uclinux啟動過程詳細分析

ldr r3， =0x10000 /* 64K Bytes */

ldr r2， =0xc700000

ldr r1， =0

next ：

ldr r0，[r1]，#4

str r0，[r2]，#4

cmp r1，r3

bne next

6)跳轉(zhuǎn)到C代碼執(zhí)行(即Stage2階段)

這個過程是直接給指令指針賦值于跳轉(zhuǎn)的C代碼的入口地址，在我們的試驗中該入口地址是Main。

LDR pc，=Main

2.4 Stage2階段

該階段的代碼主要使用C語言來實現(xiàn)的。該階段的工作主要是建立開發(fā)板與宿主機之間的通信，加載uClinux內(nèi)核映像文件和配置內(nèi)核啟動參數(shù)，并且啟動內(nèi)核。

嵌入式設(shè)備與宿主機的通訊方式有多種，最常用的是使用串口方式進行數(shù)據(jù)交換。本試驗采用的S3C44B0微處理器提供了兩個UART口，因此我們可以任選其中一個來初始化并且使用它來與宿主機交互。對于串口的初始化主要是波特率、奇偶校驗、停止位、數(shù)據(jù)位等內(nèi)容。

對于串口的波特率和波特因子的計算采用如下公式

Iubrd =((int(mclk/16 / baud + 0.5) – 1)

mclk是頻率、baud為波特率

2.4.1 檢測內(nèi)存

該部分的功能主要是檢測系統(tǒng)在進行硬件初始化的時候是否發(fā)生了內(nèi)存映射錯誤，即是否物理地址是否被映射到不存在的地址空間。通常是使用讀寫方式來檢測的，即以內(nèi)存頁為單位，在每個頁頭進行讀寫操作，比較讀寫結(jié)果。因為S3C44B0處理器并不支持內(nèi)存映射，因此我們在Stage2過程中并沒有包含該部分功能函數(shù)。

2.4.2 加載uClinux內(nèi)核映像

該過程其實只是一個從Flash的指定位置(該位置是uClinux燒寫的起始地址)拷貝到RAM中指定的地址空間里。在拷貝之前必須要為uClinux的全局變量結(jié)構(gòu)，即啟動參數(shù)、內(nèi)核頁表、RAM的頁目錄等信息預(yù)留一定的空間。如果我們將FLASH和RAM看成連在一起的線性地址，則系統(tǒng)的空間分配會如下圖：

。..。..

Boot

初始化代碼

uClinux

未用

中斷向量表

初始化映像代碼

啟動參數(shù)

內(nèi)核映像

未用

堆棧

2.4.3 配置內(nèi)核啟動參數(shù)

我們采用的uClinux是2.4.x內(nèi)核版本，該版本的內(nèi)核支持參數(shù)啟動過程。在嵌入式系統(tǒng)中，啟動參數(shù)的傳入主要是依靠bootloader程序向標記列表(tagged list)的相關(guān)域中填寫相應(yīng)的值來完成的。

2.5 uClinux內(nèi)核引導(dǎo)

當我們初始化完畢uClinux的啟動參數(shù)之后，控制權(quán)就可以交給uClinux內(nèi)核了，uClinux系統(tǒng)調(diào)用內(nèi)核解壓函數(shù)(decompress_kernel)來對上一個階段拷貝的uClinux內(nèi)核在RAM空間里進行解壓(當然如果系統(tǒng)內(nèi)核在建立的時候沒有配置成壓縮格式，則解壓過程略去)。在解壓完畢后，跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核調(diào)用函數(shù)(call_kernel)，該函數(shù)實際上執(zhí)行的是start_kernel()，這個函數(shù)包含了有關(guān)處理器初始化、中斷初始化、進程初始化等操作。最后，將控制權(quán)完全的交與uClinux操作系統(tǒng)來執(zhí)行。

偽處理過程如下：

IF(啟動參數(shù)正確)

CALL decmporess_kernel()

CALL call_kernel()

ELSE

啟動失敗

decompress_kernel()

{

解壓內(nèi)核映像

}

call_kernel()

{

。..

start_kernel()

。..。

}

3 總結(jié)

本文是對S3C44B0的啟動過程進行了一次分析，啟動部分的代碼可以說是嵌入式設(shè)備開發(fā)比較重要的部分。而且該部分的處理工作往往又比較麻煩，因此在這里我只是想起到拋磚引玉的作用。因為成文時間比較倉促，難免有錯誤，請大家批評指正。

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《ARM7 uClinux開發(fā)實驗與實踐》P130

Bootloader完成系統(tǒng)初始化工作后，將運行控制權(quán)交給uClinux內(nèi)核。根據(jù)內(nèi)核是否壓縮以及內(nèi)核是否在本地執(zhí)行，uClinux通常有以下兩種可選的啟動方式：

(1)Flash本地運行方式。內(nèi)核中未經(jīng)壓縮的可執(zhí)行映像固化在Flash中，系統(tǒng)啟動時，內(nèi)核在Flash中開始逐句執(zhí)行。

(2)壓縮內(nèi)核加載方式。內(nèi)核的壓縮映像固化在Flash上，系統(tǒng)啟動時，由附加在壓縮映像前的解壓復(fù)制程序讀取壓縮映像，并在內(nèi)存中解壓后執(zhí)行。這種方式相對復(fù)雜，但是運行速度更快。

首先介紹內(nèi)核的Flash本地運行方式。

本地運行時，內(nèi)核的啟動包括特定體系結(jié)構(gòu)設(shè)置和uClinux系統(tǒng)初始化兩步，內(nèi)核啟動的入口文件是head-armv.s。