linux學(xué)習(xí)-arm啟動分析

Armlinux啟動分析

wal zhenyus 在內(nèi)核運(yùn)行之前需要系統(tǒng)引導(dǎo)程序(Bootladr)完成加載內(nèi)核和一些輔助性的工作，然后跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核代碼的起始地址并執(zhí)行。本文先分析了Bootloder的初始化工作，接著從內(nèi)核鏡像的起始地址進(jìn)行分析。整個armlinux內(nèi)核的啟動可分為三個階段：第一階段主要是進(jìn)行cpu和體系結(jié)構(gòu)的檢查、cpu本身的初始化以及頁表的建立等；第二階段主要是對系統(tǒng)中的一些基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行初始化；最后則是更次的初始化，如根設(shè)備和外部設(shè)備的初始化。第一階段的初始化是從內(nèi)核（ENTRYstxt)）開始到star_krnel前結(jié)束。這一階段的代碼在/arch/am/ea_amv.S中。簡介本處介紹主要來自內(nèi)核源代碼下的ation/arm/Booting文件，適合于armlinux2.4.18-rmk6及以上版本。Bootloader主要作用是初始化一些必要的設(shè)備，然后調(diào)用內(nèi)核，同時傳遞參數(shù)給內(nèi)核。主要完建立和初始化RAM初始化一個串口檢測機(jī)建立內(nèi)核的taggedlist調(diào)用內(nèi)建立和初始化RAM要求：必功能：探測所有的RAM位置和大小RAM進(jìn)行初始化初始化一個串口要求：可選，建功能：Bootloader應(yīng)該初始化并啟動一個串口。這可以讓內(nèi)核的串口驅(qū)動自動探測哪個串口作為內(nèi)核的控制臺。另外也可以通過給內(nèi)核傳遞“console=”參數(shù)完成此工作。功能：Bootloader應(yīng)該通過某種方法探測機(jī)器類型，最后傳遞給內(nèi)核一個MACH_TYPE_xxx值，這些值參看linux/arch/arm/tools/mach-types。建立內(nèi)核的taggedlist。功能：Bootloader必須創(chuàng)建和初始化內(nèi)核的taggedlist。一個合法的taggedlist開始于ATAG_CORE并結(jié)束ATAG_NONE。ATAG_COREtag可以為空。一個空的ATAG_COREtag的size字段設(shè)為“2”(0x00000002)。ATAG_NONE的size字段必須設(shè)為“0”。taggedlist可以有任意多的tag。Bootloader必須至少傳遞系統(tǒng)內(nèi)存的大小和位置，以及根文件系統(tǒng)的位置，一個最小化的taggedlist應(yīng)該像如下： base->|ATAG_CORE| +|ATAG_MEM||increasing +|ATAG_NONE| +taggedlistinitrd”bootp”程序都不會覆蓋的內(nèi)存區(qū)域。建議放RAM16K小的地方。功能：可以從flash調(diào)用內(nèi)核，也可以從系統(tǒng)RAM中調(diào)用內(nèi)核。對于后者需要注意，內(nèi)核使用內(nèi)核鏡像以下的16K內(nèi)存作為頁表，建議把內(nèi)核起始放在RAM32K處。無論是哪種方法，CPUregistersettingsr0=0,r1=machinetypenumberdiscoveredin(3)above.r2=physicaladdressoftaggedlistinsystemCPUAllformsofinterruptsmustbedisabled(IRQsandTheCPUmustbeinSVCmode.(AspecialexceptionexistsforCaches,TheMMUmustbeInstructioncachemaybeonoroff. achemustbeoff.Thebootloaderisexpectedtocallthekernelimagebyjumdirectlytotheinstructionofthekernelimage.2.3Skyeye相應(yīng)說明因?yàn)镾kyeye暫時沒有Bootloader，所以以上一些設(shè)置必須由Skyeye在初始化的時候自己來完成，如r1的設(shè)置等。Head_armv.S說明這個文件是arch/arm/kernel/head-armv.S，用匯編代碼完成，是內(nèi)核最先執(zhí)行的一個文件。這一段匯編代碼的主要作用，是檢查cpuid，architecturenumber，初始化頁表、cpu、bbs等操作，并跳到start_kernel函數(shù)。它在執(zhí)行前，處理器的狀態(tài)應(yīng)滿足： -shouldbe -uniquearchitecture -I-cache-onorD-cache–流程代碼詳細(xì)注釋（略去一些條件編譯的代碼*lacethepagetables16Kbelow Therefore,wemustmakethatTEXTADDRiscorrectly Currently,weexpecttheleast"short"tobe0x8000,butwecouldprobablyrelaxthisrestrictionTEXTADDR>PAGE_OFFSET+Notethatswapper_pg_diristhevirtualaddressofthepagetables,pgtblgivesusaposition-independentreferencetothese Wedothisbecausestext==swapper_pg_dir,pgtblandkrnladrareallclosely#if(TEXTADDR&0xffff)!