嵌入式uCLinux內核啟動(dòng)過(guò)程分析

引言

　　uCLinux是專(zhuān)門(mén)為無(wú)MMU處理器設計的嵌入式操作系統，已支持ARM、Motorola等微處理器。目前采用ARM+uCLinux作為嵌入式系統的一種開(kāi)發(fā)模式非常普遍。

　　一個(gè)基于uCLinux的完整的嵌入式系統由三個(gè)部分組成，即系統引導程序Bootloader、uCLinux操作系統內核和文件系統。嵌入式系統的啟動(dòng)引導技術(shù)是嵌入式系統開(kāi)發(fā)的一個(gè)難點(diǎn)，系統啟動(dòng)引導的成功與否決定了應用程序的運行環(huán)境是否能正確建立，系統啟動(dòng)成功是應用正確運行的前提。而uCLinux內核的啟動(dòng)過(guò)程也是其中重要一環(huán)，分析uCLinux的啟動(dòng)過(guò)程，可以加快系統啟動(dòng)速度、正確建立應用環(huán)境。本文要研究的就是uCLinux操作系統內核的啟動(dòng)過(guò)程。

　　1 系統簡(jiǎn)介

　　本系統采用SamSung公司的Arm7TDMI內核的S3C4510B處理器，主要利用其強大的網(wǎng)絡(luò )功能，與PC機進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )通信。該系統的主要功能是利用串口監測一種智能電表，將獲得的數據通過(guò)Internet傳給PC機，由PC機再做進(jìn)一步的處理，將最終結果呈現給用戶(hù)。

　　硬件平臺包括一個(gè)以ARM為內核的處理器、存儲器使用2MB的Flash和16MB的SDRAM，外部接口除了通信的串口，還外接了一個(gè)以太網(wǎng)接口，以支持S3C4510B的網(wǎng)絡(luò )功能。軟件平臺由以下部分組成：系統引導程序Bootloader、嵌入式操作系統內核、文件系統。

　　根據內核是否壓縮以及內核是否在本地執行，uCLinux通常有兩種啟動(dòng)方式：flash本地執行方式和壓縮內核加載方式。本系統采用第二種啟動(dòng)方案，即內核的壓縮映象固化到flash上，系統啟動(dòng)時(shí)在內存中解壓，然后在內存中執行，這種啟動(dòng)方式相比第一種方式運行速度更快。

　　2 uCLinux內核啟動(dòng)過(guò)程的實(shí)現

　　可將ARM+uCLinux系統的啟動(dòng)過(guò)程總結為以下幾個(gè)階段：(1)PC指向復位地址入口處，即0x0H處的Bootloader代碼。Bootloader完成一些基本的初始化，將系統的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適的狀態(tài);(2)Bootloader將控制權交給操作系統內核的引導程序后，開(kāi)始uCLinux內核的加載;(3)uCLinux內核加載引導完成，啟動(dòng)init進(jìn)程，完成系統的引導過(guò)程。

　　本系統的啟動(dòng)方案采用uCLinux自帶的引導程序加載內核。在內核啟動(dòng)過(guò)程中主要調用這幾個(gè)文件：head.S(在linux-2.4.xarcharmnommubootcompressed目錄下)、main.c(在linux-2.4.xinitinit目錄下)、simpleinit.c(在userinit目錄下)[1]。實(shí)際應用中應根據硬件平臺和系統功能，修改相關(guān)文件，以正確地引導系統。

　　當Bootloader將控制權交給內核的引導程序時(shí)，第一個(gè)執行的程序就是head.S，它完成了加載內核的大部分工作;misc.c則提供加載內核所需要的子程序，其中解壓內核的子程序是head.S調用的重要程序，另外內核的加載還須知道系統的硬件信息，該硬件信息在hardware.h中定義并被head.S所引用。本系統中內核的啟動(dòng)流程如圖1所示。