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嵌入式Linux系统启动过程详解

发布：嵌入式培训
来源：嵌入式教程
时间：2019-10-22 16:04
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当前嵌入式的发展是非常的火爆，那么嵌入式上的linux和PC上有什么区别大多数人还不明白。我们知道PC上基本是window占到了主导地位，在PC上linux使用场景少之又少，但是不知道大家发现没有除了研发领域或个人电脑领域window占据了绝大多数市场，但是在服务器领域，linux系统占据了大部分市场，但是还是有很多人对这个不是很了解。嵌入式linux的启动流程详细讲解给大家，首先看一下嵌入式和PC的差异。

首先PC得益于强大的intel x64 x86处理器，即我们常见的i7 i5，运算和处理能力超级强，是任何嵌入式设备无法比拟的的。大名鼎鼎的骁龙835需要几个CPU组合一起才能抵得上一个老旧的i3处理器，所以在PC上cpu RAM 和存储设备都可以认为是异常强大的，对嵌入式设备来说就是”海量”。我们来看一下嵌入式设备的配置，手机基本上算是最强大的嵌入式设备的，性能根本无非和PC媲美，但一般的嵌入式设备配置要和手机差得太远，比如我们网上买的一个家庭安防摄像头，里面跑了一套linux系统，他的物理配置是什么? 400MHZCPU，100MBRAM，和64MB-flash!!!!没错，太低端了。所以嵌入式上的软件远不能和PC软件进行比较。

嵌入式上linux和PC上的linux有什么区别??

首先两套系统都是同一分源码编译而来的，所不同的是，嵌入式对源码进行了大量的裁剪，即删除了大量用不到和很少用的功能，同时对很多功能进行简化，是linux系统能在很低的配置上运行起来，还必须节省资源以满足其他软件的运行。所以嵌入式软件开发和PC身上最大的一个差异就是节省，节省在节省。

我们看一下PCwindow的启动流程：首先开机的时候，会出现黑屏白字的界面，这是我们熟知的bios，接下来会出现绚丽的window启动界面，最后windos启动成功，然后window系统会从C盘寻找需要开机启动的应用程序，执行启动结束。我们总结一下，整个过程分为三分部，第一部分是bios属于bootloard的一种，第二部分是window，即操作系统，第三部分属于应用启动，而应用存放在磁盘/文件系统中。即 bootloader->os->filesystem。

同样在嵌入式上也遵守三大件套路，只是嵌入式养不起bios这个庞然大物(100M)，所以嵌入式选择u-boot作为其bootloader， u-boot大小只有200KB左右，功能基本满足使用，所以嵌入式上使用u-boot最多。第二阶段是操作系统，嵌入式上肯定是linux系统了。第三阶段，即 linux启动完成会读取filesystem，执行一些开机应用，整个系统结束。

那么u-boot是如何跳转到linux系统呢? 首先u-boot将linux os代码拷贝到指定的RAM地址，然后执行 MOV PC addr，即完成了CPU的指令切换，下一跳指令即开始运行linux的起始位置。 Linux第一条指令必须是汇编代码，因为C语言无法指令是编译器进行分配，不能将特定的指令放在特定的位置(比如起始位置); 但是因为汇编的复杂和难懂，所以汇编代码要尽可能的少，尽可能快的跳转到C去执行。但是C需要堆栈环境，这一点汇编必须提前做好，然后就是C的天下了。

一个设备，硬件可以分为两部分，第一部分是CPU，第二部分是外设。那么应该县初始化哪一个呢?答案是CPU。接下来要针对CPU进行初始化，不同的CPU初始化方式不一样，要跳转到不同的CPU代码中去执行。初始化CPU之后就会进行一些核心的外设初始化，比如串口，但是不忙着显示屏网卡的初始化，因为不需要他们linux也能工作。接下来会进行进程的创建中断初始化定时器初始化等linux系统核心功能的初始化，这么都是软件层面上的功能，这PC上linux是一致的。

最后linux会启动第一个进程，init进程，他是一个用户进程，init进程是所以进程的父类。init进程执行什么动作呢?他会读取/etc/init。d/rcS配置文件，该配置文件描述了有哪些开机需要指定的任务或者应用。要注意，嵌入式上的linux使用的文件系统和Ubuntu redhat是不一样的，嵌入式上的filesystem是经过极度精简的，很多命令都是简化版，使用方式不一定和PC上系统，但是功能是满足你的需要。