=#errorTEXTADDRmuststartat0xXXXX8000 .equSYMBOL_NAME(swapper_pg_dir),TEXTADDR- pgtbl,reg,rambaseadr\reg,stextsub\reg,\reg,Sincethepagetableiscloselyrelatedtothekernelstartaddress,canconvertthepagetablebaseaddresstothebaseaddressofthecontaining krnladr,rd,pgtable,rambasebic\rd,\pgtable,#0x000ff000KernelstartupentryTherules -shouldbe -uniquearchitecture -I-cache-onorD-cache-Seelinux/arch/arm/tools/mach-typesforthe istoffor.section".text.init",#alloc,#exec.typestextfunctionENTRY(stext)//內(nèi)核movr12,r0movr0,#F_BIT|I_BIT|MODE_SVC@makesuresvcmode//程序狀態(tài)，F(xiàn)IQ、IRQ，設(shè)Supervisor模式。msrcpsr_c, @andallirqsdisabled// lookup_processor_type//跳轉(zhuǎn)到判斷cpu類型，查找運(yùn)行的cpu的id值，和//此linux編譯支持的id值，是否有相等teqr10,#@invalidprocessor?// r0,@yes,error lookup_architecture_type//跳轉(zhuǎn)到判斷體系類型，看r1//architecturenumber值是否支持。teqr7, @invalidarchitecture?// r0,#'a' @yes,error'a' adr @returnaddress//lr=0xcaddpc,r10, @initialiseprocessor//r10：pointertoprocessor//（ arm720_setup:movr0,mcrp15,0,r0,c7,c7,0 @invalidatecachesmcrp15,0,r0,c8,c7,0 @flushTLB(v4)mcrp15,0,r4,c2, @loadpagetable//cp15寄存器movr0, @s0,1=mcrp15,0,r0,c3, @loadaccessmrcp15,0,r0,c1, @getcontrol bicr0,r0, @..V...RSBLDPWCAM orrr0,r0, @111 orrr0,r0, @..1...01..111101(new)其中 M位1（詳見cp15寄存器1說明movpc, ret(head-』@(returncontrol switch_data,%objectswitch_data: .long.long.long .long.long ret, mcrp15,0,r0,c1,c0//cp15movr0,r0movr0,r0movr0,r0movpc,lr//switch_Thiscodefollowsonafterthetableswitchandjump =processorcontrol =machine =processor mmap_switched://把sp指針指向 //一個進(jìn)程的task_struct和系統(tǒng)堆棧的地址；清空BSS段；保存processor//和machinetype,到全局變量processor_id machine_arch_type，這些//以后要用到；r0為"A"置位的controlregister值，r2為"A"清空的//controlregister值，即對齊檢查（Alignmentfaultchecking）//存到cr_alignment，和cr_no_alignment（在文件entry-armv.S中//adr switch_data+ r3,{r4,r5,r6,r7,r8,sp}@r2=@sp=stack movfp,#0 @ClearBSS(andzerofp) cmpr4,r5strccfp,bcc r9, @Saveprocessor r1,[r7] @Savemachinetype#ifdefCONFIG_ALIGNMENT_TRAPorrr0,r0,

bicr2,r0, @Clear'A' r8,{r0,r2} @Savecontrolregistervalues SYMBOL_NAME(start_kernel)//跳轉(zhuǎn)到start_kernelSetuptheinitialpage Weonlysetuptheamountwhicharerequiredtogetthekernelrunning,generallymeansmapinthekernelWeonlymapin4MBofRAM,whichshouldbesufficientallr5=physicaladdressofstartofr6=physicalIOr7=byteoffsetintopagetablesforr8=pagetablepgtblr4, @pagetableaddress//調(diào)用宏pgtbl，r4＝0xc0024000基址Clearthe16Klevel1swapperpagemovr0,r4//r0＝0xc0024000movr3,#0addr2,r0,

