树莓派的启动流程

一、背景分析

在进一步研究学习 linux 嵌入开发之前，先来了解一下树莓派的启动过程。
树莓派具有一款博通的 BCM2835 系统芯片, 当启动时，CPU 会处于复位状态，由 GPU 核心负责启动系统。

主要研究如下过程：树莓派上电 --> bootloader --> linux 内核

关于Linux启动的详细过程，请看—>Linux启动过程详解

二、过程记录

1) 树莓派上电启动

树莓派上电后，SoC 中的 第一启动程序 首先被执行，其作用是挂载 SD 卡上的 FAT32 分区，从而加载下一阶段的 bootloader。这部分程序被固化在 SoC 的 ROM 中，用户无法进行修改。

4B 在芯片内部增加了一块 EEPROM 来规避风险（由于 4B 硬件升级，导致启动过程较为复杂，如果将代码都写到 ROM 中，会增加复杂度以及引入可能的 BUG ），4B 上电运行 SPI 连接的 EEPROM 中的 bootloader 代码。

2) 树莓派执行 bootloader

在这个阶段，树莓派会加载 SD 卡上的 bootcode.bin（bootloader） 文件作为第二阶段的启动程序。bootloader会启动GPU并加载第三阶段的启动器start.elf。
需要注意，4B 上不使用 bootcode.bin，因为它已由板载 EEPROM 中的启动代码替换。

3) 树莓派启动内核

start.elf 读取存放系统配置的文件 config.txt，根据其内容设置 CPU 运行参数及内存分配情况，随后将用户代码加载至内存，启动 CPU；

CPU 启动后，加载内核进行启动。

系统会先搜寻 config.txt 中参数 kernel=xxx 指定的文件作为接下来接受系统控制权的对象，树莓派默认该文件是 linux 内核，我们可以替换为用 uboot 作为新一个 bootloader 然后之后再去启动 linux 内核。

如果 config.txt 里没指定 kernel 参数，则默认是先后搜寻 kernel8.img、kernel8-32.img、kernel7.img、kernel.img，分别对应 ARMv8-aarch64、ARMv8-aarch32、ARMv7 和之前版本的。

树莓派启动注意事项

SD 卡里的 boot 需要包含如下文件：

• overlays：存放设备树，必须有
• bcm2711-rpi-4-b：设备树文件
• bootcode.bin：第二阶段的bootloader，必须存在（4B除外）
• fixup*.dat ：链接器文件，与 start*.elf 文件匹配
• start*.elf ：GPU基本固件，第三阶段启动器
• kernel.img ：linux内核镜像，也可以为uboot，然后再进一步启动内核
• config.txt ：该文件是启动过程第三阶段用来读取参数的。
• cmdline.txt ：是树莓派原生系统启动时传给内核的参数

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