uClinux在S3C4510上的啟動分析(ZT)

uClinux的執行過程

 

 uCinux的啟動主要經曆三個階段。首先，必須完成CPU和儲存空間的硬體初始化，在系統RAM中建立程式堆棧和資料區段，建立程式的運行時的環境。初始化完成之後，uClinux核心就取得了CPU的控制權，開始作業系統自身的初始化，這包括建立RAM中斷向量表、載入裝置驅動程式、記憶體管理模組等等。這一切完成後，uClinux啟動一個最初的init線程，進入到第三階段，這時核心已經正常運行，外圍模組也都就緒，開始執行一些指令檔（如/etc/rc指令檔）。

 

                       一.kernel程式碼片段之前的系統初始化 

 

1. uClinux-dist/linux-2.4.x/arch/armnommu/boot/compressed/head.S

 

    開發板從上電開始,最開始執行的程式放在uClinux-dist/linux-2.4.x/arch/armnommu/boot/compressed/head.S中.

 

   (1) 切換模式,關閉中斷. (line 96 )

 

   (2) 首先程式要先給SYSCFG,EXTDBWTH,ROMCON0等一系列系統控制寄存器賦值,此時flash地址在   0X0,DRAM地址在0X1000000.(line 141 )

 

   (3) 點亮I/O口的指示燈. (line 152 )

 

   (4) 把在flash上的image複製到DRAM上.(line 161 )

 

   (5) 執行remap,把flash地址映射為0X1000000,DRAM地址映射為0.(line 172 )

 

   (6) 開啟cache和write buffer.(line 196 )

 

   (7) 設定好64K堆棧.(line 204 )

 

   (8) 跳轉到decompress_kernel函數(line 217 ),此處的跳轉為帶返回的跳轉,以便於執行完此函數跳回來.

 

2. uClinux-dist/linux-2.4.x/arch/armnommu/boot/compressed/misc.c

 

     此時的函數decompress_kernel是用C語言寫的,line 297 .

 

   (1) makecrc();進行crc校正.

 

   (2) puts("Uncompressing Linux..."); 輸出linux起動後的第一句話.

 

   (3) gunzip();解壓縮kernel.

 

   (4) puts(" done, booting the kernel./n");

 

3. uClinux-dist/linux-2.4.x/arch/armnommu/boot/compressed/head.S

 

   執行完decompress_kernel函數後,kernel又跳回head.S中,因為此時我們還要檢驗解壓縮之後的kernel起始地址是否緊接著kernel image,如果是,beq call_kernel(line 220),執行解壓後的kernel.

 

   如果解壓縮之後的kernel起始地址不是緊接著kernel image,執行relocate(line 236),將其拷貝到緊接著kernel image的地方,然後跳轉,執行解壓後的kernel.

 

 

 

                          二.kernel執行

 

1.uClinux-dist/linux-2.4.x/init/main.c中的start_kernel()  (line 352)   

 

   系統啟動過程到此,轉入體繫結構無關的通用C代碼中,start_kernel() 中調用了一系列初始化函數，以完成kernel本身的設定。這些動作有的是公用的，有的則是需要配置的才會執行的。

 

    (1) 輸出Linux版本資訊（printk(linux_banner)）

  (2) 設定與體繫結構相關的環境（setup_arch()）

 

 

    (3) parse_options(command_line);解析command_line,將其轉化為環境變數.

 

    (4) 初始化系統IRQ（init_IRQ()）

 

    (5) 核心進程調度器初始化（sched_init()）

 

    (6) 軟中段初始化softirq_init();

 

    (7) 時間、定時器初始化（包括估測主頻、初始化定時器中斷等，time_init()）

 

    (8) 控制台初始化console_init();

 

    (9) 核心CACHE初始化kmem_cache_init(); 

 

    (10)延遲校準calibrate_delay();

 

    (11)記憶體初始化（設定記憶體上下界和頁表項初始值，mem_init()） 

 

    (12)檔案,目錄,塊裝置讀寫緩衝區初始化

 

    (13)檢查體繫結構漏洞（check_bugs()）

 

    (14)啟動init過程（建立第一個核心線程，調用init()函數，原執行序列調用cpu_idle() 等待調度，init()）

 

   至此start_kernel()結束，基本的核心環境已經建立起來了。

 

 

 

2.uClinux-dist/linux-2.4.x/init/main.c中的init() (line 548)

 

現在我們進入核心引導第二部分,init()函數作為核心線程，首先鎖定核心（僅對SMP機器有效,我們為空白函數），然後調用 do_basic_setup() (line 551)完成外設及其驅動程式的載入初始化。

 

過程如下：

 

    * 網路初始化（初始化網路資料結構，包括sk_init()、skb_init()和proto_init()三部分，在proto_init()中，將調用protocols結構中包含的所有協議的初始化過程，sock_init()）

 

    * 建立事件管理核心線程（start_context_thread()函數，這是系統建立的第二個核心線程，名叫“keventd”。其代碼context_thread()也在kernel/context.c中，）

 

啟動任何使用__initcall標識的函數（方便核心開發人員添加啟動函數，此時由do_initcalls()函數啟動）。

 

    此時系統開始載入外部裝置的初始化程式，如：在linux-2.4.x/driver/block/genhd.c中的device_init()函數，在genhd.c中由__initcall(device_init)標識在此時調用，device_init()函數是所有外部裝置初始化的總入口，包括了塊裝置的初始化blk_dev_init，網路裝置的初始化net_dev_init()和atmdev_init()等。

 

   至此do_basic_setup()函數返回init()，在釋放啟動記憶體段（free_initmem()）並給核心解鎖以後，init()開啟/dev/console裝置，重新導向stdin、stdout和stderr到控制台，最後，搜尋檔案系統中的init程式（或者由init=命令列參數指定的程式），並使用 execve()系統調用載入執行init程式。(line 576) .

 

   init()函數到此結束，核心的引導部分也到此結束了，

 

 

 

3. uClinux-dist/linux-2.4.x/init/main.c中的execve("/etc/init",argv_init,envp_init); (line 579)

 

       init進程是系統所有進程的起點，核心在完成核內引導以後，即在本線程（進程）空間內載入init程式，它的進程號是1。

 

   init程式需要讀取/vendors/SAMSUNG/4510B/inittab檔案作為其行為指標，然後執行.

 

 

 

4.系統執行rc指令碼.

 

hostname Samsung

 

/bin/expand /etc/ramfs.img /dev/ram0

 

/bin/expand /etc/ramfs2048.img /dev/ram1

 

mount -t proc proc /proc

 

mount -t ext2 /dev/ram0 /var

 mount -t ext2 /dev/ram1 /ramdisk

 

 

chmod 777 /ramdisk

 

mkdir /var/config

 

mkdir /var/tmp

 

mkdir /var/log

 

mkdir /var/run

 

mkdir /var/lock

 

ifconfig lo 127.0.0.1

 

route add -net 127.0.0.0 netmask 255.255.255.0 lo

 

dhcpcd &

 

 

 

cat /etc/motd

 

 

 

rc程式執行完畢後，系統內容已經設定好了，下面就該使用者登入系統了。

 

 

 

5.運行Sash command shell