r3,[r0],#r3,[r0],#strr3,[r0],#strr3,[r0],#4teqr0,r2bne //將地址0xc0024000～0xc0028000CreateidentitymapforMBofkernelcaterfortheMMU Thisidentitywillberemovedbykrnladrr2,r4,r5 @startofkernel//r2＝0xc0000000；r4＝0xc0024000addr3,r8,r2 @flags+kernelbase//flags，r8＝0xc1e；r3＝0xc0000c1estrr3,[r4,r2,lsr#18]@identitymap//addr：0xc0027000;value：0xc0000c1eNowsetupthepagetablesforourkernelmapped WeroundTEXTADDRdowntonearestmegabyteaddr0,r4,#(TEXTADDR&0xff000000)>>18@startofkernel//r0＝0xc0027000 r2,r3,#0x00f00000//r2＝0xc0000c1e r2,[r0] @PAGE_OFFSET+0MBaddr0,r0,#(TEXTADDR&0x00f00000)>>18 r3,[r0],# @KERNEL+addr3,r3,#1<< r3,[r0],# @KERNEL+addr3,r3,#1<< r3,[r0],# @KERNEL+addr3,r3,#1<< r3,[r0],# @KERNEL+ EnsurethatthesectionofRAMisweassume1.theRAMisalignedtoa32MB2.thekernelisexecutinginthesame32MBasthestartofbicr0,r0,#0x01f00000>>18 @rounddown//r0＝0xc0027000andr2,r5,#0xfe000000 @rounddown//r2＝0xc0000000addr3,r8,r2 @flags+rambase//r3＝0xc0000c1e r3,[r0]bicr8,r8,#0x0c @turnoffcacheable//r8＝0xc12@andbufferablebitsmovpc,ReadprocessorIDregister(CP#15,CR0),andlookupinthelinker-supportedprocessor Notethatwecan'tusetheabsolutefor proc_infolistssincewearen'trunningwiththeMMU(andtherefore,wearenotinthecorrectaddress Wehavecalculatether5,r6,r7 =pagetable =processorr10=pointertoprocessorlookup_processor_type://cpu類型adrr5, //2 r5,{r7,r9,r10} subr5,r5, @convert addr7,r7,r5 @toouraddressspaceaddr10,r9,r5 //r10：proc_info_beginmrcp15,0,r9,c0,c @getprocessor //cp15寄存器0中cpuid至r9。此版本是 r10,{r5,r6,r8}@value,mask,mmuflags//armlinux中cpu信////0xffffff00；r8，mmuflags即一級描//andr6,r6, @maskwanted //cpuid的低8teqr5, //0cpuidarmlinuxcpuid比較 pc, //addr10,r10, @sizeof(proc_info_list)//否則尋找下一塊cmpr10,r7 movr10, @unknownprocessor//movpc,Lookininclude/asm-arm/procinfohandarch/arm/kernel/arch.[ch]moreinformationabout proc_info arch_info .long Lookupmachinearchitectureinthelinker-buildlistofNotethatwecan'tusetheabsoluteaddressesfor listssincewearen'trunningwiththeMMUon(andtherefore,wenotinthecorrectaddress Wehavetocalculatether1=machinearchitecturer2,r3,r4r5=physicalstartaddressofr6=physicaladdressofr7=byteoffsetintopagetablesforlookup_architecture_type://判斷體系類型adrr4,2b//取上面標(biāo)號2的地址 r4,{r2,r3,r5,r6, @throwawayr2, r7：subr5,r4, @convertaddressesaddr4,r6, @toouraddress addr7,r7, ldrr5,[r4] @getmachinetypeteqr5,r1//r1machinetype號，此為91beq2faddr4,r4,#SIZEOF_MACHINE_DESC//不匹配，查找下一個cmpr4,r7 movr7,#0 @unknownarchitecturemovpc,lr r4,{r5,r6, @found,getresults//r5，ram物理起始地址：0xc0000000；r6，io地址：0x8000000；r7，io在頁表的偏移：0x3fc0movpc //返首先，portinglinux的時候要規(guī)劃內(nèi)存影像，如小弟的系統(tǒng)有64m地址從0x080000000x0bffffff,32mflash,地址從0x0c0000000x0dff規(guī)劃如下：bootloader,linuxkernel,rootdisk放在flash里。具體從0x0c000000開始的第一個1Mbootloader，0x0c100000開始2mlinuxkernel,從0x0c300000開始都給rootdisk。