嵌入式linux系统的启动过程

一、分析嵌入式系统的启动过程 嵌入式系统的启动过程： 上电-—-—-——〉u-boot——-—-—-〉加载Linux内核—-—--—-〉挂载rootfs --—-〉执行应用程序 二、分析u—boot 1.什么是u-boot(是一个通用的bootloader） U—Boot，全称 Universal Boot Loader，是遵循GPL条款的开放源码项目. Universal ———--——————〉通用的 Boot -—-——--—-—-—--—--〉启动，引导 Loader —--——-—————————-—〉加载 通用 ---————〉支持多种架构的CPU，除了支持ARM系列的处理器外，还能支持MIPS、 x86、Power PC、NIOS等诸多常用系列的处理器 —————--〉支持多种厂家的开发板，如cortex-A8，cortex—A9，cortex—A53等不同厂 家的开发板 —-—-—-->支持多种嵌入式操作系统,U—Boot不仅仅支持嵌入式Linux系统的引 它还支持Net BSD， Vx Works, QNX, RTEMS， ARTOS， Lynx OS， 嵌入式操作系统。 导， android Boot —-—--—--〉完成硬件的初始化,启动硬件平台。 Loader --————->当初始化硬件结束后，加载操作系统。 2.u—boot的作用 大多数BootLoader都分为stage1和stage2两大部分，U-boot也不例外。依赖于cpu体系结构的代码（如设备初始化代码等）通常都放在stage1且可以用汇编语言来实现，而stage2则通常用C语言来实现，这样可以实现复杂的功能,而且有更好的可读性和移植性. (1)Stage1:CPU(S5P6818--〉Cortex—A53）的初始化,使用汇编语言编写。 如：初始化Cache、MMU、clock、中断、看门狗、DDR3、eMMC、。.. (2）Stage2:板级初始化，使用C语言编写。 如：uart、网卡、usb、LCD、。.。。 （3）提供了一些工具,如进入uboot的命令行模式,使用u—boot命令 （4）加载操作系统 3.U—boot的工作模式 U—Boot的工作模式有启动加载模式和下载模式. （1）启动加载模式是Bootloader的正常工作模式，嵌入式产品发布时，Bootloader必须工作在这种模式下，Bootloader将嵌入式操作系统从FLASH中加载到SDRAM中运行，整个过程是自动的. （2）下载模式就是Bootloader通过某些通信手段将内核映像或根文件系统映像等从PC机中下载到目标板的FLASH中。用户可以利用Bootloader提供的一些命令接口来完成自己想要的操作。 4.U—boot的输出 U-Boot 2014.07 (Apr 27 2017 — 15:45：25) —-——————>u—boot的版本号 PLL : [0］ = 800000000, [1］ = 800000000， ［2] = 780000000， [3］ = 800000000 （0) PLL1： CPU FCLK = 800000000, HCLK = 200000000 (G0) （7） PLL1： CPU FCLK = 800000000, HCLK = 200000000 (G1） （2） PLL3： MEM FCLK = 800000000， DCLK = 800000000, BCLK = 400000000， PCLK = 200000000 （1） PLL0： BUS BCLK = 400000000， PCLK = 200000000 （8） PLL0： CCI4 BCLK = 400000000， PCLK = 200000000 (3） PLL0： G3D BCLK = 400000000 （4） PLL0： CODA BCLK = 400000000， PCLK = 200000000 (5） PLL0： DISP BCLK = 400000000， PCLK = 200000000 （6） PLL0： HDMI PCLK = 133333333 I2C： ready DRAM： 1 GiB ——————-——>内存1GB Heap = 0x44000000～0x46000000 Code = 0x43c00000~0x43c83e48 GLD = 0x43bffeb8 GLBD = 0x43bffe68 SP = 0x43bffe68,0x43bffe48（CURR） PC = 0x43c060 TAGS = 0x40000100 PAGE = 0x43c90000~0x43c9c000 MACH = [4330] VER = 0 BOARD= ［x6818］

