挂载等一系列复杂操作，直到最终准备好用户空间的运行环境，启动第一个用户进程。 内核移植的主要内容涉及以下几个方面： 1. 硬件平台适配：包括处理器架构、中断处理、时钟管理、内存管理等。 2. 驱动程序开发：针对目标平台编写或修改设备驱动，使其能够正确识别和控制硬件设备。 3. 内核配置：根据系统需求裁剪内核，去除不必要的模块，添加必要的功能支持。 4. 文件系统构建：创建适合嵌入式设备的文件系统，可能包括RAMDISK、NFS或其它类型的文件系统。 5. 引导加载程序的移植：如U-Boot的移植，使其能够识别并加载定制的内核映像。 移植嵌入式系统是一个涉及硬件、软件和系统集成的复杂过程，需要对Bootloader、内核、文件系统以及硬件平台有深入的理解。通过有效的移植，可以使得操作系统更好地适应特定的嵌入式设备，提高系统性能和稳定性。