首先，啟動后arm920T將地址0x0c000000到0（可通過跳線設(shè)置），實(shí)際上從0x0c000000啟動，進(jìn)入的bootloader，但由于flash速度慢，所以bootloader前面有一小段程序把bootloader拷貝到SDRAM中的0x0AFE0100，再從0x08000000運(yùn)行bootloader，叫這段小程序?yàn)閒lashloader,flashloader必須要首先初始化SDRAM,不然往那放那些東東.equSOURCE,0x0C000100bootloader的存放地.equ,0x0AFE0100目標(biāo)地.equSDCTL0,0x221000SDRAM控制器寄存器//sizeisstoredinlocation.global_start:////;*Init////;*//;***************LDRr1,=SDCTL0////;SetPrechargeCommandLDRr3,=0x92120200//ldrr3,=0x92120251STRr3,[r1]//;IssuePrechargeAllCommadLDRr3,=0x8200000LDRr2,//;SetAutoRefreshCommandLDRr3,=0xA2120200STRr3,//;IssueAutoRefreshCommandLDRr3,=0x8000000LDRr2,LDRr2,[r3]LDRr2,[r3]LDRr2,[r3]LDRr2,[r3]LDRr2,[r3]LDRr2,[r3]LDRr2,[r3]//;SetModeRegisterLDRr3,=0xB2120200STRr3,[r1]//;IssueModeRegisterLDRr3,=0x08111800//;ModeRegistervalueLDRr2,[r3]//;SetNormalModeLDRr3,=0x82124200STRr3,[r1]//;*EndofSDRAMandSyncFlashInit//copycodefromFLASHtoldrr0,=SOURCEldrr1,=subr3,r0,#4ldrr2,[r3]ldrr3,[r0]strr3,[r1]addr0,r0,#4addr1,r1,#4subr2,r2,#4teqr2,#0beq_EndCopyb_CopyLoopldrr0,=movpc,r0上回書說到flashloaderbootloaderload0x0AFE0100，然回跳了過去，其實(shí)0x0AFE0100就是燒在flash0x0C000100中的真正的bootloader:bootloader有幾個文件組成，先是START.s，也是唯一的一個匯編程序，其余的都是C寫成的，START.s主要初始化堆棧：ldrr1,=StackInitldrsp,[r1]b//此處跳到了C代碼的main函數(shù)，當(dāng)C代碼執(zhí)行完后，還要調(diào)//下面的JumpToKernel0x跳到LINXUkernel運(yùn).equ end_data+0x1000// end_data在連結(jié)中指.long.globalJumpToKernel//jumptothecopycode(gettheargumentsright)movpc,r0.global//r0=jump//r1-r4=argumentstouse(thesegetshifted)//jumptothecopycode(gettheargumentsright)movr8,r0movr0,r1movr1,r2movr2,r3movr3,r4movpc,.section.section".bss.boot下面讓看看bootloader的c代碼干了些什么。main函數(shù)比較長，讓分段慢慢看intma{U32*pSource,*pDestin,count;U8countDown,bootOption;U32delayCount;U32fileSize,i;charc;char*pCmdLine;char*pMem;init();//初始化FLASH控制器和CPU時鐘EUARTinit();//串口初始EUARTputString("\n\nDBMX1LinuxBootloaderver0.2.0\n");EUARTputString("Copyright(C)2002Motorola.\n\n");EUARTputString((U8*)cmdLine);EUARTputString("Pressanykeyforalternateboot-upoptions...小弟的bootloader主要干這么幾件事:init(); ProgrambootloaderProgramkernelProgramroot-diskDownloadkernelandbootfromDownloadkernelandbootwithver0.1.xbootloaderBootaver0.1.xBootwithadifferentcommand也就是說，可以在bootloader里選擇重新kernel,rootdisk并寫入的方法是用usb連接，10m的rootdisk也就刷的一下。關(guān)于usb的請參看先前的貼子“為arm開發(fā)平臺增加usb接口“。如果不選，直接回車，就開始把整個linux的內(nèi)核拷貝到SDRAM中運(yùn)行列位flashloader中不是sdram控制器了嗎？怎么中還要初始化呢，各位有所不知，小弟用的是可以直接使用sdram控制器的接口，切記：在flash中運(yùn)行的代碼是不能初始化連接flashsdram控制器的，不然絕對死掉了。所以，當(dāng)程序在flash中運(yùn)行的時候，去初始化而現(xiàn)在在sdram中運(yùn)行，可放心大膽地初始化fsh了，主要是設(shè)定字寬，行列延時，因?yàn)槿笔《际亲畲蟮?。另外，如果列位看官的cpu有足夠的片內(nèi)ram，完全可以先把bootloader放在片內(nèi)ram，干完一切后再跳到LINUX，小弟著也是不得已而為之啊。如果直接輸入回車，進(jìn)入kernel拷貝工作EUARTputString("CopyingkernelfromFlashtoRAM...