本文通過整理之前研發的一個項目（ARM7TDMI +uCLinux），分析內核啟動過程及需要修改的文件，以供內核移植者參考。整理過程中也同時參考了眾多網友的帖子，在此謝過。由于整理過程匆忙，難免錯誤及講解的不夠清楚之處，請各位網友指正，這里提前謝過。本文分以下部分進行介紹：
　　1. Bootloader及內核解壓
　　2. 內核啟動方式介紹
　　3. 內核啟動地址的確定
　　4. arch/armnommu/kernel/head-armv.S分析
　　5. start_kernel（）函數分析
　　1. Bootloader及內核解壓
　　Bootloader將內核加載到內存中，設定一些寄存器，然后將控制權交由內核，該過程中，關閉MMU功能。通常，內核都是以壓縮的方式存放，如zImage，這里有兩種解壓方法：
　　使用內核自解壓程序。
　　arch/arm/boot/compressed/head.S或arch/arm/boot/compressed/head-xxxxx.S
　　arch/arm/boot/compressed/misc.c
　　在Bootloader中增加解壓功能。
　　使用該方法時內核不需要帶有自解壓功能，而使用Bootloader中的解壓程序代替內核自解壓程序。其工作過程與內核自解壓過程相似：Bootloader把壓縮方式的內核解壓到內存中，然后跳轉到內核入口處開始執行。
　　2. 幾種內核啟動方式介紹
　　XIP （EXECUTE IN PLACE） 是指直接從存放代碼的位置上啟動運行。
　　2.1 非壓縮，非XIP
　　非XIP方式是指在運行之前需對代碼進行重定位。該類型的內核以非壓縮方式存放在Flash中，啟動時由Bootloader加載到內存后運行。
　　2.2 非壓縮，XIP
　　該類型的內核以非壓縮格式存放在ROM/Flash中，不需要加載到內存就能運行，Bootloader直接跳轉到其存放地址執行。Data段復制和BSS段清零的工作由內核自己完成。這種啟動方式常用于內存空間有限的系統中，另外，程序在ROM/Flash中運行的速度相對較慢。
　　2.3 RAM自解壓
　　壓縮格式的內核由開頭一段自解壓代碼和壓縮內核數據組成，由于以壓縮格式存放，內核只能以非XIP方式運行。RAM自解壓過程如下：壓縮內核存放于ROM/Flash中，Bootloader啟動后加載到內存中的臨時空間，然后跳轉到壓縮內核入口地址執行自解壓代碼，內核被解壓到最終的目的地址然后運行。壓縮內核所占據的臨時空間隨后被Linux回收利用。這種方式的內核在嵌入式產品中較為常見。
　　2.4 ROM自解壓
　　解壓縮代碼也能夠以XIP的方式在ROM/Flash中運行。ROM自解壓過程如下：壓縮內核存放在ROM/Flash中，不需要加載到內存就能運行，Bootloader直接跳轉到其存放地址執行其自解壓代碼，將壓縮內核解壓到最終的目的地址并運行。ROM自解壓方式存放的內核解壓縮速度慢，而且也不能節省內存空間。
　　3. 內核啟動地址的確定
　　內核自解壓方式
　　Head.S/head-XXX.S獲得內核解壓后首地址ZREALADDR，然后解壓內核，并把解壓后的內核放在ZREALADDR的位置上，最后跳轉到ZREALADDR地址上，開始真正的內核啟動。
　　arch/armnommu/boot/Makefile，定義ZRELADDR和ZTEXTADDR。ZTEXTADDR是自解壓代碼的起始地址，如果從內存啟動內核，設置為0即可，如果從Rom/Flash啟動，則設置ZTEXTADDR為相應的值。ZRELADDR是內核解壓縮后的執行地址。
　　arch/armnommu/boot/compressed/vmlinux.ld，引用LOAD_ADDR和TEXT_START。
　　arch/armnommu/boot/compressed/Makefile， 通過如下一行：
　　SEDFLAGS = s/TEXT_START/$（ZTEXTADDR）/;s/LOAD_ADDR/$（ZRELADDR）/;
　　使得TEXT_START = ZTEXTADDR，LOAD_ADDR = ZRELADDR。
　　說明：
　　執行完decompress_kernel函數后，代碼跳回head.S/head-XXX.S中，檢查解壓縮之后的kernel起始地址是否緊挨著kernel image。如果是，beqcall_kernel，執行解壓后的kernel。如果解壓縮之后的kernel起始地址不是緊挨著kernelimage，則執行relocate，將其拷貝到緊接著kernel image的地方，然后跳轉，執行解壓后的kernel。
　　Bootloader解壓方式
　　Bootloader把解壓后的內核放在內存的TEXTADDR位置上，然后跳轉到TEXTADDR位置上，開始內核啟動。
　　arch/armnommu/Makefile，一般設置TEXTADDR為PAGE_OFF+0x8000，如定義為0x00008000， 0xC0008000等。
　　arch/armnommu/vmlinux.lds，引用TEXTADDR
　　4. arch/armnommu/kernel/head-armv.S
　　該文件是內核最先執行的一個文件，包括內核入口ENTRY（stext）到start_kernel間的初始化代碼，主要作用是檢查CPUID，Architecture Type，初始化BSS等操作，并跳到start_kernel函數。在執行前，處理器應滿足以下狀態：
　　r0 - should be 0
　　r1 - unique architecture number
　　MMU - off
　　I-cache - on or off
　　D-cache – off
　　/* 部分源代碼分析 */
　　/* 內核入口點 */
　　ENTRY（stext）
　　/* 程序狀態，禁止FIQ、IRQ，設定SVC模式 */
