一、嵌入式设备启动流程

1.ROM Boot（第一阶段，芯片内置ROM，出厂固化，运行厂家固化在IROM里的代码）

初始化基础硬件（需要的时钟和设备）：PLL、最小RAM

判断启动方式：emmc，SD，USB

把bootloader第一阶段代码加载到IRAM（芯片运行内存）

2.U-Boot（在IRAM里运行对应的bootloader第一阶段的代码）

SPL(Secondary Program Loader（二级程序加载器）)：u-boot-spl.bin

初始化整个系统的时钟

初始化内存

把完整的bootloader搬移到内存中

3.在内存里运行bootloader第二个阶段的代码

初始化了一些硬件设备（根据开发板 去定义（网卡；串口；USB）)

加载对应的操作系统（内存）

4.运行操作系统（无图形界面）

5.挂载文件系统（EXT(2,3,4)）

6.启动应用程序

不在IROM里初始化内存的原因：因为芯片厂家不知道开发板采用什么样的内存，没有办法进行初始化

为啥bootloader分两个阶段?

运行芯片内部存储空间有限，如果内部空间做大，成本提高

二、U-boot和Linux 内核之间的参数传递
内核自身上电不会主动扫描、探测全部硬件资源，依赖 U-Boot 传递基础信息才能正常初始化系统。根文件系统路径、串口 控制台、网卡 IP、NFS 挂载配置这类运行参数，完全依靠 U-Boot 的bootargs传递给内核之后才能正确启动硬件系统。

数据流向：

1. U-Boot（setenv bootargs） → bootm启动内核时，把bootargs放入内存固定区域 → Linux内核

2. 启动解析该字符串

参数传递方式（通过寄存器）

r1 : 存放机器 ID（Machine ID），内核根据该 ID 匹配内核中注册的单板平台代码，区分不同开发板硬件平台

r2 : 存放内存这片区域存放内存大小、告诉Linux内核启动后，挂载文件系统的方式、bootargs 命令行、串口、时钟等全部系统参数

U-boot只是告诉了数据在什么位置，没有告诉内核可以访问的内存大小，数据什么格式，什么时候结束，Linux内核如何知道它访问的参数结束的地方在哪里？

u_boot和Linux之间在传递参数的时候，是按照双方约定的格式传递，格式包含：1.struct parm__struct结构体，2.tag列表，3.设备树.

bootargs

内核刚启动阶段只会初始化最基础的 CPU、MMU，不会自己自动扫描挂载根文件系统、匹配串口输出、不会配置网卡 IP，全部依靠 bootargs 告知内核该怎么工作。

root=/dev/nfs nfsroot=192.168.2.62:/home/hqyj/fs4412/rootfs,proto=tcp,nfsvers=3 rw

console=ttySAC2,115200 init=/linuxrc ip=192.168.2.34

bootcmd

bootcmd 是 U-Boot 的环境变量，存放一串 U-Boot 可执行命令.

作用：开发板上电倒计时结束后，U-Boot 自动执行这组命令，完成加载内核、dtb、启动 Linux 系统整套流程

bootcmd=tftp 41000000 uImage;tftp 42000000 exynos4412-fs4412.dtb;

tftp 43000000 ramdisk.img;bootm 41000000 43000000 42000000

uImage：是 U-Boot 引导加载程序专用的、经过特殊格式封装的 Linux 内核镜像文件。

exynos4412-fs4412.dtb：设备树文件。

ramdisk.img：自己的系统映象文件。

tftp 0x41000000 uImage

通过 TFTP 从电脑下载内核 uImage，存到板子内存地址 0x41000000

tftp 0x42000000 exynos4412-fs4412.dtb
下载设备树 dtb 文件，存入内存 0x42000000

bootm 41000000 43000000 42000000

正式启动 Linux 内核
格式：bootm 内核地址 ramdisk地址 dtb地址

三、Kconfig Makefile .config menuconfig之间的关系
总关系：Kconfig 定义选项规则 → menuconfig 让你可视化选择 → 选择结果存成 .config → Makefile 读 .config 决定编译哪些 .c 文件 → 最终生成 uImage。

1.Kconfig--"菜单的菜谱"

相当于配置对应的宏 ，将用户选择的功能配置项通过宏的形式确定下来。比如配置为Y代表将对应功能直接编译进内核，M代表编译进模块，n表示不编译。

2.menuconfig--"点菜界面"

读取所有 Kconfig 文件，生成一个图形化的菜单界面。在里面用空格键勾选/取消选项。它本身不修改 Kconfig，只是可以让使用者方便地选择。

3.config - -"点好的菜单"

.config 是人可读的纯文本，记录了用户最终选定的内核功能。

4.Makefile--"后厨按菜单做菜"

