嵌入式linux内核的启动全过程大致上可以分为三个阶段。***阶段为内核自解压过程，第二阶段主要工作是设置ARM处理器工作模式、使能MMU、设置一级页表等，而第三阶段则主要为C代码，包括内核初始化的全部工作，下面是详细介绍。

  在linux内核启动过程中一般能看到图1内核自解压界面，这里重点讨论内核的自解压过程。

  下面粗略地介绍一下解压缩过程，也就是函数decompress_kernel实现的功能：解压缩代码位于kernel/lib/inflate.c，inflate.c是从gzip源程序中分离出来的，包含了一些对全局数据的直接引用，在使用时需要直接嵌入到代码中。gzip压缩文件时总是在前32K字节的范围内寻找重复的字符串进行编码， 在解压时需要一个至少为32K字节的解压缓冲区，它定义为window[WSIZE]。inflate.c使用get_byte()读取输入文件，它被定义成宏来提高效率。输入缓冲区指针必须定义为inptr，inflate.c中对之有减量操作。inflate.c调用flush_window()来输出window缓冲区中的解压出的字节串，每次输出长度用outcnt变量表示。在flush_window()中，还必须对输出字节串计算CRC并且刷新crc变量。在调用gunzip()开始解压之前，调用makecrc()初始化CRC计算表。***gunzip()返回0表示解压成功。我们在内核启动的开始都会看到这样的输出：

  这也是由decompress_kernel函数输出的，执行完解压过程，再返回到head.S中的583行，启动内核

  其中r4中已经在head.S的第180行处预置为内核镜像的地址，如下代码：

  该部分代码实现在arch/arm/kernel的 head.S中，该文件中的汇编代码通过查找处理器内核类型和机器码类型调用相应的初始化函数，再建 立页表，***跳转到start_kernel()函数开始内核的初始化工作。检测处理器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(在文件head-commom.S实现)。__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r5寄存器返回一个用于描述处理器的结构体地址，并对r5进行判断，如果r5的值为0则说明不支持这种处理器，将进入__error_p。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struct proc_info_list结构地址。Head.S核心代码如下：

  检测机器码类型是在汇编子函数__lookup_machine_type (同样在文件head-common.S实现) 中完成的。与__lookup_processor_type类似，通过代码：“bl __lookup_machine_type”来实现对它的调 用。该函数返回时，会将返回结构保存放在r5、r6 和r7三个寄存器中。其中r5寄存器返回一个用来描述机器（也就是开发板）的结构体地址，并对r5进行判断，如果r5的值为0则说明不支持这种机器（开发板），将进入__error_a，打印出内核不支持u-boot传入的机器码的错误如图2。r6保存了I/O基地址，r7 保存了 I/O的页表偏移地址。 当检测处理器类型和机器码类型结束后，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1M 空间的物理地址映射到 0xC0000000开始的虚拟地址处。对本项目的开发板DM3730而言，RAM挂接到物理地址0x80000000处，当调用__create_page_tables 结束后 0x80000000 ～ 0x80100000物理地址将映射到 0xC0000000～0xC0100000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： bSYMBOL_NAME(start_kernel) 。

  Linux内核启动的第二阶段从start_kernel函数开始。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***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。该函数位于init/main.c文件中，主要工作流程如图3所示：

  1) 调用setup_arch()函数进行与体系结构相关的***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。它首先通过检验测试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结构可以进行内存结构的初始化，***调用 paging_init()开启MMU，创建内核页表，映射所有的物理内存和IO空间。

  ARM-Linux 在初始化过程中大多数都会初始化一个串口做为内核的控制台，而串口Uart驱动却把串口设备名写死了，如本例中linux2.6.37串口设备名为ttyO0，而不是常用的ttyS0。有了控制台内核在启动过程中就能够最终靠串口输出信息以便开发者或用户了解系统的启动进程。

  5) 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。

  7) 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***的初始化，包括创建系统的***个进程－init进程来结束内核的启动。

  Linux内核启动的下一过程是启动***个进程init，但必须以根文件系统为载体，所以在启动init之前，还要挂载根文件系统。

  /lib/：存储/bin/及/sbin/的执行文件所需的链接库，以及Linux的内核模块。

  以只读的方式挂载根文件系统，之所以采用只读的方式挂载根文件系统是因为：此时Linux内核仍在启动阶段，还不是很稳定，如果采用可读可写的方式挂载根文件系统，万一Linux不小心宕机了，一来可能破坏根文件系统上的数据，再者Linux下次开机时得花上很长的时间来检查并修复根文件系统。

  挂载根文件系统的而目的有两个：一是安装适当的内核模块，以便驱动某些硬件设备或启用某些功能；二是启动存储于文件系统中的init服务，以便让init服务接手后续的启动工作。

  Linux内核启动后的***一个动作，就是从根文件系统上找出并执行init服务。Linux内核会依照下列的顺序寻找init服务：

  找到init服务后，Linux会让init服务负责后续初始化系统使用环境的工作，init启动后，就代表系统已经顺利地启动了linux内核。启动init服务时，init服务会读取/etc/inittab文件，根据/etc/inittab中的设置数据来进行初始化系统环境的工作。/etc/inittab定义init服务在linux启动过程中必须依序执行以下几个Script：

  检查所有需要挂载的文件系统，以确保这些文件系统的完整性。检查完毕后以可读可写的方式挂载文件系统。

  Linux除了在启动内核时以静态驱动程序驱动部分的硬件外，在执行rc.sysinit时，也会试着驱动剩余的硬件设备。rc.sysinit驱动的硬件设备包含以下几项：

  Init服务会管理所有的串行端口设备，比如调制解调器、不断电系统、串行端口控制台等。Init服务则通过rc.sysinit来初始化linux的串行端口设备。当rc.sysinit发现linux才能在这/etc/rc.serial时，才会执行/etc/rc.serial，借以初始化所有的串行端口设备。因此，你可以在/etc/rc.serial中定义如何初始化linux所有的串行端口设备。

  在执行完3个主要的RC Script后，init服务的***一个工作，就是建立linux的用户界面，好让用户都能够使用linux。此时init服务会执行以下两项工作

  Init会在若干个虚拟控制台中执行/bin/login，以便用户都能够从虚拟控制台登陆linux。linux默认在前6个虚拟控制台，也就是tty1~tty6，执行/bin/login登陆程序。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。整一个完整的过程见图4。

  在基于linux的嵌入式仿真平台开发中，终端的美观和可定制是一个重要的问题。开机时滚动在屏幕上的字符串和单调的penguin图标，使嵌入式设备仍然脱离不了pc的痕迹，linux控制台上单调的“白纸黑字”型表现方式可谓大煞风景。改造linux控制台使之美观可定制地展示开机信息和logo成为基于嵌入式linux应用的一项重要工作。