MMC: NXP DWMMC： 0， NXP DWMMC: 1, NXP DWMMC： 2 In: serial Out: serial Err： serial

#＃ DCDC_MODE（0x80）： DCDC1［PFM］， DCDC2［PFM］, DCDC3[PFM]， DCDC4［PWM], DCDC5［PWM]

＃＃ STATUS（0x00） ： 0xe4 0x10

＃＃ IRQ(0x48） : 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 ＃# CHG_TYPE : ADP #＃ BAT_VOL : 0mV ＃# BAT_CAP : 100％

DONE： Logo bmp 300 by 300 （3bpp）， len=270056 DRAW： 0x47000000 —> 0x46000000

DONE： Logo bmp 300 by 300 （3bpp), len=270056 DRAW： 0x47000000 —> 0x46000000 RGB: display。0 MIPI： display。0 DSIM_ESCMODE 1 ： 0xc0 DSIM_STATUS ： 0x10010f MIPI clk： 420MHz DSIM_ESCMODE 2 ： 0x0 DSIM_STATUS : 0x10010f ＃# Skip BAT Animation。

＃＃ IRQ(0x48） ： 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00

#＃ chg_type : ADP ＃＃ battery_vol ： 0mV ＃＃ battery_cap : 100% ## Booting Card did not respond to voltage select! Net： x6818 eth init。。。 x6818 mac init。.. dwmac。c0060000 Hit any key to stop autoboot: 0 X6818# 5.u—boot的信息 X6818# bdinfo ——-———-—--—>查看硬件平台的信息 arch_number = 0x000010EA ————--—-—>u-boot针对具体硬件平台的ID boot_params = 0x40000100 —--—--——-—>u—boot传递给内存的启动参数 DRAM bank = 0x00000000 —〉 start = 0x40000000 --—-——-——〉内存的开始地址 -〉 size = 0x40000000 ——-————-〉内存的大小 eth0name = dwmac。c0060000 ethaddr = 00:e2:1c:ba:e8:60 current eth = dwmac。c0060000 ip_addr = 192。168.5。41 baudrate = 115200 bps TLB addr = 0x7FFF0000 relocaddr = 0x46000000 reloc off = 0x00000000 irq_sp = 0x7DF6BF00 sp start = 0x43BFFE68 DDR3的内存地址范围:0x40000000 ～ 0x7FFFFFFF X6818＃ printenv -——-——-—-——〉查看u—boot的环境变量 androidcrc=—411152780 baudrate=115200 bootargs=lcd=at070tn92 tp=gslx680—linux root=/dev/mmcblk0p2 rw rootfstype=ext4 bootcmd=ext4load mmc 2：1 0x48000000 uImage;bootm 0x48000000 bootdelay=5 bootfile=uImage ethact=dwmac.c0060000 ethaddr=00:e2:1c：ba:e8:60 -——-————>网卡的mac地址 ethprime=RTL8211 --——-——-〉网卡芯片的型号 fastboot=flash=mmc,2：ubootpak：2nd:0x200，0x78000；flash=mmc，2：2ndboot:2nd:0x200,0x4000；flash=mmc，2:bootloader:boot:0x8000，0x70000；flash=mmc,2：boot：ext4：0x00100000,0x04000000；flash=mmc，2：system：ext4：0x04100000，0x2F200000;flash=mmc，2:cache:ext4：0x33300000，0x1AC00000；flash=mmc，2:misc：emmc：0x4E000000，0x00800000；flash=mmc，2：recovery：emmc：0x4E900000,0x01600000;flash=mmc，2：userdata：ext4：0x50000000，0x0; filesize=41ee8 gatewayip=192。168。5。1 ——-——-——-—〉网关 ipaddr=192。168。5.41 ———-————->板子的IP netmask=255.255.255。0 ——-—-——--〉子网掩码 serverip=192。168。5。