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arm linux 啟動(dòng)過(guò)程

作者： 時(shí)間：2016-11-09 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò) 收藏
arm-linux啟動(dòng)過(guò)程

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201611/318006.htm

1. kernel運(yùn)行的史前時(shí)期和內(nèi)存布局

在arm平臺(tái)下，zImage.bin壓縮鏡像是由bootloader加載到物理內(nèi)存，然后跳到zImage.bin里一段程序，它專門于將被壓縮的kernel解壓縮到KERNEL_RAM_PADDR開始的一段內(nèi)存中，接著跳進(jìn)真正的kernel去執(zhí)行。該kernel的執(zhí)行起點(diǎn)是stext函數(shù)，定義于arch/arm/kernel/head.S。

在分析stext函數(shù)前，先介紹此時(shí)內(nèi)存的布局如下圖所示

在開發(fā)板tqs3c2440中，SDRAM連接到內(nèi)存控制器的Bank6中，它的開始內(nèi)存地址是0x30000000，大小為64M，即0x20000000。 ARM Linux kernel將SDRAM的開始地址定義為PHYS_OFFSET。經(jīng)bootloader加載kernel并由自解壓部分代碼運(yùn)行后，最終kernel被放置到KERNEL_RAM_PADDR（=PHYS_OFFSET + TEXT_OFFSET，即0x30008000）地址上的一段內(nèi)存，經(jīng)此放置后，kernel代碼以后均不會(huì)被移動(dòng)。

在進(jìn)入kernel代碼前，即bootloader和自解壓縮階段，ARM未開啟MMU功能。因此kernel啟動(dòng)代碼一個(gè)重要功能是設(shè)置好相應(yīng)的頁(yè)表，并開啟MMU功能。為了支持MMU功能，kernel鏡像中的所有符號(hào)，包括代碼段和數(shù)據(jù)段的符號(hào)，在鏈接時(shí)都生成了它在開啟MMU時(shí)，所在物理內(nèi)存地址映射到的虛擬內(nèi)存地址。

以arm kernel第一個(gè)符號(hào)（函數(shù)）stext為例，在編譯鏈接，它生成的虛擬地址是0xc0008000，而放置它的物理地址為0x30008000（還記得這是PHYS_OFFSET+TEXT_OFFSET嗎？）。實(shí)際上這個(gè)變換可以利用簡(jiǎn)單的公式進(jìn)行表示：va = pa – PHYS_OFFSET + PAGE_OFFSET。Arm linux最終的kernel空間的頁(yè)表，就是按照這個(gè)關(guān)系來(lái)建立。

之所以較早提及arm linux 的內(nèi)存映射，原因是在進(jìn)入kernel代碼，里面所有符號(hào)地址值為清一色的0xCXXXXXXX地址，而此時(shí)ARM未開啟MMU功能，故在執(zhí)行stext函數(shù)第一條執(zhí)行時(shí)，它的PC值就是stext所在的內(nèi)存地址（即物理地址，0x30008000）。因此，下面有些代碼，需要使用地址無(wú)關(guān)技術(shù)。

2．一覽stext函數(shù)

stext函數(shù)定義在Arch/arm/kernel/head.S，它的功能是獲取處理器類型和機(jī)器類型信息，并創(chuàng)建臨時(shí)的頁(yè)表，然后開啟MMU功能，并跳進(jìn)第一個(gè)C語(yǔ)言函數(shù)start_kernel。

stext函數(shù)的在前置條件是：MMU, D-cache, 關(guān)閉; r0 = 0, r1 = machine nr, r2 = atags prointer.