管理Linux内核的编译过程，根据.config里面的宏配置决定编译哪些代码

四、U-boot启动过程
ARM核的设置

1.设置CPU 为SVC模式 2.设置异常向量表 3.关闭Cache和MMU(内存管理单元:A.内存访问权限设置 B.物理地址和虚地址的映射)；

SOC芯片的设置

4.处理唤醒的条件 5.判断是否在内存中运行 6.如果不在内存中运行,则初始化系统时钟和内存控制器（第一阶段） 如果在内存中运行，则不需要初始化系统时钟和内存控制器(第二阶段) 7.初始化uart 8.设置sp；

9.调用board_init_f

第一阶段代码: board_init_f 功能将u_boot从存储器搬移到内存，跳到内存中运行

第二阶段代码: board_init_f (1)执行了初始化序列表 (板子相关的初始化操作) (2)为u_boot重定向预留内存

10.对u_boot重定向 (从低端内存搬移到高端内存)

11.清bss段 12.board_init_r

[1]外围硬件初始化 (emmc 、网卡) [2]让串口作为标准输入输出设备 [3]main_loop；

探测自动启动是否被打断，如果没有被打断,则执行bootcmd指定的命令 如果被打断了，则进入u_boot交互界面

五、Linux启动过程

1.CPU 合法性校验
读取 CPU 标识，内核检索自身配置，判断是否支持当前 CPU；不支持则直接打印错误并终止启动。
2.单板机器 ID 合法性校验
读取 U‑Boot 通过r1寄存器传递的板子 Machine ID，和内核内置支持的单板列表比对；ID 不匹配打印报错，大概率是内核配置与开发板不匹配。
3.内存管理基础搭建
校验全部通过后，调用函数创建一级页表 → 开启 MMU 虚拟内存机制，内核正式进入虚拟地址寻址模式。
4.基础环境初始化
清空 BSS 段、设置栈指针、保存 CPU 编号、单板 ID、ATAGS 参数基地址等全局数据。
5.汇编跳转 C 代码
使用汇编指令跳转至start_kernel()，从汇编环境进入 C 语言的内核主体运行。

六、busybox init启动过程

1. 启动 init 进程

Linux 内核完成根文件系统挂载后，执行 init 进程（进程 ID 为 1）。在 Busybox 中，这个 init 就是 /sbin/init，由 Busybox 提供。

2. 读取并解析 /etc/inittab

init 启动后，首先读取并解析 /etc/inittab 文件，然后按照该文件的配置去启动相应的应用程序和脚本。

#!/bin/sh /bin/mount -a # 根据 /etc/fstab 挂载所有文件系统 mkdir /dev/pts # 创建伪终端设备目录 mount -t devpts devpts /dev/pts # 挂载 devpts 文件系统（支持 SSH 等需要终端的程序） echo /sbin/mdev>/proc/sys/kernel/hotplug # 告诉内核：有热插拔事件时调用 mdev mdev -s # 扫描 /sys 创建所有设备节点（/dev/ttySAC2 等）

3.执行 /etc/init.d/rcS 脚本

#!/bin/sh /bin/mount -a # 根据 /etc/fstab 挂载所有文件系统 mkdir /dev/pts # 创建伪终端设备目录 mount -t devpts devpts /dev/pts # 挂载 devpts 文件系统（支持 SSH 等需要终端的程序） echo /sbin/mdev>/proc/sys/kernel/hotplug # 告诉内核：有热插拔事件时调用 mdev mdev -s # 扫描 /sys 创建所有设备节点（/dev/ttySAC2 等）

4.根据 /etc/fstab 批量挂载各类文件系统
device:要挂载的设备；mount-point:挂载点；type:文件系统类型；options:挂载参数；dump程序根据这个字段来决定这个文件系统是否需要备份；fsck order：fsck（file system check）程序根据这个字段来决定是否对磁盘做检查。

/proc：内核运行信息虚拟文件系统
/sys：硬件设备树、驱动信息文件系统
/tmp：临时目录（内存文件系统）
/dev：设备节点目录

5.运行 shell 程序

硬件、文件系统全部就绪后，依据 inittab 配置启动/bin/sh，也就是在串口看到的命令交互终端。

6. 执行 /etc/profile 脚本

#!/bin/sh export HOSTNAME=farsight # 设置主机名 export USER=root export HOME=root # root 用户的家目录 export PS1="[${USER}@${HOSTNAME} \W]\# " # 命令提示符格式：[root@farsight ~]# PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin # 命令搜索路径 LD_LIBRARY_PATH=/lib:/usr/lib:$LD_LIBRARY_PATH # 库搜索路径 export PATH LD_LIBRARY_PATH

四个文件之间的关系

Linux 开机自启程序的四种方案