40 -——-—-—-—>tftp服务器的IP stderr=serial stdin=serial stdout=serial Environment size: 846/327 bytes 关键的内容： （1）bootargs —--—-——〉 启动参数 bootargs=lcd=at070tn92 rootfstype=ext4 lcd=at070tn92 —-—————〉液晶屏的型号，800*480 tp=gslx680—linux —————-—-〉触摸屏的型号 root=/dev/mmcblk0p2 -----〉rootfs在哪里，告诉kernel去哪里挂载rootfs /dev/mmcblk0p2 -——-〉 mmcblk0 (emmc电子硬盘） p2（partion2,emmc电子硬盘的第二个分区) tp=gslx680-linux root=/dev/mmcblk0p2 rw rw rootfstype=ext4 ——————>rootfs是可读可写的，根文件系统的类型是ext4 练习：如何查看emmc电子硬盘有几个分区，以及设备的详细信息 答：到根目录去查看 cd /dev + ls —l 或者 ls -l /dev brw-rw—-—- 1 root root 179, 0 Jan 1 1970 mmcblk0 brw-rw-——— 1 root root 179， 8 Jan 1 1970 mmcblk0boot0 brw—rw———— 1 root root 179， 16 Jan 1 1970 mmcblk0boot1 brw—rw---— 1 root root 179, 1 Jan 1 1970 mmcblk0p1 brw—rw———— 1 root root 179, 2 Jan 1 1970 mmcblk0p2 brw-rw———— 1 root root 179, 3 Jan 1 1970 mmcblk0p3 brw-rw—-—- 1 root root 179， 4 Jan 1 1970 mmcblk0p4 brw—rw--—- 1 root root 179， 5 Jan 1 1970 mmcblk0p5 brw—rw———— 1 root root 179, 6 Jan 1 1970 mmcblk0p6 brw—rw-——- 1 root root 179， 7 Jan 1 1970 mmcblk0p7 179 —-—-——-—〉主设备号 2 ———-—-—>次设备号， 设备号 = 主设备号〈〈20 + 次设备号 (2) bootcmd --—————>启动命令 bootcmd=ext4load mmc 2：1 0x48000000 uImage;bootm 0x48000000 以ext4文件系统格式去emmc的第一个分区加载Linux内核，加载到0x48000000地址上，然后在0x48000000地址上启动Linux内核. 通俗的理解:bootcmd告诉u-boot去哪里加载Linux内核,bootargs告诉linux内核，去哪里挂载rootfs。 (3) 修改启动延时时间 ＃setenv bootdelay 3 ＃saveenv 三、分析linux内核 1. linux的作用 （1）进程管理和进程通信：进程的创建和删除，进程的优先级抢占，进程的时间片轮转，进程间的通信机制 （2）内存管理:内存分配算法，每个进程的内存空间 （3）内核支持的文件系统:#cat /proc/filesystems （4）设备管理: ————-—>linux驱动--—->字符设备,块设备，网络设备，中断,内核时钟 （5）网络协议：如tcp/ip协议 2. GEC6818开发板 ———-——〉输出信息 GEC --—-—-— Guangdong Embedded Center （1）u-boot加载内核 #＃ Booting kernel from Legacy Image at 48000000 ..。 Image Name： Linux-3.4.39—gec —-—-—————————-———-——->linux内核版本 Image Type： ARM Linux Kernel Image （uncompressed） Data Size： 5533496 Bytes = 5。3 MiB Load Address： 40008000 -———--—————--———--—〉DDR3内存的地址 Entry Point： 40008000 Verifying Checksum .。。 OK Loading Kernel Image 。。。 OK Starting kernel .。。 （2）Linux内核启动 [ 0。000000］ Booting Linux on physical CPU 0 （3）Linux内存管理 ［ 0.000000] Memory: 1024MB = 1024MB total [ 0。000000] Memory: 810800k/810800k available， 237776k reserved, 272384K highmem ［ 0。000000］ Virtual kernel memory layout： [ 0。000000］ vector ： 0xffff0000 - 0xffff1000 ( 4 kB) ［ 0。000000］ fixmap : 0xfff00000 - 0xfffe0000 ( 6 kB） [ 0。000000］ vmalloc ： 0xef800000 - 0xfee00000 （ 246 MB） [ 0.000000] lowmem ： 0xc0000000 — 0xef600000 ( 758 MB) [ 0.000000] pkmap : 0xbfe00000 — 0xc0000000 （ 2 MB) ［ 0.000000］ modules : 0xbf000000 — 0xbfe00000 ( 14 MB） [ 0。000000] .text ： 0xc0008000 - 0xc0a54188 （10545 kB) ［ 0。000000］ 。init ： 0xc0a55000 - 0xc0a92100 ( 245 kB） ［ 0.000000] 。data ： 0xc0a94000 - 0xc0b2e488 （ 618 kB） [ 0。000000］ .bss : 0xc0b2e4ac — 0xc0d0e1c8 （1920 kB） ［ 0。000000］ SLUB: Genslabs=11， HWalign=, Order=0-3, MinObjects=0， CPUs=8, Nodes=1

