day01(Linux底层)基础知识
目录
导学
基础知识
1、Bootloader是什么
2、Bootloader的基本作用
3、入式中常见的Bootloader有哪些
4、Linux系统移植为什么要使用bootloader
5、uboot和Bootloader之间的关系
6.Uboot的获取
7、uboot版本命名
8、uboot版本选择
9、uboot的特点
10.Uboot使用
导学
移植内核层让产品上有系统
产品相关
基础知识
如何装系统
Linux产品启动流程
Linux产品启动流程
1. 开机自检(POST):
- 当开发板通电后,首先会进行硬件设备的自检,以确保各部件正常工作。
2. 引导加载程序(Boot Loader)执行:
- 在自检完成后,引导加载程序(如U-Boot)开始执行。
- U-Boot会进行硬件初始化,如内存、串口、网络等设备的初始化。
- U-Boot会检查环境变量(如启动参数、网络配置等)并进行相应设置。
3. 加载Linux内核:
- U-Boot会从指定的存储介质(如Flash存储器、SD卡等)中加载Linux内核镜像到内存中。
- 加载完成后,U-Boot会将控制权交给Linux内核。
4. Linux内核启动:
- Linux内核开始执行,进行更详细的硬件初始化和驱动加载。
- 内核会解析启动参数(如从U-Boot传递过来的参数),并据此进行配置。
- 内核会启动第一个用户空间程序(通常是init进程),这标志着Linux操作系统的正式启动。
5. 挂载根文件系统:
- init进程会读取/etc/inittab或/etc/systemd/system/default.target等配置文件,确定系统的运行级别或目标。
- 接着,init进程会挂载根文件系统(root filesystem),这是Linux系统中存放各种文件和目录的地方。
- 挂载完成后,系统就可以访问根文件系统中的各种资源了。
6. 启动系统服务和应用程序:
- 根据运行级别或目标,init进程会启动相应的系统服务和应用程序。
- 这些服务和应用程序会提供Linux系统的各种功能和特性。
1、Bootloader是什么
bootloader是一个引导加载程序,它的主要作用是初始化硬件设备、设置硬件参数,并加载操作系统内核。在嵌入式系统中,bootloader是硬件启动后第一个被执行的程序,它位于操作系统和硬件之间,起到桥梁的作用。
2、Bootloader的基本作用
硬件初始化:
在操作系统启动之前,Bootloader会执行一系列的硬件初始化操作,如设置CPU的时钟频率、内存控制器、总线控制器等,以确保硬件平台处于正常的工作状态。
操作系统加载:
Bootloader会负责从指定的存储介质(如硬盘、闪存、网络等)中加载操作系统内核,并将其加载到内存中,然后跳转到操作系统内核的入口点执行。
提供用户接口:
有些Bootloader会提供一个简单的用户接口,允许用户进行一些基本的操作,如选择启动的操作系统、设置启动参数等。
3、入式中常见的Bootloader有哪些
U-Boot:
U-Boot是一个开源的Bootloader,支持多种处理器架构和操作系统。它提供了丰富的硬件初始化功能,并且具有高度的可配置性和可扩展性。U-Boot广泛应用于各种嵌入式设备和系统中,如路由器、交换机、智能手机等。
RedBoot:
RedBoot也是一个开源的Bootloader,主要用于嵌入式系统和网络设备。它支持多种处理器架构和网络协议,并且具有强大的网络功能,可以实现远程启动和更新。RedBoot常用于需要网络功能的嵌入式设备中。
GRUB:
GRUB(Grand Unified Bootloader)是一个多操作系统引导加载程序,最初是为GNU/Linux开发的。但现在也支持其他操作系统,如BSD、Windows等。GRUB具有灵活的配置和强大的功能,可以引导位于不同存储介质上的操作系统。
Android Bootloader:
- Android系统也有其自己的Bootloader,通常被称为Android Bootloader或Android Boot Image。
- 它负责在Android设备启动时加载并验证系统分区,然后启动Android操作系统。
- Android Bootloader通常与设备的硬件紧密相关,并由设备制造商定制。
ARM Trusted Bootloader (ATF):
- ATF是ARM提供的一个开源Bootloader,用于支持ARM TrustZone技术的设备。
- TrustZone是ARM架构中的一个安全特性,它允许在硬件级别上隔离安全和非安全代码的执行。
- ATF的主要任务是在启动时加载和验证安全引导加载程序(Secure Bootloader),然后将其传递给操作系统。
OpenSBI (Open Source Secure Boot Image):
- OpenSBI是一个开源的Secure Boot Image,主要用于RISC-V架构的服务器和数据中心设备。
- 它提供了一个安全的启动环境,可以加载和验证操作系统内核和其他关键组件。
- OpenSBI支持多种RISC-V处理器和平台,并且具有高度的可配置性和可扩展性。
4、Linux系统移植为什么要使用bootloader
硬件初始化:
Bootloader能够完成系统硬件的初始化和配置。这包括CPU的初始设置、内存控制器的配置、设备驱动程序的加载等。由于不同的硬件平台有不同的特性和要求,因此使用Bootloader可以确保Linux系统能够正确地与底层硬件进行交互。
内核加载:
Bootloader负责将Linux内核从存储介质(如硬盘、闪存等)加载到内存中,并设置合适的启动参数。这些参数包括内存布局、设备驱动程序的路径等,它们对于Linux内核的正确运行至关重要。
系统稳定性:
Bootloader通常包含了一些错误检测和恢复机制,以确保系统的稳定性和可靠性。例如,它可以检查硬件的完整性,并在发现问题时启动备用设备或采取其他恢复措施。这有助于提高Linux系统的整体可用性和容错性。
灵活性:
通过使用Bootloader,用户可以灵活地选择加载哪个Linux内核版本、使用哪个文件系统类型等。这为用户提供了更多的选择和灵活性,以适应不同的应用场景和需求。
5、uboot和Bootloader之间的关系
U-Boot是Bootloader的一种实现,它专门用于嵌入式系统,特别是那些基于ARM、MIPS等处理器的系统。U-Boot提供了丰富的硬件支持和功能,使得开发者能够轻松地初始化硬件、加载操作系统内核,并进行一些基本的系统配置。
简单来说就是Uboot属于Bootloader中的一种,bootloader就相当于类,uboot就相当于对象。嵌入式领域常用的bootloader就是uboot
6.Uboot的获取
1. uboot官网获取
ftp://ftp.denx.de/pub/u-boot/
2. 芯片厂家获取
3. 开发板厂家 ---》目前市面上的6818的开发板,开发板厂家只提供u-boot.bin
4. 同事
本次移植课程使用:u-boot-2014.07-netok.tar.bz2
7、uboot版本命名
前期:u-boot-1.3.2
现在:u-boot-2024.01
08年以前uboot是1.1.几1.3.几这样命名08年开始以年份和月份命名。
8、uboot版本选择
支持对应的硬件平台
相对成熟的版本(资料多)
每当发布新的芯片后uboot就会增加对应芯片的版本。一般和处理器同一时期发布的uboot版本对处理器的支持较好。
9、uboot的特点
1. u-boot是一个开源的软件
2. u-boot支持多种架构的平台(ARM powerPC MIPS x86)
3. u-boot的源码短小精悍
4. u-boot就是一个裸机代码
5. u-boot引导加载内核,启动内核,并给内核传递参数
6. u-boot可以完成部分硬件的初始化:uart,内存,emmc,网卡
7.u-boot生命周期短,启动完内核,给内核传递完参数(告诉内核从什么地方去挂载根文件系统),u-boot的生命周期结束。
10.Uboot使用
- 将板子上电,串口插到电脑上,打开串口工具
- 选择串口功能
- 配置自己的串口信息
- 配置名字
- 双击打开
- 连接串口
- 如果连接不上,使用以下步骤与解决(波特率调低->连接->改回波特率115200)
使用SD卡启动
- 重新上电,打印出文字内容就对了
- Uboot 的模式
倒计时结束之前,按键盘任意键(按关机键的是棒槌),进入交互模式
倒计时结束之后进入自启动模式
- 使用Uboot命令
1. printenv
- 功能:打印当前设置的环境变量列表。
- 样例:直接在U-Boot命令行输入`printenv`,然后按回车键,即可看到所有环境变量的列表及其值。
2. setenv
- 功能:设置或修改环境变量的值。
- 样例:假设我们要设置一个名为`my_variable`的环境变量,其值为`hello_world`,可以输入`setenv my_variable hello_world`,然后按回车键。
3. saveenv
- 功能:将当前的环境变量设置保存到非易失性存储器中,以便在下次启动U-Boot时使用。
- 样例:在修改完环境变量后,为了确保这些更改在下次启动时仍然有效,可以输入`saveenv`,然后按回车键。
4. boot
- 功能:根据环境变量中的配置来启动操作系统。这通常涉及到加载内核镜像和根文件系统。
- 样例:直接输入`boot`,然后按回车键,U-Boot会根据`bootcmd`环境变量中指定的命令来启动操作系统。
5. bootm
- 功能:从指定的内存地址直接启动内核镜像。这通常用于手动指定内核镜像的位置。
- 样例:`bootm [addr [initrd[:size]] [fdt]]`。假设内核镜像位于内存地址`0x80000000`,可以输入`bootm 0x80000000`(注意,这里可能还需要指定其他参数,如initrd和fdt的地址,具体取决于你的系统配置)。
6. help
- 功能:显示U-Boot的帮助信息,列出所有可用的命令及其简短描述。
- 样例:在U-Boot命令行输入`help`,然后按回车键,即可看到所有可用命令的列表。
7、IP地址相关命令
- `ipaddr`:显示或设置U-Boot的IP地址。
- `serverip`:显示或设置服务器的IP地址(例如Ubuntu的IP)。
8. 启动延时
- `bootdelay`:设置进入自启动模式之前的倒计时的秒数。例如,如果设置为5,则U-Boot会在5秒后自动启动操作系统,除非用户在此期间按下某个键来中断启动过程。
9、网络传输命令
- `loadb`:通过Kermit协议从远程主机下载文件到U-Boot指定的内存地址。 样例:`loadb <内存地址>`,之后根据Kermit协议的提示进行文件传输。
- `tftp`:通过TFTP协议从TFTP服务器下载文件到U-Boot指定的内存地址。 样例:`tftp <内存地址> <文件名>`,该命令将尝试从TFTP服务器上下载指定文件,并将其存储在指定的内存地址中。
10. 存储器访问命令
-`mmc read`:从EMMC存储器中读取数据到内存。 样例:`mmc read <内存地址> <扇区编号> <扇区数>`,这将从EMMC中的指定扇区开始,读取指定数量的扇区,并将数据存储在指定的内存地址中。
- `mmc write`:将内存中的数据写入到EMMC存储器中。 样例:`mmc write <内存地址> <扇区编号> <扇区数>`,这将从指定的内存地址开始,读取指定数量的数据,并将其写入到EMMC中的指定扇区。
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