一圖勝千言!看圖:
上圖是嵌入式系統(tǒng)啟動流程圖,圖中紅色的數(shù)字圓點表示啟動的先后順序。主要分為 4 個階段,分別是:第一階段 bootloader,第二階段uboot,第三階段內(nèi)核啟動,第四階段 app 啟動。
第一:bootloader階段
主要完成第一階段系統(tǒng)的引導和初始化工作,包括序號1~3。
系統(tǒng)上電后,首先是cpu開始工作,此時引導程序(通常是匯編代碼)從ROM被加載到RAM 中,對 cpu 的寄存器進行初始化,啟動核 0,如果是核1或者其他核則處于休眠狀態(tài),等待核 0 在內(nèi)核啟動正常后通過中斷或者事件將其喚醒(圖中10的位置)。
接下來就是完成 flash 和 ddr 初始化,為后面從 flash 加載 bin 文件,在 DDR 中運行程序提供基本環(huán)境,一般情況下都是從flash為0的位置,將flash中的bootloader 鏡像文件加載到 RAM 或 DDR 中,該引導程序最終將uboot從flash 復制到 DDR 中,然后交接給 uboot 進行下一步處理。
第二:uboot 階段
首先對 dram,flash,串口進行檢查,保障 uboot 的運行環(huán)境是 ok 的,同時為 linux分配內(nèi)存空間;接下來初始化網(wǎng)絡配置,包括mac地址的設置、通信端口的工作模式設置,可以讓用戶通過網(wǎng)絡加載程序;最后將linux從flash中復制到內(nèi)存中。
linux 鏡像文件中包含內(nèi)核、文件系統(tǒng)和設備管理樹 (FDT) 三個基本組件,uboot 會根據(jù)設備管理樹定義的信息進行檢查,然后依次加載到內(nèi)存中 。包括序號4~5,這個階段最后將 linux 加載后,就可以交接給內(nèi)核進行操作。
第三:內(nèi)核啟動階段
主要負責創(chuàng)建進程、綁定進程、劃分內(nèi)存、喚醒核1、加載文件系統(tǒng)等基本工作,包括序號6~13。
首先,會生成一個初始進程init0,后續(xù)創(chuàng)建的所有進程都是從該進程中產(chǎn)生,該進程還負責對內(nèi)存和虛擬內(nèi)存進行劃分。
然后 vfork 出一個主核進程,綁定到核 0 上,接下來由 cpu 主核(核0)喚醒其他的核,從 init 進程 vfork 出副核進程,并將該進程綁定到核1上。
最后是基于設備管理樹完成對系統(tǒng)中其他設備的初始化。
第四:app啟動階段
這一階段主要對各類 app 應用進行初始化,如文中以通信設備為例,此處主要完成對轉發(fā)芯片的初始化,會涉及一些基礎轉發(fā)表項的初始配置,端口和各種通信總線的初始化。
接下來會初始化中間件,中間件是作為應用程序和操作系統(tǒng)之間的橋梁,向下屏蔽操作系統(tǒng)的差異,向上為應用程序提供平臺化的技術支持;最后就是各種應用程序的初始化了,包括各種特性的初始化,心跳信息,單板信息,版本信息等等。
日常工作中,最容易出問題的地方其實都是在 app 的啟動階段,這部分才是最應該做一個詳盡的圖出來,后續(xù)筆者有了具體的項目案例后將會補充該圖例。
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原文標題:一張圖秒懂嵌入式系統(tǒng)的啟動流程
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