几年前，我是一个标准的原厂Linux系统开发人员，用公司自己的芯片，移植整套BSP。对于Linux系统启动方面，自认为摸得很熟了，从上电加载的汇编码到Linux内核及文件系统的配置，无一不留下了我修改的代码，细节精确到nand flash的某block某page放了什么代码，内存某个地址加载的是什么，代码某个改动是为了兼容什么project，一清二楚。所以最近接到这个移植系统的工作，信心挺足，估摸硬件没有问题的话几天之内移植就能完成，哪知道被现实结结实实打脸。
之前我用的Linux系统是2.6，Uboot版本不详但Fat32的支持还是我们自己移植进去的，可以说相当跟不上时代了。最新的Kernel早就采用了DTS，Uboot也加了很多功能和驱动，我在移植的过程中几乎完成了一次重新学习的过程。虽然我这次用的板是基于TI的，但我希望能不局限于具体的板子型号，而是把规律性的东西写出来，让后来人有个参考。
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硬件环境
首先交代背景。我在前公司做的板子硬件是自己设计的，系统烧写在nand flash上，也支持从SD卡加载Uboot和Kernel uImage启动。大致的启动流程是BootROM上电读取nandflash上某个固定page的数据，大小不超过2K（为了兼容不同的nand flash page），这是IPL，然后自加载启动程序，初始化RAM, flash，接着读取Uboot，用Uboot加载flash上的内核和跟文件系统，跑起来。Uboot、Kernel、rootdisk都是用特定的工具写在Flash固定的位置，没有基于文件系统。
这次我要做的板子，硬件是基于TI的BeagleBoneBlack，拿掉了一些不需要的硬件，也修改了一些东西。影响比较大的是拿掉了CapeSystem用的EEPROM，网口，TF卡，以及换了一块内存芯片，能用的只剩下USB，和内部的一块emmc。TI的文档对于手动修改、编译、烧写等方面的信息写得语焉不详，源码也有点问题，我的移植过程变得跟想象的不太一样，有点摸索前进的感觉。
启动流程
言归正传。对于任何Linux系统启动的流程，其实都是一样的：
- 系统上电，BootROM寻找可以用来启动的设备，从设备中读取SPL
- 运行SPL读取和跑起来真正的Uboot
- 在Uboot中读取Kernel、根文件系统、DTB，加载到各自的内存地址中
- 将启动参数通过启动命令传递给Kernel，跳转到Kernel运行
- Kernel初始化基本部分，加载根文件系统，启动完毕
SPL和Uboot都来自于U-boot的release，有部分共用的代码，编译完毕同时得到。注意在TI的SDK中（其他的我不清楚是否一样）,SPL有两种形式：u-boot-spl.bin和MLO。它们一个是串口启动用，一个是eMMC/Nandflash启动用，不能混用。以上每个阶段不同的东西跑起来的步骤都是一样的：被加载到内存的某个地址，PC指针跳转运行。区别只是在于被谁加载、从哪里加载、加载到内存的哪里。
启动流程的变式
被谁加载
对于一个完整的流程而言，每个文件被谁加载基本上都是固定的，除了根文件系统。根文件系统既有可能被uboot加载，也可能被kernel加载。注意被uboot加载时，根文件系统需要做成一个uboot能够接受的image，有固定的头，类似zImage和uImage的区别。而在调试过程中，加载的过程有可能是手动的，或者通过不同的设备传输拷贝，被谁加载其实完全不重要了。
从哪里加载
这个问题的各种变化，就对应了不同的启动模式（一般意义上的，非硬件意义上）。你当然可以所有的东西都读取自内置emmc，也可以插卡让系统从卡上加载；你也可以从Uart传输uboot的image跑起来，进入uboot的命令行，手动从TF卡或者网络读取kernel；你甚至可以在uboot中从nand flash读取Kernel image，从网络获得根文件系统，从usb中加载dtb，从TF卡里拿到启动参数，最后把它们综合到一起，引导整个系统。
加载到内存的哪里
其实也很简单：加载到哪里都可以，只要不冲突。首先是要计算好文件的大小，不要让后来加载的文件覆盖了之前的；然后是最好将Kernel从较高的地址跑起来，规划好内存分区，以免kernel跑起来后破坏了根文件系统等数据。关于怎么定义内存地址，又是另外一个话题，网上教程很多，我就不多说了。
加载文件的变化
在实际中，Kernel启动的阶段变化很多，Kernel、根文件系统、DTB这三个部分也并非形式僵化的三个文件。比如大部分日常启动时，uboot只加载了kernel和dtb，文件系统往往是kernel后来自己mount上去的，这时候只是传递了一个启动参数，_root=XXXXX_；而调试阶段常用的自带rootdisk的kernel，也不需要另外加载根文件系统。DTB文件是DTS全面应用之后才出现的，定义了板子的硬件设备信息，经过某些特殊配置有时也是可以省略（理论上，并未亲测过）。
在调试中，往往会遇到很多启动的问题，明确启动的这几个基本原则和流程，能让调试的过程更轻松。