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2.2 嵌入式系统的剖析

图2-1是一个典型嵌入式系统的框图。这是一个可能存在于一个无线接入点的高级硬件体系的简单例子。


图 2-1 嵌入式系统框图（译者：此图有残缺）

图2-2 嵌入式Linux开发设置
在这个例子里，我们主要通过RS-232连接线来连接嵌入式Linux。通常用串口终端来与目标版通信。（译者：通用的串口终端有很多种，本人喜欢用SecureCRT和XShell）。MiniCom是一个经常使用的串口终端程序。（译者：此后缺少若干段落）


表 2-1 初始化Bootloader 串口输出
当初始化硬件配置完成，U-Boot就可以通过静态配置直接配置任何一个硬件子系统。在这个表里，我们能够看到I2C，DRAM，FLASH，L2缓存以及网络子系统都通过U-Boot配置。最后，U-Boot通过串口终端等待用户输入，=>将提示你。

引导内核

既然U-Boot已经初始化了硬件，串口以及以太网接口，它还有一项工作便完成了使命：加载和引导内核。所有的Bootloader都有一个命令加载并执行操作系统镜像。表2-2 显示了U-Boot用来加载并引导一个Linux内核的多种途径中的一种。


表 2-2 加载Linux内核 tftp命令在表2-2的开始就通过HTTP网络协议指导U-Boot加载内核镜像uImage到内存。内核镜像在这种情况下被重定位到开发工作站（通常相同的机器通过串口连接到开发板）。 表2-2中所有的串口输出只要包含下面的U-Boot输出就完成了：
引导信息的中止由Linux内核发出。我们不得不在以后才说这个，但是像U-Boot在哪里停止以及Linux内核镜像接收什么地方都是无关紧要的。

内核初始化：综合描述、

当Linux内核开始执行，在它进行相当全面的引导进程的时候，会发出大量的状态信息。这里讨论的例子，在登录提示之前，Linux内核显示大约200条printk4行。（我们忽略从列表到阐明重点讨论的信息。）列表2-3 复制了登录提示之前的最后几行输出。这个练习的目的不是深入探究内核初始化的细节（这将会在第五章介绍，“内核初始化”）。我们的目的是对了解入式系统上的引导内核的要求组成成分以及在此过程中发生了什么。
表2-3 Linux最终引导信息
… Lookingup port of RPC 100005/1 on 192.168.0.9 VFS:Mounted root (nfs filesystem) Freeingunused kernel memory:152K init INIT:version 2.86 booting … freescale-8548cds login:
串口终端发出一个登录提示是短暂的。Linux挂载一个根文件系统。在表2-3中，Linux通过这些步骤要求通过具有IP地址192.168.0.9的机器上的NFS5服务器远程挂载根文件系统（通过以太网）。通常，这是你的开发工作站（译者，一般都是虚拟机（VMwareStation））。根文件系统包括应用程序，系统库以及制作一个Linux系统需要的实用工具。 这里讨论的很重要的一点就是我们不应该有这样一种想法：Linux需要一个文件系统。需要老的嵌入式系统不要求有文件系统。这个说明对工程师有个惊喜就是从老的嵌入式系统到嵌入式Linux的转型。一个文件系统由硬盘或者其他把Linux内核作为根文件系统挂载的媒介特定布局的预定定义的一套系统目录和文件组成。       既然Linux能够从其它设备中挂载一个根文件系统。当然最常见的就是在你的Linux笔记本或者工作站上从作为根文件系统的硬盘上挂载一个分区。除此之外，当你将嵌入式Linux图形界面移除，NFS是没有用的。然而，当你进一步学习本书，你将感受到开发环境挂载NFS后的强大以及便捷性。

第一个用户空间进程：init

在我们接着学习之前有一个重点应该注意。注意表2-3有一行： INIT: version 2.86 booting 到这一行为止，内核都在自我执行代码，在被成为内核上下文的环境里执行大量的初始化步骤。在这一操作状态下，内核拥有所有的系统内存并且对所有系统资源拥有操作权限。内核已经有权使用所有的物理内存以及所有的I/O子系统。它在内核虚拟地址空间里面执行代码，使用通过内核自己创建并拥有的栈空间。       当Linux内核已经完成了内部初始化并且挂载了根文件系统，默认的行为就是产生一个称为init的应用程序。当内核启动init，据说它在用户空间或者用户空间上下文中运行。在这一操作模式里，用户空间进程已经限制了系统的权限，导致必须使用内核系统请求内核服务，例如设备和文件I/O。这些用户空间进程，或者程序，在虚拟内存空间里以随机6的方式运行并且通过内核管理。内核与处理器内部专门的内存管理硬件合作，为用户空间进程执行从虚拟地址到物理地址的转换。这个体系的最大的好处就是一个进程出错不会影响到其他的内存空间。这是一个一般的老嵌入式系统的缺陷（译者：指不具备从虚拟地址到物理地址的转换），这个缺陷会导致错误，并很难捕捉到。 如果这些概念对你来说很陌生，不必惊慌。这一章节的目的是从你将要开发的细节的知识里面抽取的一个大致的图片演示。这些或者其他的概念都将会在之后的章节中详细的讨论。