　　mov r0， #F_BIT | I_BIT | MODE_SVC@ make sure svc mode
　　/* 置當前程序狀態寄存器 */
　　msr cpsr_c， r0 @ and all irqs disabled
　　/* 判斷CPU類型，查找運行的CPU ID值與Linux編譯支持的ID值是否支持 */
　　bl __lookup_processor_type
　　/* 跳到__error */
　　teq r10， #0 @ invalid processor？
　　moveq r0， #‘p’ @ yes， error ‘p’
　　beq __error
　　/* 判斷體系類型，查看R1寄存器的Architecture Type值是否支持 */
　　bl __lookup_architecture_type
　　/* 不支持，跳到出錯 */
　　teq r7， #0 @ invalid architecture？
　　moveq r0， #‘a’ @ yes， error ‘a’
　　beq __error
　　/* 創建核心頁表 */
　　bl __create_page_tables
　　adr lr， __ret @ return address
　　add pc， r10， #12 @ initialise processor
　　/* 跳轉到start_kernel函數 */
　　b start_kernel
　　__lookup_processor_type這個函數根據芯片的ID從proc.info獲取proc_info_list結構，proc_info_list結構定義在include/asm-armnommu/proginfo.h中，該結構的數據定義在arch/armnommu/mm/proc-arm*.S文件中，ARM7TDMI系列芯片的proc_info_list數據定義在arch/armnommu/mm/proc-arm6，7.S文件中。函數__lookup_architecture_type從arch.info獲取machine_desc結構，machine_desc結構定義在include/asm-armnommu/mach/arch.h中，針對不同arch的數據定義在arch/armnommu/mach-*/arch.c文件中。
　　在這里如果知道processor_type和architecture_type，可以直接對相應寄存器進行賦值。
　　5. start_kernel（）函數分析
　　下面對start_kernel（）函數及其相關函數進行分析。
　　5.1 lock_kernel（）
　　/* Getting the big kernel lock.
　　* This cannot happen asynchronously，
　　* so we only need to worry about other
　　* CPU‘s.
　　*/
　　extern __inline__ void lock_kernel（void）
　　{
　　if （！++current-》lock_depth）
　　spin_lock（&kernel_flag）;
　　}
　　kernel_flag是一個內核大自旋鎖，所有進程都通過這個大鎖來實現向內核態的遷移。只有獲得這個大自旋鎖的處理器可以進入內核，如中斷處理程序等。在任何一對lock_kernel／unlock_kernel函數里至多可以有一個程序占用CPU。進程的lock_depth成員初始化為-1，在kerenl/fork.c文件中設置。在它小于0時（恒為-1），進程不擁有內核鎖；當大于或等于0時，進程得到內核鎖。
　　5.2 setup_arch（）
　　setup_arch（）函數做體系相關的初始化工作，函數的定義在arch/armnommu/kernel/setup.c文件中，主要涉及下列主要函數及代碼。
　　5.2.1 setup_processor（）
　　該函數主要通過
　　for （list = &__proc_info_begin; list 《 &__proc_info_end ; list++）
　　if （（processor_id & list-》cpu_mask） == list-》cpu_val）
　　break;
　　這樣一個循環來在.proc.info段中尋找匹配的processor_id，processor_id在head_armv.S文件
　　中設置。
　　5.2.2 setup_architecture（machine_arch_type）
　　該函數獲得體系結構的信息，返回mach-xxx/arch.c 文件中定義的machine結構體的指針，包含以下內容：
　　MACHINE_START （xxx， “xxx”）
　　MAINTAINER （“xxx”）
　　BOOT_MEM （xxx， xxx， xxx）
　　FIXUP （xxx）
　　MAPIO （xxx）
　　INITIRQ （xxx）
　　MACHINE_END
　　5.2.3內存設置代碼
　　if （meminfo.nr_banks == 0）
　　{
　　meminfo.nr_banks = 1;
　　meminfo.bank［0］.start = PHYS_OFFSET;
　　meminfo.bank［0］.size = MEM_SIZE;
　　}
　　meminfo結構表明內存情況，是對物理內存結構meminfo的默認初始化。nr_banks指定內存塊的數量，bank指定每塊內存的范圍，PHYS_OFFSET指定某塊內存塊的開始地址，MEM_SIZE指定某塊內存塊長度。PHYS_OFFSET和MEM_SIZE都定義在include/asm-armnommu/arch-XXX/memory.h文件中，其中PHYS_OFFSET是內存的開始地址，MEM_SIZE就是內存的結束地址。這個結構在接下來內存的初始化代碼中起重要作用。