Linux 之框架學習法

入門級：

Bootloader=Boot（啓動） + loader（加載）= 啓動內核 = 加載和啓動操作系統，確保內核正確加載並啓動，爲操作系統的正常運行創建必要的環境。

Boot 的目的：

最終目的：跳到 C 語言中；爲了 C 語言運行程序會進行一系列的初始化，系統一上電後如何通過一系列的設置讓軟件程序員進入 C 語言 / 更高級語言環境的開發，這個過程就是 boot 的主要目的。

Loader 的目的：

主要目的是開始執行應用邏輯，比如點燈：需要燈的接口開發；串口輸入輸出：需要串口編程；加載 linux 的內核：flash 的編程、網卡的編程、內核啓動前的初始化部分。根據不同的應用會有不同的變化。

1. 執行片外程序：在啓動內核之前會執行一些額外的程序，即片外程序，主要包括：初始化操作、硬件檢測、設置系統參數。目的是確保系統處於正確的狀態，併爲內核的加載和執行創建必要的條件。

2. 啓動內核： BootLoader 的作用就是啓動內核。

3. 生命週期、調用關係：

啓動階段:

開機：計算機啓動時，引導加載器（bootloader）負責加載操作系統內核。
內核初始化：內核初始化階段負責初始化硬件、創建進程、設置系統參數等。
用戶空間初始化：初始化進程（通常是 init 或者 systemd），該進程啓動用戶空間的各種服務和應用程序。

用戶空間運行:

用戶空間運行期間，用戶和應用程序與操作系統進行交互。
應用程序可以發起系統調用請求來執行操作系統提供的服務，例如文件訪問、網絡通信等。
應用程序也可以與其他應用程序進行通信，例如進程間通信（IPC）。

系統調用:

當應用程序需要執行特權操作或訪問底層硬件資源時，它會發起系統調用請求。
系統調用是應用程序和內核之間的接口，它允許應用程序請求操作系統執行特定的任務，例如打開文件、讀寫數據、創建進程等。
內核接收到系統調用請求後，會根據請求的參數和權限來執行相應的操作。

內核態和用戶態:

Linux 操作系統使用了分離的內核態和用戶態，用戶態是指應用程序運行的環境，內核態是指操作系統內核運行的環境。
用戶態的應用程序沒有直接訪問硬件資源的權限，必須通過系統調用請求內核來執行這些操作。
內核態有更高的權限，可以訪問和管理硬件資源，執行操作系統的核心功能。

關閉和終止:

當用戶關閉計算機或結束應用程序時，操作系統會清理資源、終止進程，並最終關閉計算機。

4. 編譯、燒寫和命令：

Linux 系統要啓動就必須需要一個 bootloader 程序，也就說芯片上電以後先運行一段 bootloader 程序。這段 bootloader 程序會先初始化 DDR 等外設，然後將 Linux 內核從 flash(NAND， NOR FLASH，SD，MMC 等) 拷貝到 DDR 中，最後啓動 Linux 內核。

4.1 uBoot 編譯步驟：

①解壓 uboot 源碼（官方網站下載）：

tar -vxjf uboot-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga.tar.bz2

②編譯 uboot 的命令：

#ARCH=arm表示設置目標爲arm架構，相當於make distclean，清除工程
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
#配置uboot，配置文件爲mx6ull_14x14_evk_emmc_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- mx6ull_14x14_evk_emmc_defconfig
#V=1用於設置編譯過程中的信息輸出級別，相當於make -j12，即使用12核來編譯uboot
make V=1 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j12 
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#每次編譯uboot都需要輸入一長串命令
#爲了簡單起見，建立一個shell腳本文件，將這些命令寫到shell腳本里
#執行shell腳本即可完成編譯工作
#新建mx6ull_evk_emmc.sh腳本文件
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#!/bin/bash
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- mx6ull_14x14_evk_emmc_defconfig
make V=1 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j12 
##########################################################################
#通過命令“./mx6ull_evk_emmc.sh”編譯uboot

編譯完成以後會生成 u-boot.bin、u-boot.imx 等文件，但是這些文件是 NXP 官方開發板配置生成的，所以接下來將其燒錄到開發板上看看能否使用。

u-boot.bin 是編譯出來的 uboot 二進制文件。uboot 是個裸機程序，因此需要在其前面加上頭部 (IVT 、 DCD 等數據) 才能在 I.MX6U 上執行。

u-boot.imx 是添加頭部以後的 u-boot.bin，u-boot.imx 就是要燒寫到開發板中的 uboot 鏡像文件。

③創建一個 Shell 腳本文件，編寫下列代碼，然後進行可執行權限設置並執行。

#!/bin/bash
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- mx6ull_14x14_ddr512_emmc_defconfig
make V=1 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j12

chmod 777 mx6ull_tek_emmc.sh
./mx6ull_tek_emmc.sh

4.2 燒寫驗證與測試

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來源：https://mp.weixin.qq.com/s/tsNZBnBCDllxjPcIGcSYYg

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