嵌入式linux加载引导内核和根文件系统的方法

红太狼 2022-05-30 11:58 311阅读 0赞

总体来说，嵌入式Linux内核和根文件的引导与PC机差不多。  
嵌入式linux内核和根文件系统可以存放在各种可能的存储设备中，一般情况下我 们将内核和根文件系统直接烧入到Flash中(包括NOR和NAND flash)，这种方法的缺点是在内核和根文件系统出现修改时我们就不得不得重新对flash进行擦除和烧写工作，这个非常耗时，在产品开发调试阶段非常 不适合，只有在最终成品时才比较适用。哪在开发阶段采用哪种方式比较好呢？先还是看看现在都有些常用的存储设备吧。我们常见的存储设备有：硬盘，U 盘，SD卡，Flash，还有一种其实是借助网络而将其存储到远程机器上的方法，我们常听说的网络硬盘，就是借助TCP/IP协议从远处将数据下载到机器 来进行工作，很多网吧就采用这样的“无盘系统”技术，其实并不是没有盘，而只是这个存储设备不在本地机器上而已。  
  
从上面这些我们可以得出几种加载引导linux内核的方法：  
1.网络。即将内核和根文件系统存储在PC机上，通过网络协议来将数据下载到开发板中。内核和根文件系统都可以通过tftp或者ftp下载到目标板上，当然根文件系统其实是没有必要下载到目标板上，我们可以采用NFS文件系统来挂载。  
  
2.SD/MMC 卡引导。将内核和根文件系统存储在SD卡中，在启动时通过读SD卡，来将内核读入到内存中。根文件可以读到内存中，也可以由内核直接将SD卡直接挂载为根 文件系统。这里需要文件系统的支持，常用的有FAT和EXT2。这样在内核和根文件系统更新时，只需要从新写SD卡就可以了。  
  
3.U盘引导。这个需要目标板有USB HOST接口。同时也需要文件系统支持。其操作与SD卡引导类似。  
  
4.硬盘/CF卡引导。这个也前面两个类似，只需要其操作起来也不方便。主要因为硬盘目前不支持热拔插，而且对目标板也有要求，一般的嵌入式设备很少需要硬盘。  
  
5.flash引导。这个就是我们最常用的，可以常用非常多中方式和多种文件系统，包括ext2,jffs2,yaffs2,cramfs等等。  
  
另外一种引导的方式就是通过串口直接下载内核和文件系统到内存中，或者使用调试器与仿真器通过调试通道将内核和根文件系统加载到内核，然后在调试器中通过命令引导内核。  
  
要实现这些引导方式，那么bootloader就必须要支持上面需要的功能，我们来看看这个bootloader可能的需求：  
1.支持TCP/IP协议，并实现tftp或者ftp协议。  
2.文件系统的支持。可能需要支持fat,ext2,jffs2,yaffs2,cramfs等。  
3.SD/MMC协议支持  
4.USB Host驱动代码  
5.基于MTD的Flash驱动和设备的支持。  
6.IDE/CF接口的支持(不必要)。  
要完成这些功能并不简单，从零开发的话，可以说是非常大的项目，如果再加一个调度器的话那就是一个小的操作系统了，还是先看看现有的各种bootloader吧。常见的有：  
1.uboot  
2.redboot  
3.vivi  
  
其 实uboot中就已经实现了我们需要的所有功能了，而且它支持非常多的目标板和体系结构。redboot是ecos的一部分，其功能没有uboot那么强 大，而且其移植也并不那么简单，支持的开发板也少，而且资料不怎么太好找。vivi主要从的三星的芯片上，功能也不多，而且局限很多。所以推荐使用 uboot，最新的uboot应该是u-boot-2009.08。其与原来的uboot-1.1.6修改很多，配置方面有所修改。  
  
上面 这几种引导方式，在开发阶段选择一种就好了。把一种调试好了就进行内核和驱动的开发吧。当然花费在其上的时间是不会浪费的。“磨刀不误砍柴工”。推荐使用 网络引导方案，先通过tftp下载内核到内存，再通过NFS挂载根文件系统，调试和开发都方便。如果没有网络可用，可以考虑SD或U盘引导，SD卡引导要 简单点，最后实在没办法那就直接烧写flash吧。对于学习我们可以试尝用这几种方法来比较一下，并好好总结，等到上战场的时候就可以用上了。最好要有积 累。如果我们做的好的话，各种功能都是模块化，就算开发开发一个bootloader也只是一个各种模块的组装和平台相关的移植。

最后当 然也可以自己动手去实现一个bootloader，这个虽然很费时间，但意义还是很重大的。各种功能可以慢慢的加上，先设计可以基本功能的 bootloader，可以边做边参考uboot，你会发现自己在写代码的水平会有一个很大的飞跃。像如何编写平台无关代码；怎样进行代码抽象；如何编写 可移植性，适应性强，健壮的代码；C语言的各种特性的使用特别是指针和函数的使用；学会如何实现程序的可配置等等。

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