交互的方式之一。Linux 在启动过程中可以将信息通过串口输出，这样便可清楚的了解 Linux 的启动过程。虽然它并不是 Bootloader 必须要完成的工作，但是通过串口输出信息是调试Bootloader 和Linux 内核的强有力的工具，所以一般的 Bootloader 都会在执行过程中初始化一个串口做为调试端口。
(3)、检测处理器类型。
Bootloader在调用 Linux内核前必须检测系统的处理器类型，并将其保存到某个常量中提供给 Linux 内核。Linux 内核在启动过程中会根据该处理器类型调用相应的初始化程序。
(4)、设置 Linux启动参数。
Bootloader 在执行过程中必须设置和初始化 Linux 的内核启动参数。目前传递启动参数主要采用两种方式：即通过 struct param_struct 和struct tag（标记列表，tagged list）两种结构传递。struct param_struct 是一种比较老的参数传递方式，在 2.4 版本以前的内核中使用较多。从 2.4 版本以后 Linux 内核基本上采用标记列表的方式。但为了保持和以前版本的兼容性，它仍支持 struct param_struct 参数传递方式，只不过在内核启动过程中它将被转换成标记列表方式。标记列表方式是种比较新的参数传递方式，它必须以 ATAG_CORE 开始，并以ATAG_NONE 结尾。中间可以根据需要加入其他列表。Linux内核在启动过程中会根据该启动参数进行相应的初始化工作。
(5)、调用 Linux内核映像。
Bootloader 完成的最后一项工作便是调用 Linux内核。如果 Linux 内核存放在 Flash 中，并且可直接在上面运行（这里的 Flash 指 Nor Flash），那么可直接跳转到内核中去执行。但由于在 Flash 中执行代码会有种种限制，而且速度也远不及 RAM 快，所以一般的嵌入式系统都是将 Linux内核拷贝到 RAM 中，然后跳转到 RAM 中去执行。
不论哪种情况，在跳到 Linux 内核执行之前 CPU的寄存器必须满足以下条件：r0＝0，r1＝处理器类型，r2＝标记列表在 RAM中的地址。
2.2 Linux启动过程
在Bootloader将 Linux 内核映像拷贝到 RAM 以后，可以通过下例代码启动 Linux 内核：
call_linux(0, machine_type, kernel_params_base)。
其中，machine_tpye 是Bootloader检测出来的处理器类型， kernel_params_base 是启动参数在 RAM 的地址。通过这种方式将 Linux 启动需要的参数从 bootloader传递到内核。
Linux 内核有两种映像：一种是非压缩内核，叫 Image，另一种是它的压缩版本，叫 zImage。根据内核映像的不同，Linux 内核的启动在开始阶段也有所不同。zImage 是 Image经过压缩形成的，所以它的大小比 Image 小。但为了能使用 zImage，必须在它的开头加上解压缩的代码，将 zImage 解压缩之后才能执行，因此它的执行速度比 Image 要慢。但考虑到嵌入式系统的存储空容量一般比较小，采用 zImage 可以占用较少的存储空间，因此牺牲一点性能上的代价也是值得的。所以一般的嵌入式系统均采用压缩内核的方式。
对于ARM 系列处理器来说，zImage 的入口程序即为 arch/arm/boot/compressed/head.S。它依次完成以下工作：开启 MMU 和 Cache，调
用 decompress_kernel()解压内核，最后通过调用 call_kernel()进入非压缩内核 Image 的启动。下面将具体分析在此之后 Linux 内核的启动过程。 2.2.1 Linux内核入口
Linux 非压缩内核的入口位于文件/arch/arm/kernel/head-armv.S 中的stext 段。该段的基地址就是压缩内核解压后的跳转地址。如果系统中加载的内核是非压缩的 Image，那么bootloader将内核从 Flash中拷贝到 RAM 后将直接跳到该地址处，从而启动 Linux 内核。不同体系结构的 Linux 系统的入口文件是不同的，而且因为该文件与具体体系结构有关，所以一般均用汇编语言编写。对基于 ARM 处理的 Linux 系统来说，该文件就是head-armv.S。该程序通过查找处理器内核类型和处理器类型调用相应的初始化函数，再建立页表，最后跳转到 start_kernel()函数开始内核的初始化工作。检测处理器内核类型是在汇编子函数__lookup_processor_type中完成的。通 过以下代码可实现对它的调用：
