1. 引言
Arm架构是当前最流行的嵌入式处理器架构之一，许多嵌入式设备的操作系统都使用了Arm Linux内核。了解Arm Linux内核的启动流程对于嵌入式开发者来说是非常重要的，本文将深入探讨Arm Linux内核的启动过程。
2. Arm Linux内核启动流程概述
Arm Linux内核启动流程可以分为5个主要阶段：
2.1. Soft Reset
当设备上电或者进行软复位时，处理器的执行从软复位向量处开始。在这个阶段，处理器会跳转到内核的启动代码处。
2.2. 设置异常向量表
在Arm Linux内核启动的早期阶段，内核需要设置异常向量表，以便在后续的阶段能够正确地处理异常和中断。
2.3. 初始化硬件
在这个阶段，内核会对硬件进行初始化，包括启用MMU（Memory Management Unit），设置页表等。
2.4. 启动多核
如果处理器是多核的，内核会在这个阶段启动其他核心，并执行一些初始化的工作。
2.5. 进入用户空间
最后，内核会将控制权转交给用户空间程序，使系统进入正常的运行状态。
3. Arm Linux内核启动代码详解
3.1. Soft Reset
在这个阶段，处理器会跳转到内核的启动代码处，通常在头文件arch/arm/kernel/head.S中定义。启动代码主要做的是一些硬件的初始化并跳转到C语言的入口函数start_kernel。
__HEAD
...
/* 设置异常向量表 */
mov r0, #(PAGE_OFFSET + 0x8000)
mcr p15, 0, r0, c12, c0, 0
/* 初始化硬件 */
bl setup_arch
bl setup_processor
/* 启动多核 */
bl secondary_startup
/* 进入用户空间 */
bl rest_init
3.2. 设置异常向量表
在设置异常向量表的阶段，内核会将异常向量表的起始地址设置为PAGE_OFFSET + 0x8000。异常向量表包含了处理异常和中断的入口代码，是异常处理的关键部分。
mov r0, #(PAGE_OFFSET + 0x8000)
mcr p15, 0, r0, c12, c0, 0
3.3. 初始化硬件
初始化硬件是内核启动过程中一个非常重要的环节，包括启用MMU（Memory Management Unit），设置页表等。这个阶段的代码通常定义在arch/arm/kernel/setup.c中的函数setup_arch和setup_processor。
void __init setup_arch()
{
...
/* 初始化页表 */
enable_mmu();
...
}
void __init setup_processor()
{
...
/* 启用MMU */
enable_mmu();
...
}
3.4. 启动多核
如果处理器是多核的，内核会在这个阶段启动其他核心，并执行一些初始化的工作。多核启动的代码通常位于arch/arm/kernel/smp.c中的函数secondary_startup。
void __cpuinit secondary_startup()
{
...
/* 启动其他核心 */
start_secondary_cpus();
...
}
3.5. 进入用户空间
最后，内核会将控制权转交给用户空间程序，使系统进入正常的运行状态。这个阶段的代码定义在init/main.c中的函数rest_init。
void __init rest_init()
{
...
/* 切换到用户空间 */
kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS);
...
}
4. 总结
本文深入探讨了Arm Linux内核的启动流程。从Soft Reset到进入用户空间，内核经历了多个阶段的初始化和设置。理解Arm Linux内核的启动流程对于嵌入式开发者来说是非常重要的，希望本文能够对读者有所帮助。