\n");count=0x200000;//2MbytespSource=(U32*)0x0C100000;pDestin=(U32*)0x08008000;{*(pDestin++)=*(pSource++);count-=4;}while(count>}EUARTputString("Bootingkernel這一段沒有什么可說的，運(yùn)行完后kernel就在0x08008000了，至于空出0x8000的一段，主要是放kelnel的一些全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如內(nèi)核頁表，arm的 16k知道，linux內(nèi)核啟動的時候可以傳入?yún)?shù)，如在PC上，如果使用當(dāng)出現(xiàn)LILO：，可以輸入root=/dev/hda1.或mem=128M等指定文件系統(tǒng)的設(shè)備或內(nèi)存大小，在系統(tǒng)上，參數(shù)的傳入是要靠bootloader完成的，pMemchar*)0x083FF000;//參數(shù)字符串的目標(biāo)存放地址pCmdLine=(char*)&cmdLine;//定義的靜態(tài)字符串while((*(pMem++)=*(pCmdLine++))!=0);//拷貝JumpToKernel((void*)0x80080000x083FF000跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核return(0);JumpToKernel文中的start.S定義過//jumptothecopycode(gettheargumentsright)movpc,r0.global//r0=jump//r1=argumentstouse(theseget由于armGCC的c參數(shù)調(diào)R0開始，所以R0KERNKEL的地r1是參數(shù)字符串的地址到此為止，為linux引導(dǎo)做的準(zhǔn)備工作就結(jié)束了，下一回就正式進(jìn)入linux的代碼好，從本節(jié)開始，走過了bootloader的漫長征途，開始進(jìn)入linux的內(nèi)核說實(shí)話，linux寶典的確高深莫測，洋人花了十幾年，各種內(nèi)功心法層處不窮。有些地方反復(fù)linux的是一段匯編代碼，用于基本的硬件設(shè)置和建立臨時頁表，對ARMLINUX是linux/arch/arm/kernle/headarmv.S,走#ifdefined(CONFIG_MX1)movr1,#MACH_TYPE_MX1來的MACH_TYPE_MX1？其實(shí)，在headarmv.S中的一項(xiàng)重要工作就是設(shè)置內(nèi)核的臨時頁表，不然mmu開起來也玩不轉(zhuǎn)，但是內(nèi)核怎么知道如何內(nèi)存呢？linux的內(nèi)核將到虛地址0xCxxxxxxx處，但他怎么知道把哪一片ram因?yàn)椴煌ǖ南到y(tǒng)有不通的內(nèi)存影像，所以LINUX約定，內(nèi)核代碼開始的時候，R1放的是系統(tǒng)目標(biāo)平臺的代號，對于一些常見的，標(biāo)準(zhǔn)的平臺，內(nèi)核已經(jīng)提供了支持，只要在編譯的時候選中就行了，例如對X86平臺，內(nèi)核是從物理地址1M開始的。如果老兄是自己攢小弟拿人錢財(cái)，與人消災(zāi)，用的是摩托的MX1,只好自己寫了，定義了#MACH_TYPE_MX1，當(dāng)MACHINE_START(MX1ADS,"MotorolaMX1ADS")MAINTAINER("SPSMotorola")BOOT_MEM(0x08000000,0x00200000,0xf看起來怪怪的，但現(xiàn)在大家只要知道他定義了基本的內(nèi)存映象RAM從0x08000000開始i/o空間從0x00200000開始，i/o空間到虛擬地址空間0xf0200000開始處。摩托的i/o和內(nèi)存是編址的。其他的項(xiàng)，在下面的初始化過程中會逐個介紹到。好了好了，再看下面的指令movr0,#F_BIT|I_BIT|MODE_SVC@makesuresvcmode//設(shè)置為SVC模式，允//此處設(shè)定系統(tǒng)的工作狀態(tài)，arm有7//每種狀態(tài)有自己的堆msrcpsr_c,r0@andallirqsdiabled //定義處理器相關(guān)信息，如value,mask,//放在段 lookup_processor_type取得這些信息，在下 lookup_architecture_type中這一段是查詢處理器的種類，大家知道arm有arm7,arm9等類型，如何區(qū)分呢在arm協(xié)處理器中有一個只讀寄存器，存放處理器相關(guān)信息。 lookup_processor_type將.long0x41009200//CPU.long0xff00fff0//cpu.long0x00000c1e@mmuflags .long.long.longHWCAP_SWP|HWCAP_HALF|.long.long第一項(xiàng)是CPUid，將與協(xié)處理器中讀出的id作比較，其余的都是與處理器相關(guān)的信息，到下面初始化的過程中自然會用到。。