BSP基础知识-平芜编程栈

linux启动流程概括

设备上电后，SoC 片内 BootROM 从 Flash 读第一段启动代码到片内 SRAM 执行，完成 DDR 初始化和最小硬件 init；然后加载 Bootloader到 DDR 。解压boot代码并把控制权交给Bootoader，Bootloader 从 Flash kernel 分区读出 uImage，连同 bootargs、initrd/ramdisk、设备树一起准备好，按 ARM Linux 启动协议跳转到 Kernel 入口。Kernel 自身完成解压、MMU、驱动 init后挂载根文件系统，启动 init，再由 init/启动脚本拉起业务进程（如媒体主进程）。

整体链路：BootROM → miniboot/SPL → U-Boot → Linux Kernel → init → 业务。

BootRom完成了什么任务？

BootRom是Rom里写死的，不可改。解决的问题是“没有DDR之前，怎么把能初始化DDR的代码跑起来”。主要完成的工作如下：

初始化最基础的始终，必要pin(引脚)，识别启动介质(后续从哪里读取代码)。
从启动介质固定偏移读取一部分boot代码到片内Ram。

第二阶段：片内Ram完成了什么任务？

1）初始化DDR，配置DDR控制器、做信号校准、确认可用内存大小。、

2）最小硬件初始化，保证读Flash正常。配置时钟、引脚和flash控制器。

3）将boot代码从flash拷贝到DDR。

4、Bootloader主要完成了什么工作？

1) 自搬运：避免和内核加载冲突。

2) 初始化驱动

3）读分区表，准备bootargs

4) 从flash kernel分区读uImage到DDR

5) 准备initrd、设备树DTB

6) boot跳转kernel。Kernel会自解压

5、kernel主要完成了什么工作？

1) 自解压

2) 建页表、开MMU/Cache

3) start_kernel()：架构init、内存管理、调度器、驱动init

4) 挂载根文件系统：按 bootargs 里 root= 挂 squashfs/yaffs2 等。

5）创建init进程(/linuxrc)

6、init进程如何启动业务

Init进程是busybox通用小程序，他只执行/etc/inittab里面的脚本，dnode脚本主要做的任务有：挂载文件系统，先让 mdev(busybox的小程序) 按内核已经注册好的设备把 /dev 补齐，再手工补上 Flash 分区要用的 /dev/mtd/*；rcS脚本启动应用程序。

7、常见问题

bootargs 谁传给 kernel？
1. U-Boot 把 bootargs 写进设备树的 /chosen/bootargs，跳进内核时 r2 指向这块设备树。(设备树保存在flash里)
2. ATAG方式，U-Boot在临跳内核时在内存里搭一张标签链表，r2指向这张表。(这张表保存在内存里)
initrd 干什么？

Linux内核分为内核(uimage)、根文件系统、u-boot。其中内核就是负责与硬件交互、进程调度管理等工作；而根文件系统就负责与用户的交互，其实就是将flash的一块区域挂载在/目录下。而initrd是在内存里维护一个临时的根文件系统，因为有些板子不能直接挂载真正的根文件系统，需要进行处理。

3.驱动什么时候起来？

驱动分为两批进行加载，第一批在内核镜像里，根分区还没有挂载上就初始化完了。第二批是ko，要等/linuxrc根文件系统跑进rcS，在这个脚本里面进行加载脚本。

4.媒体相关内存

Bootloader 通过 bootargs / 厂商 tag 把预留物理内存告诉 kernel，媒体 SDK 在用户态或内核模块里映射使用。内核的用的内存本身就有规定好的字段，而媒体内存相关字段是厂商那边新加的。

7、常见问题

1.开MMU之前和之后，CPU用的地址一样嘛？

答：不一样，开MMU之前用的是物理地址，开了之后是虚拟地址。要先建好页表再开启MMU。

2.DMA和Cache为什么会看到不同的数据？

答：DMA读的都是内存里面的数据，而Cache是内存和CPU之间的缓存，CPU修改数据需要先修改cache再刷到内存里。所以就有可能cache的数据被修改了，但是还没有刷到内存里，所以DMA读到的数据就和cache里的不一样。

解决方法：数据是 CPU 准备好、要送给设备的：先把 Cache 里的新数据写回内存，再让 DMA 去读。这样 DMA 读到的才是刚写的。数据是设备经 DMA 写进内存、要给 CPU 用的：等 DMA 写完，把 Cache 里这块旧数据丢掉，再让 CPU 去读。CPU 发现 Cache 里没有，就会去内存拿设备刚写的内容。

3. 预留内存、CMA 和普通内存重叠会怎样？

答：普通内存谁都可以申请；预留内存从可用内存挖走，页分配器看不到；CMA 是内核里一块「平时能借给别人、用时要收回来」的连续物理内存；这三段必须互斥。媒体区被划进了内核可用区，两边会互相改同一块物理内存，现象是花屏、数据随机错、跑一会儿才崩。

4. 设备树一项怎样变成一个能用的设备？

compatible用来和驱动匹配，匹配程序执行驱动的peobe函数，然后申请资源，向用户态注册接口。

5.probe失败一般是什么原因？

匹配字符串不一致，模块的时钟或复位没准备好，寄存器范围错误，依赖的设备还没起来。

6.平台设备和字符设备是什么关系？

平台设备表示这颗SOC上有这个硬件，信息在设备树里，总线不会自己发现它。字符设备时给应用open的接口。常见顺序是：平台驱动 probe 成功，再注册字符设备。一个讲硬件怎么被发现，一个讲应用怎么打开它。

7.中断为什么不能睡眠？

硬中断没有进程上下文。它不是一个可以挂起、再唤醒的进程，所以不能睡眠。

8.上半部和下半部各做什么？

上半部：应答硬件，清理设备寄存器，确认中断，否则同一条中断会一直进来。