君正T31学习（7）- 启动流程

一、简介

        前面几篇文章大概介绍了T31的系统分区和各个分区的作用，本章就详细介绍一下T31的启动流程，方便了解后续的应用开发。

• uboot分区是启动的 “起点”，决定后续所有阶段能否执行。
• tag分区是 U-Boot 与内核的 “通信桥梁”，确保内核获得正确的启动参数。
• kenel分区是系统的 “骨架”，提供硬件管理和进程调度能力。
• system分区是用户空间的 “基础”，存放系统运行必需的程序和配置。
• rootfs分区是数据的 “仓库”，负责持久化存储动态数据。

二、启动流程

       1.硬件上电与 Boot ROM 加载 U-Boot（依赖 uboot分区）

        上电复位

        当芯片接通电源后，硬件复位电路触发复位信号，CPU从复位向量地址（MIPS架构通常为0xBFC00000）开始执行第一条指令。

        Boot ROM 程序执行

        复位向量指向芯片内部只读Boot ROM（固化在芯片中的固件），其功能是：

        1).初始化最基础的硬件（如内部SRAM、时钟振荡器）

        2).检测外部启动介质（根据硬件引脚配置，如BOOT_SEL引脚电平，判断从SPI_FLASH、NANO Flash或TF卡启动）。

        3).Boot ROM从uboot分区（Flash起始地址）读取u-boot镜像（含SPL“secondary program loader”阶段代码）到内部SRAM，跳转到u-boot入口。

      2.U-Boot 初始化与参数准备（依赖 uboot分区、tag分区）

        SPL 是精简的启动程序（通常存储在 Flash 起始地址），功能是为加载完整 Bootloader 做准备

        U-Boot 分两个阶段执行（SPL 与 full U-Boot），核心任务是为加载内核做准备

        SPL 阶段

        初始化关键硬件：配置 PLL 时钟（提升 CPU 主频）、初始化 DDR 内存（使外部内存可用）。

        加载 full U-Boot：从uboot分区读取完整 U-Boot 镜像到 DDR 内存，跳转到 full U-Boot 执行。

        full U-Boot 阶段

        扩展硬件初始化：初始化 SPI 控制器（访问 Flash）、UART（串口调试）、网口（可选）。

        读取启动参数：从tag分区读取预设参数（如内核启动命令bootargs、硬件配置信息），或使用 U-Boot 环境变量（存储在uboot-env分区，非必需）。

        准备内核启动参数：将bootargs（如console=ttyS0,115200 root=/dev/mtdblock3）写入DDR内存的指定地址（供内核读取），若tag分区存在，参数优先从该分区加载。

        3.加载内核并启动（依赖kernel分区、tag分区）

        读取内核镜像

        U-Boot 根据bootcmd命令，从kernel分区读取内核镜像（如uImage），加载到 DDR 内存的指定地址。

        传递启动参数

        U-Boot将tag分区中的参数或环境变量bootargs打包成内核可识别的格式（如MIPS架构的ATAGS），存储在内存中（通常位于内核镜像地址附近）。

        启动内核

        执行bootm或bootz命令，将CPU控制权交给内核，启动linux内核

        4.内核初始化与挂载根文件系统（依赖kernel分区、system分区、rootfs分区）

        内核启动后，从初始化硬件到进入用户空间，依赖多个分区

        内核解压与初始化

        内核镜像（如uImage）自动解压，执行架构相关初始化（禁用中断、设置页表、初始化进程调度器）

        解析 U-Boot 传递的bootargs参数，确定根文件系统位置

       驱动初始化与分区识别

        初始化 Flash 控制器驱动，识别所有 MTD 分区（包括system、rootfs分区），生成设备节点

       挂载根文件系统(rootfs)

        首先挂载system分区：该分区通常为只读文件系统（如 SquashFS），包含系统核心程序（/sbin/init、库文件、配置脚本）

        若存在 rootfs 分区（可读写，如 JFFS2/UBIFS），内核会将其挂载到 /mnt/data 或通过 overlayfs 与 system 分区合并，实现 “只读系统 + 读写数据” 的混合模式。

        5.用户空间初始化（依赖system分区、rootfs分区）

        内核启动用户空间第一个进程 init（位于 system 分区 的 /sbin/init）后，进入应用启动流程

        执行启动脚本

        init 进程解析 system 分区 中的 /etc/inittab 或 /etc/init.d/ 脚本，启动系统服务（如日志服务、网络配置）

        挂载其他分区

        执行 mount -a 挂载 rootfs 分区 到指定目录（如 /data），供应用程序存储用户数据、日志文件

        启动业务程序

        启动 T31 核心应用（如摄像头采集、视频编码、网络推流），程序运行中产生的动态数据写入 rootfs 分区，确保系统重启后数据不丢失

三、应用程序启动

        如果是针对应用层程序的开发，那么需要了解程序如何跑到应用层。

        从第二章可以知道，在kernel中，会挂载roofs。而rootf是根文件系统，所有的应用程序也都是从这里开始启动。系统跑的第一个进程为Init进程（/sbin/init）。

        /sbin/init是Linux系统启动后的第一个用户态进程（PID=1），内核启动完成后会主动查找并执行它，后续由它负责初始化系统（如挂载分区、启动服务、初始化终端等）。

        由于内核本身不包含用户态程序，/sbin/init必须在系统构建阶段就提前编译好并放入根文件系统，否则内核启动后会因找不到init而报错。

        那么我们就需要了解init进程干了什么。

        inittab

        inittab文件在“SDK/os/rootfs/<4.7.2>/camera/rootfs_camera/etc”目录下。inittab是init进程的核心配置文件，定义了init启动后需要执行的动作、运行级别以及对应的处理逻辑。其作用是告诉Init“系统启动后该做什么，不同运行级别下该启动哪些程序”。

        可以看到系统启动的第一个动作就是mount -a。该指令会自动挂载/ertc/fstab中定义的分区。

        然后系统指向了/etc/init.d/rcS脚本。

        该脚本负责挂载分区、配置网络等基础工作。

        接下来执行“console::respawn:/sbin/getty -L console 115200 vt100”

        该指令设置，若串口终端退出，init会自动重启它，确保终端始终可用。

        最后执行“::shutdown:/bin/umount -a -r”。关机时自动撤销挂载相关分区。

        rcS

        rcS是Init进程在系统启动阶段执行的主初始化脚本，通常由inittab中的sysinit动作调用。它的作用是串联执行init.d目录中的启动脚本，完成系统初始化。

        如果希望某个应用在上电后就启动，可以在该文件中添加命令来自启动，例如：

# 启动核心应用程序（如 T31 的摄像头服务）
/mnt/app/camera_main &

        rcS是系统初始化的“总调度员”，负责

        挂载文件系统（如rootfs之外的data分区）

        按顺序启动init.d中的所有服务脚本（嵌入式Linux通常只有rcS一个文件）

        启动最终的业务程序（如T31的摄像头采集、编码服务）。

        总结一下：

        内核启动后执行/sbin/init进程，init进程读取/etc/initab，发现“::sysinit:/etc/init.d/rcS”，于是执行rcS脚本。rcS脚本挂载fstab中定义的分区，启动业务应用（如摄像头程序）。