查詢到了處理器類型和系統(tǒng)的內(nèi)存映像后就要進(jìn)入初始化過程中比較關(guān)鍵的一步了，開始設(shè)mmu，但首先要設(shè)置一個臨時的內(nèi)核頁表，4m的內(nèi)存，這在初始化過程中是足夠了//r5=08000000ram起始地址r6=00200000io地址，r7=f0200000ioteqr7,#0@invalidarchitecture?moveqr0,#'a'@yes,error'a' 其 create_page_tables為pgtblr4//r4=08004000臨時頁表的起始地//r5=08000000,ram的起始地//r6=00200000,i/o寄存器空間的起始地//r7=00003c//r8=00000c//thepagetablein08004000isjusttempbasepage,wheninit_task'ssweaper_page_dirready,//thetemppagewillbe//thehigh12bitofvirtualaddressisbasetableindex,soweneed4kx4=16ktempbasepage,movr0,r4movr3,addr2,r0,#0x4000@16kofpagetable1:strr3,[r0],#4@Clearpagetablestrr3,[r0],strr3,[r0],strr3,[r0],#4teqr0,r2bneCreateidentitymapforMBofThisismarkedcacheableandTheidentitymapwillberemoved//由于linux編譯的地址是0xC0008000,load的地址是0x08008000,需要將虛地0xC0008000到0800800一//同時，由于部分代碼也要直接0x08008000，所以0x08008000對應(yīng)的表項(xiàng)也要填//頁表中的表象為section,AP=11表示任何模式下可， 為0。addr3,r8,r5@mmuflags+startofRAM//r3=08000caddr0,r4,r5,lsr//r0=0800strr3,[r0]@identityma//*08004200=08000c1e0x200表象對應(yīng)的是08000000Nowsetupthepagetablesforourkernelmappedregion.WeroundTEXTADDRdowntonearestmegabyte//下面是addr0,r4,#(TEXTADDR&0xfff00000)>>18@startof//r0=r4+0x3000=08004000+3000=08007000strr3,[r0],#4@PAGE_OFFSET+0MB//*08007004=08000caddr3,r3,#1<<//r3=08100cstrr3,[r0],#4@PAGE_OFFSET+//*08007008=08100caddr3,r3,#1<<20strr3,[r0],#4//*0800700c=08200c1e@PAGE_OFFSET+addr3,r3,#1<<strr3,[r0],#4@PAGE_OFFSET+//*08007010=08300cbicr8,r8,#0x0c@turnoff//r8=00000c12@andbufferablebitsmovpc,lr//子程序返回。下一回就要開始打開mmu的操作上回書講到已經(jīng)設(shè)置好了內(nèi)核的頁表，然后要跳轉(zhuǎn)到 這個函數(shù)在arch/arm/mm/proc-arm929.smovr0,#0mcrp15,0,r0,c7,c7@invalidateI,Dcachesonv4mcrp15,0,r0,c7,c10,4@drainwritebufferonv4mcrp15,0,r0,c8,c7@invalidateI,DTLBsonv4mcrp15,0,r4,c2,c0@loadpagetablepointermovr0,#0x1f@s0,1=clientmcrp15,0,r0,c3,c0@loadaccessmrcp15,0,r0,c1,c0@getcontrolregisterClearout'unwanted'bits(thenputtheminifweneed@VIZFRSBLDPbicr0,r0,#0x0e00bicr0,r0,#0x0002bicr0,r0,#0x000cbicr0,r0,#0x1000@...0 Turnonwhatweorrr0,r0,orrr0,r0,#0x2100@..1....1 #ifdefCONFIG_CPU_ARM920_D_CACHE_ONorrr0,r0,#0x0004@.1..#ifdefCONFIG_CPU_ARM920_I_CACHE_ONorrr0,r0,#0x1000@...1movpc,lr這一段首先關(guān)閉i,dcache,清除writebuffer，然后設(shè)置頁 的保護(hù)，在上節(jié)中，注意到頁 項(xiàng)的都是0，寄存器中的0對應(yīng)的是0b11，表示模式為manager,不受限制。接下來設(shè)置控制寄存器，打開d,icache注意armdcachemmu一起打開，而icache可以單獨(dú)打其實(shí)，cache和mmu的關(guān)系實(shí)在是緊密，每一個頁表項(xiàng)都有標(biāo)cacheable的，可以說本來就是設(shè)計(jì)一起使用最后，自函數(shù)返回后，有一mcrp15,0,r0,c1,c使設(shè)置生效上回講到arm靠初始化完成了，打開了到此為止，匯編部分的初始化代碼就差不多了，最后還有幾件事情做1。初始化BSS段，全部清零，BSS2。保存與.long.long .long.long.long .long.long不用講，大家一看就明白意3。重新設(shè)置堆棧指針，指向init_task的堆棧。init_task是系統(tǒng)的第一個任務(wù)，init_task的堆棧在taskstructure的后8K,后面會看到。4。最后就要跳到C代碼的start_kernel。bSYMBOL_NAME(start_kernel)現(xiàn)在讓來回憶一下目前的系統(tǒng)狀態(tài)臨時頁表已經(jīng)建立，在0X08004000處，了4M，虛地址0XC000000被CACHE,MMU都已經(jīng)打開堆棧用的是任務(wù)init_task的堆棧如果以為到了c代碼可以松一口氣的話，就大錯特措了，linux的c也不比匯編好懂多少，相反到掩蓋了匯編的一些和機(jī)器相關(guān)的部分，有時候更難懂。其實(shí)作為編寫操作系統(tǒng)的c代碼，只不過是匯編的另一種寫法，和機(jī)器代碼的聯(lián)系是很緊密的。