bl __lookup_processor_type。
__lookup_processor_type调用结束返回原程序时，会将返回结果保存到寄存器中。其中r8 保存了页表的标志位，r9 保存了处理器的 ID 号，r10 保存了与处理器相关的 stru proc_info_list 结构地址。
检 测处理器类型是在汇编子函数 __lookup_architecture_type 中完成的。与 __lookup_processor_type类似，它通过代码：“bl __lookup_processor_type”来实现对它的调用。该函数返回时，会将返回结构保存在 r5、r6 和 r7 三个寄存器中。其中 r5 保存了 RAM 的起始基地址，r6 保存了 I/O基地址，r7 保存了 I/O的页表偏移地址。当检测处理器内核和处理器类型结束后，将调用__create_page_tables 子函数来建立页表，它所要做的工作就是将 RAM 基地址开始的 4M 空间的物理地址映射到 0xC0000000 开始的虚拟地址处。对笔者的 S3C2410 开发板而言，RAM 连接到物理地址 0x30000000 处，当调用 __create_page_tables 结束后 0x30000000 ～ 0x30400000 物理地址将映射到 0xC0000000～0xC0400000 虚拟地址处。当所有的初始化结束之后，使用如下代码来跳到 C 程序的入口函数 start_kernel()处，开始之后的内核初始化工作：b SYMBOL_NAME(start_kernel)。 2.2.2 Start_kernel函数
start_kernel 是所有 Linux 平台进入系统内核初始化后的入口函数，它主要完成剩余的与硬件平台相关的初始化工作，在进行一系列与内核相关的初始化后，调用第一个用户进程－init 进程并等待用户进程的执行，这样整个 Linux 内核便启动完毕。该函数所做的具体工作有：调用 setup_arch()函数进行与体系结构相关的第一个初始化工作；对不同的体系结构来说该函数有不同的定义。对于 ARM 平台而言，该函数定义在arch/arm/kernel/Setup.c。它首先通过检测出来的处理器类型进行处理器内核的初始化，然后通过 bootmem_init()函数根据系统定义的 meminfo 结构进行内存结构的初始化，最后调用paging_init()开启 MMU，创建内核页表，映射所有的物理内存和 I/O空间。创建异常向量表和初始化中断处理函数；初始化系统核心进程调度器和时钟中断处理机制；初始
化串口控制台（serial- console）；ARM-Linux 在初始化过程中一般都会初始化一个串口做为内核的控制台，这样内核在启动过程中就可以通过串口输出信息以便开发者或用户了解系统的启动进程。创建和初始化 系统 cache，为各种内存调用机制提供缓存，包括;动态内存分配，虚拟文件系统（VirtualFile System）及页缓存。初始化内存管理，检测内存大小及被内核占用的内存情况；初始化系统的进程间通信机制（IPC）；当以上所有的初始化工作结束 后，start_kernel()函数会调用 rest_init()函数来进行最后的初始化，包括创建系统的第一个进程－init 进程来结束内核的启动。init 进程首先进行一系列的硬件初始化，然后通过命令行传递过来的参数挂载根文件系统。最后 init 进程会执行用户传递过来的“init＝”启动参数执行用户指定的命令，或者执行以下几个进程之一：
execve(\execve(\execve(\execve(\
当所有的初始化工作结束后，cpu_idle()函数会被调用来使系统处于闲置（idle）状态并等待用户程序的执行。至此，整个 Linux 内核启动完毕。
Linux 内核是一个非常庞大的工程，经过十多年的发展，它已从从最初的几百 KB 大小发展到现在的几百兆。清晰的了解它执行的每一个过程是件非常困难的事。但是在嵌入式开发过程中，我们并不需要十分清楚Linux 的内部工作机制，只要适当修改Linux 内核中那些与硬件相关的部分，就可以将Linux 移植到其它目标平台上。通过对Linux 的启动过程的分析，我们可以看出哪些是和硬件相关的，哪些是Linux 内核内部已实现的功能，这样在移植Linux 的过程中便有所针对。而Linux内核的分层设计将使Linux 的移植变得更加容易。
第三章
3.1 移植内核的准备工作
Linux kernel的移植
移植内核前，保证你已经装上了Linux系统，建立好了交叉编译环境，我用的是虚拟机，装的Redhat9.0系统，交叉编译工具用的是友善之臂的arm-linux-gcc-4.3.2。
开始移植Linux内核了，下面是我我使用的内核，所用到的工具及获取方法： 1、 Linux系统