（4）设备管理

［ 0。207000] usbcore： registered new interface driver usbfs

[ 0。208000] i2c-gpio i2c—gpio.0: using pins 99 （SDA） and 98 （SCL）

[ 0.209000］ s3c—i2c s3c2440-i2c。1： i2c-1： S3C I2C adapter ［ 0.210000] s3c—i2c s3c2440—i2c。1: slave address 0x10

[ 0。210000］ s3c-i2c s3c2440-i2c。1： bus frequency set to 195 KHz [ 0。211000］ s3c-i2c s3c2440—i2c.2: i2c—2： S3C I2C adapter [ 0。211000] s3c—i2c s3c2440-i2c.2： slave address 0x10

[ 0.211000］ s3c-i2c s3c2440—i2c。2： bus frequency set to 195 KHz

［ 0。212000] Linux video capture interface： v2。00

[ 0.223000］ axp22_ldo1： 3000 mV

[ 0。353000］ Display LCD register operation ［ 0。354000］ Display LVDS register operation ［ 0。354000] Display MiPi register operation

（5）网络协议

［ 0。331000］ NET: Registered protocol family 2

［ 0。331000］ IP route cache hash table entries: 32768 （order: 5， 131072 bytes）

［ 0。332000］ TCP established hash table entries: 131072 (order： 8， 1048576 bytes）

[ 0.334000］ TCP bind hash table entries： 65536 （order： 8， 15728 bytes）

［ 0.336000] TCP： Hash tables configured （established 131072 bind 65536)

［ 0.336000] TCP: reno registered

［ 0.336000］ UDP hash table entries: 512 （order： 3， 32768 bytes） ［ 0.337000］ UDP—Lite hash table entries: 512 (order： 3， 32768 bytes）

［ 0。337000] NET： Registered protocol family 1

（6）挂载rootfs

[ 3。959000］ EXT4—fs （mmcblk0p2）： mounted filesystem with ordered data mode。 Opts： (null）

[ 3。961000] VFS： Mounted root （ext4 filesystem） on device 179：2。

[ 3。968000］ devtmpfs： mounted ［ 3.970000］ Freeing init memory： 244K

[ 3.974000］ Write protecting the kernel text section c0008000 — c0a1e000

[ 3.981000］ rodata_test： attempting to write to read-only section: ［ 3.987000] write to read-only section trapped， success

[ 4。127000] EXT4—fs (mmcblk0p2）： re—mounted。 Opts:

data=ordered 根文件系统在emmc的第2个分区上,根文件系统的格式是：ext4 四、分析rootfs（根文件系统) 1. 什么是rootfs Linux内核挂载的第一个文件系统，根文件系统是挂载到根目录下的文件系统.rootfs是一个\"包\"，里面包含: [root@GEC6818 /］＃ls IOT etc lost+found root sys usr bin lib mnt run var dev linuxrc proc sbin tmp 这些内容是什么？ 五、执行应用程序 GEC6818平台 ——————-——> IOT （Internet of Things) rootfs挂载后—---—--—〉自动执行脚本 /etc/init。d/rcS —-————-->自动执行 /etc/profile -————————--—〉安装驱动 -——--——-——-->执行应用程序 vi /etc/profile, 注释掉最后三行