start_kernel在/linux/init/main.casmlinkage init{char*command_line;unsignedlongmempages;externchar setup_arch(&command_line);//arm/kernel/setup.cprintk("Kernelcommandline:%s\n", trap_init();//arm/kernle/traps.cstart_kernel中的函數(shù)個個都是重量級的，首先用printk(linux_banner);打出系統(tǒng)版本號，這里面就大有文章，系統(tǒng)才剛開張，你讓他打印到哪里去呢？先給大家交個底，以后到console的部分自然清楚，printk和printf不同，他首先輸出到系統(tǒng)的一個緩沖區(qū)內(nèi)，大約4k,如果登記了console，則調(diào)用console->wirte函數(shù)輸出，否則就一直在buffer里呆著。所以，用printk輸出的信息，如果超出了4k，會沖掉前面的。在系統(tǒng)引導(dǎo)起來后，用dmesg看的也就是這個buffer中的東東。下面就是一個重量級的函數(shù)setup_arch(&command_line);完成內(nèi)存映像的初始化，其中command_line是從bootloader中傳下來的。 initsetup_arch(char{structparam_struct*params= *mdesc;//archstructure,foryourads,defined include/arm-asm/mach/arch.hverylongstructmeminfochar*from= memset(&meminfo,0,sizeof(meminfo));也就是可支持不連續(xù)的物理內(nèi)存區(qū)域。這一點(diǎn)在系統(tǒng)中很有用，例如對于SDRAM和meminfo結(jié)構(gòu)定義如下#defineNR_BANKS4//definethesystenmemregion,notconsistentstructmeminfo{intnr_banks;unsignedlongend;struct{unsignedlongstart;unsignedlongsize;intnode;}下面是：ROOT_DEV=MKDEV(0,ROOT_DEV是宏，指明啟動的設(shè)備，系統(tǒng)中通常是flash這里面有一個有趣的悖論：ix的設(shè)備都是在e下，這些設(shè)備文件需要設(shè)備驅(qū)動程序支持，而設(shè)備文件才能取得設(shè)備號，才能加載驅(qū)動程序，那么第一個設(shè)備驅(qū)動程序是怎么加載？就是TD，不需備文件，直指定備號。下面準(zhǔn)備初始化真正的內(nèi)核頁表，而不再是臨時的了。mdesc=setup_architecture(mac//findthemachinetypeinmach-//theadsname,memmap,io返回如下結(jié)構(gòu)：MACHINE_START(INTEGRATOR,"MotorolaMAINTAINER("ARM/DeepBlueSolutions")BOOT_MEM(0x08000000,0x00200000,0xf0200000)面介紹過這個結(jié)構(gòu)，不過這次用它玩真的了書接上回下面是init_mm的初始化，init_mm定義在/arch/arm/kernel/init_task.cstructmm_structinit_mm=從本回開始的相當(dāng)一部分內(nèi)容是和內(nèi)存管理相關(guān)的，憑心而論，操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理是很復(fù)雜的，牽扯到處理器的硬件細(xì)節(jié)和算法，限于篇幅所限制，請大家先仔細(xì)讀一讀armmmu的部分，中文參考資料：linux內(nèi)核源代碼情景，linux2.4.18原代碼分析。init_mm.start_code=(unsignedlong)內(nèi)核代碼段開始init_mm.end_code=(unsignedlong)內(nèi)核代碼段結(jié)束init_mm.end_data=(unsignedlong)內(nèi)核數(shù)據(jù)段開始init_mm.brk=(unsignedlong)內(nèi)核數(shù)據(jù)段結(jié)束每一個任務(wù)都有一個mm_struct結(jié)構(gòu)管理任務(wù)內(nèi)存空間，init_mm是內(nèi)核的mm_struct，其中設(shè)置成員變量*mmap指向自己，意味著內(nèi)核只有一個內(nèi)存管理結(jié)構(gòu)，設(shè)置*pgd=swapper_pg_dir，swapper_pg_dir是內(nèi)核的頁，在arm體系結(jié)構(gòu)有16k，所以init_mm定義了整個kernel的內(nèi)存空間，下面會碰到內(nèi)核線程，所有的內(nèi)核線程都使用內(nèi)核空間，擁有和內(nèi)核同樣的權(quán)限。