我是在虚拟机上安装的Redhat9.0。XP系统下虚拟机设置的共享目录是D:\\share，对应的Linux系统的目录是/mnt/hgfs/share。我将下面准备的压缩包和文件都统一放到该目录下。
2、 Linux内核 到www.kernel.org/主页，进入该网站中链接FTP ftp://ftp.kernel.org/pub/，在里面进入文件夹“linux->kernel->v2.6”，会出现很多版本的内核压缩包和补丁，选中Linux-2.6.29.1.tar.bz2下载。
3、 交叉编译工具链
使用友善之臂提供的arm-linux-4.3.2工具链,没有的到http://www.arm9.net/下载。工具链也可以自己做，可以参考《构建嵌入式Linux系统》一书或其它资料。
4、 硬件平台
友善之臂的mini2440 。 5、 yaffs2代码
进入http://www.aleph1.co.uk/cgi-bin/viewcvs.cgi/，点击“Download GNU tarball”，下载后出现cvs-root.tar.gz压缩包。
3.2 修改Linux源码中的参数
3.2.1 解压内核源码
mkdir /opt/studyarm cd /mnt/hgfs/share
tar –jxvf linux-2.6.29.1.tar.bz2 –C /opt/studyarm
3.2.2 进入内核目录，修改makefile,并对内核的默认配置进行修改 193行，修改 ARCH ?=arm
CROSS_COMPILE ?=arm-linux- 3.2.3 修改平台时钟
找到内核源码arch/arm/mach-s3c2440/mach-smdk2440.c文件，在函数 static void __init smdk2440_map_io(void)中，修改成s3c24xx_init_clocks(12000000)。 3.2.4 修改Nand flash分区信息
修改文件kernel.git/arch/arm/plat-s3c24xx/common-smdk.c。 第一，修改分区信息：
static struct mtd_partition smdk_default_nand_part[] = {
[0] = {
.name = \.offset = 0x00000000, .size = 0x00030000, }, [1] = {
.name = \.offset = 0x00050000, .size = 0x00200000, },
[2] = {
.name = \
.offset = 0x00250000, .size = 0x03dac000, }
};
第二，再修改s3c2410_platform_nand_smdk_nand_info smdk_nand_info = { …
.tacls = 0, .twrph0 = 30, .twrph1=0, … };
3.2.5 修改LCD背光
修改文件/arch/arm/mach-s3c2440/mach-smdk2440.c，因为友善的3.5寸液晶的背光控制是由S3C2440的GPG4引脚来控制的，故下面的改动将开启背光。 static void __init smdk2440_machine_init(void) {
s3c24xx_fb_set_platdata(&smdk2440_fb_info); platform_add_devices();
s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPG4,S3C2410_GPG4_OUTP); s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPG4,1); smdk_machine_init(); }
3.2.6 LCD参数修改
这里用的是NEC3.5英寸屏液晶屏，大小为320x240，需要修改修改文件arch/arm/mach-s3c2440/mach-smdk2440.c。
static struct s3c2410fb_display smdk2440_lcd_cfg __initdata = { …
.right_margin = 37, .hsync_len = 6, .upper_margin =2, .lower_margin = 6, .vsync_len =2, };
static struct s3c2410fb_mach_info smdk2440_fb_info __initdata ={ …
.default_display =0 .gp
ccon = 0xaa955699,
Linux 系统课程设计报告
