上电与固件初始化
ARM Linux启动的第一步始于硬件上电复位（POR），当电源稳定后，芯片内部的复位电路会触发CPU执行预设地址处的指令，在大多数ARM平台上，这个地址通常是片上系统（SoC）集成的固化ROM（Boot ROM）或可编程只读存储器（PROM），Boot ROM包含初始引导程序（如二级程序加载器SPL或固化引导代码），其核心任务是进行最底层的硬件初始化，包括配置时钟系统、初始化内存控制器（通常是DDR SDRAM控制器），以及设置基本的调试接口（如UART或JTAG），这一阶段不涉及操作系统，仅确保硬件基础可用，为后续代码加载做准备。
引导加载程序（Bootloader）启动
硬件初始化完成后，Boot ROM会根据预设的启动介质优先级（如eMMC、SD卡、NAND闪存或网络）加载引导加载程序，在ARM Linux生态中，常见的引导加载程序包括U-Boot、Das U-Boot或轻量级的ATF（ARM Trusted Firmware），引导加载程序被加载到内存（通常是RAM）的特定地址（如0x40000000）后，CPU开始执行其代码，引导加载程序的主要职责包括：
- 硬件进一步初始化：配置串口、网卡、存储控制器等外设，为操作系统提供完整的硬件环境。
- 加载内核与设备树：从存储介质中读取Linux内核镜像（zImage或Image）和设备树blob（DTB），并将它们加载到RAM中，设备树是ARM Linux的关键特性，用于描述硬件拓扑结构，解决传统嵌入式系统中硬件配置硬编码的问题。
- 启动参数传递：通过启动参数（如ATAGs或设备树中的chosen节点）向内核传递内存布局、根文件系统位置、启动命令行等信息。
Linux内核初始化
引导加载程序完成加载后，会跳转到内核入口点（通常在arch/arm/kernel/head.S中定义），内核启动过程可分为以下阶段：
- 体系结构相关初始化：CPU设置（如MMU、缓存、异常向量表）、内存管理单元（MMU）初始化，以及解压压缩的内核镜像（若使用zImage）。
- 设备树解析：内核解析设备树，动态识别硬件资源（如CPU数量、内存节点、外设地址），并生成对应的平台设备。
- 核心子系统初始化：包括进程调度器、中断控制器（如GIC）、定时器、以及虚拟文件系统（VFS）等核心内核组件的初始化。
- 驱动模型构建：基于设备树信息，内核通过
driver model框架逐个初始化设备驱动，如串口驱动、存储驱动（如MMC、SATA）和网卡驱动。
内核启动与第一个进程
内核初始化接近完成时，会调用start_kernel()函数，最终通过rest_init()创建第一个用户态进程——init进程（PID为1）。init进程是所有用户态进程的祖先，其任务是根据配置文件（如/init/rc.conf或systemd配置）启动系统服务，在嵌入式系统中，init进程可能直接挂载根文件系统（如initramfs或直接挂载的块设备文件系统），并启动系统守护进程（如/sbin/init、systemd或轻量级的busybox init）。
用户态空间启动
随着init进程的启动，系统进入用户态空间，这一阶段的主要任务包括：
- 文件系统挂载：根据
/etc/fstab或systemd单元文件挂载必要的文件系统，如/proc、/sys、/tmp以及用户数据分区。 - 服务启动：通过
systemd、SysVinit或OpenRC等初始化系统启动后台服务，如网络管理（NetworkManager）、日志服务（syslog）、设备管理（udev）以及业务相关的应用程序。 - 用户交互：对于带图形界面的系统，会启动显示管理器（如
lightdm）和桌面环境（如LXDE、GNOME）；对于无界面系统，则可能直接提供命令行终端（如getty）。
ARM Linux启动过程是一个从硬件到软件、从内核态到用户态的渐进式初始化流程，从Boot ROM的底层硬件配置，到引导加载程序加载内核与设备树，再到内核解析硬件并启动核心子系统，最终由用户态init进程构建完整的系统服务环境，每一步都紧密衔接，共同实现从“上电”到“可用系统”的转变，这一过程充分体现了ARM Linux在嵌入式领域的灵活性与可扩展性,使其能够适配从嵌入式设备到边缘计算平台的多样化硬件平台。