memc mand_line,from,//clearcommand =//setparse_cmdline(&meminfo,cmdline_p,//bootloader的參數(shù)拷貝到c定義在這個函數(shù)在內(nèi)核結(jié)尾分一頁出來作位圖，根據(jù)具體系統(tǒng)的內(nèi)存大小整個rampaging_init(&meminfomdesc);定義在arm/mm/init.c創(chuàng)建內(nèi)核頁表，所有物理內(nèi)存和io空間，對于不同的處理器，這個函數(shù)差別很大， initpaging_init(structmeminfo*mi,structmachine_desc*mdesc{void*zero_page,*bad_page,*bad_table;intnode;//staticstructmeminfomeminfo initdata={0,};memcpy(&meminfo,mi,sizeof(meminfo));allocatewhatweneedforthebadnotethatwecountonthisgoingzero_page=alloc_bootbad_page=alloc_bootmem_low_pages(PAGE_SIZE);bad_table=alloc_bootmem_low_pages(TABLE_SIZE);分配三個頁出來，用于處理異常過armlinux中，得到如下badpage=0xc0001000上回說到在paging_init中分配了三個頁badpage=0xc0001000但是奇怪的很，在更新的linux代碼中只分配了一zero_page，而且在源代碼中找不到用在什么地方了，大家吧paging_init的主要 initmemtable_init(structmeminfo*中完成的，為系統(tǒng)內(nèi)存創(chuàng)建頁表meminfo結(jié)構(gòu)如下structme{intnr_banks;unsignedlongend;struct{unsignedlongstart;unsignedlongsize;intnode;}是用來系統(tǒng)中的內(nèi)存區(qū)段的，因?yàn)樵谙到y(tǒng)中并不是所有的內(nèi)存都能，例如只有64m,flash32m,而且不見得是連續(xù)的，所以用meminfo這些區(qū)段 initmemtable_init(structmeminfo*{structmap_desc*init_maps,*p,*q;unsignedlongaddress=0;intinit_maps=p=alloc_boot其中map_desc定義為structma{unsignedlongvirtual;unsignedlongphysical;unsignedlonglength;int:4,//頁表的prot_read:1,//保護(hù)標(biāo)志prot_write:1,//寫保護(hù)標(biāo)志cacheable:1,//是否cachebufferable:1是否用writebufferlast:1;//空map_desc是區(qū)段及其屬性的定義，屬性位的意義請參考ARMMMU的介紹。下面對meminfo的區(qū)段進(jìn)行遍歷，同時填寫init_ma中的各項(xiàng)內(nèi)容：for(i=0;i<mi->nr_banks;{if(mi->bank[i].size==0)p->physical=mi-p->virtual= phys_to_virt(p->physical);p->length=mi->bank[i].size;p->=p->prot_read=p->prot_write=p->cacheable=1;//可以p->bufferable=1使用writebufferp++;//下一個區(qū)段}如果系統(tǒng)有flash,#ifdefFLUSH_BASEp->physical=FLUSH_BASE_PHYS;p->virtual=FLUSH_BASE;p->length=p->=p->prot_read=p->prot_write=0;p->cacheable=1;p->bufferable=1;p其中的prot_read和prot_write是用來設(shè)置頁表的的，q=init_maps;do{if(address<q->virtual||q==p)address+=PGDIR_SIZE;}elseaddress=q->virtual+q-address=(address+PGDIR_SIZE-1)&q}}while(address!=上次說到memtable_init中初始化頁表的循環(huán)，這個過程比較重要，看仔細(xì)些q=init_maps;do{if(address<q->virtual||q==p)//由于內(nèi)核空間是從c0000000開始，所以c000//以前的頁表項(xiàng)全部清address+=PGDIR_SIZE;//每個表項(xiàng)增加1m，這里感到了section的好}其中clear_map()是個宏，根據(jù)處理器的不同，在920下被展開為cpu_arm920_set_pmd(((pmd_t*)(((&init_mm)->pgd+((virt)>>20)))),((pmd_t){(0)}));其中init_mm為內(nèi)核的mm_struct,pgdswapper_pg_dir，在 中定#ifdefeorr2,r1,#0x0atstr2,#0x0bbiceqr1,r1,#4strr1,把pmd_t填寫到頁表項(xiàng)中，由于pmd_t0，實(shí)際等于清除了這一項(xiàng),由于dcache打開，這一條指令實(shí)際并沒有寫回內(nèi)存，而是寫到cache中mcrp15,0,r0,c7c10,1把cache中地址r0對應(yīng)的內(nèi)容寫回內(nèi)存中，這一條語句實(shí)際是寫到了writebuffer中,還沒有真正寫回內(nèi)存。mcrp15,0,r0,c7,c10,4等待把writebuffer中的內(nèi)容寫回內(nèi)存。在這之前core等待movpc,lr在這里看到，由于頁表的內(nèi)容十分關(guān)鍵，為了確保寫回內(nèi)存，采用了直接操作cache的方法。由armcore中，打開dcache必定要用writebuffer.所以還wb的回寫問題。由于考慮到效率，使用了cache和buffer,所以在某些地方要用指令保證數(shù)據(jù)被及時寫回。下面c0000000后面的頁表elseaddress=q->virtual+q-address=(address+PGDIR_SIZE-1)&q}}while(address!=create_map也在mm-armv.c中定義static i