代碼如下：

[cpp]view plaincopyprint?
  1. .section".text.head","ax"
  3. (stext)
  5. /*設(shè)置CPU運(yùn)行模式為SVC，并關(guān)中斷*/
  7. msrcpsr_c,#PSR_F_BIT|PSR_I_BIT|SVC_MODE@ensuresvcmode
  9. @andirqsdisabled
  11. mrcp15,0,r9,c0,c0@getprocessorid
  13. bl__lookup_processor_type@r5=procinfor9=cupid
  15. /*r10指向cpu對(duì)應(yīng)的proc_info記錄*/
  17. movsr10,r5@invalidprocessor(r5=0)?
  19. beq__error_p@yes,errorp
  21. bl__lookup_machine_type@r5=machinfo
  23. /*r8指向開發(fā)板對(duì)應(yīng)的arch_info記錄*/
  25. movsr8,r5@invalidmachine(r5=0)?
  27. beq__error_a@yes,errora
  29. /*__vet_atags函數(shù)涉及bootloader造知kernel物理內(nèi)存的情況，我們暫時(shí)不分析它。*/
  31. bl__vet_atags
  33. /*創(chuàng)建臨時(shí)頁(yè)表*/
  35. bl__create_page_tables
  39. /*
  41. *ThefollowingcallsCPUspecificcodeinapositionindependent
  43. *manner.Seearch/arm/mm/proc-*.Sfordetails.r10=baseof
  45. *xxx_proc_infostructureselectedby__lookup_machine_type
  47. *above.Onreturn,theCPUwillbereadyfortheMMUtobe
  49. *turnedon,andr0willholdtheCPUcontrolregistervalue.
  51. */
  53. /*這里的邏輯關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜，先是從proc_info結(jié)構(gòu)中的中跳進(jìn)__arm920_setup函數(shù)，
  55. *然后執(zhí)__enable_mmu函數(shù)。最后在__enable_mmu函數(shù)通過(guò)movpc,r13來(lái)執(zhí)行__switch_data，
  57. *__switch_data函數(shù)在最后一條語(yǔ)句，魚躍龍門，跳進(jìn)第一個(gè)C語(yǔ)言函數(shù)start_kernel。
  58. */
  60. ldrr13,__switch_data@addresstojumptoafter
  62. @mmuhasbeenenabled
  64. adrlr,__enable_mmu@return(PIC)address
  66. addpc,r10,#PROCINFO_INITFUNC
  68. OC(stext)


3 __lookup_processor_type 函數(shù)

__lookup_processor_type 函數(shù)是一個(gè)非常講究技巧的函數(shù)，如果你將它領(lǐng)會(huì)，也將領(lǐng)會(huì)kernel了一些魔法。

Kernel代碼將所有CPU信息的定義都放到.proc.info.init段中，因此可以認(rèn)為.proc.info.init段就是一個(gè)數(shù)組，每個(gè)元素都定義了一個(gè)或一種CPU的信息。目前__lookup_processor_type使用該元素的前兩個(gè)字段cpuid和mask來(lái)匹配當(dāng)前CPUID，如果滿足CPUID & mask == cpuid，則找到當(dāng)前cpu的定義并返回。

下面是tqs3c2440開發(fā)板，CPU的定義信息，cpuid = 0x41009200，mask = 0xff00fff0。如果是碼是運(yùn)行在tqs3c2440開發(fā)板上，那么函數(shù)返回下面的定義：

[cpp]view plaincopyprint?
  1. .section".proc.info.init",#alloc,#execinstr
  5. .type__arm920_proc_info,#object
  7. __arm920_proc_info:
  9. .long0x41009200
  11. .long0xff00fff0
  13. .longPMD_TYPE_SECT|
  15. PMD_SECT_BUFFERABLE|
  17. PMD_SECT_CACHEABLE|
  19. PMD_BIT4|
  21. PMD_SECT_AP_WRITE|
  23. PMD_SECT_AP_READ
  25. .longPMD_TYPE_SECT|
  27. PMD_BIT4|
  29. PMD_SECT_AP_WRITE|
  31. PMD_SECT_AP_READ
  33. /*__arm920_setup函數(shù)在stext的未尾被調(diào)用，請(qǐng)往回看。*/
  35. b__arm920_setup
  37. .longcpu_arch_name
  39. .longcpu_elf_name
  41. .longHWCAP_SWP|HWCAP_HALF|HWCAP_THUMB
  43. .longcpu_arm920_name
  45. .longarm920_processor_functions
  47. .longv4wbi_tlb_fns
  49. .longv4wb_user_fns
  51. #ifndefCONFIG_CPU_DCACHE_WRITETHROUGH
  53. .longarm920_cache_fns
  55. #else
  57. .longv4wt_cache_fns
  59. #endif
  61. .size__arm920_proc_info,.-__arm920_proc_info


[cpp]view plaincopyprint?
  1. /*
  2. *ReadprocessorIDregister(CP#15,CR0),andlookupinthelinker-built
  3. *supportedprocessorlist.Notethatwecantusetheabsoluteaddresses
  4. *forthe__proc_infolistssincewearentrunningwiththeMMUon
  5. *(andtherefore,wearenotinthecorrectaddressspace).Wehaveto
  6. *calculatetheoffset.
  7. *
  8. *r9=cpuid
  9. *Returns:
  10. *r3,r4,r6corrupted
  11. *r5=proc_infopointerinphysicaladdressspace
  12. *r9=cpuid(preserved)
  13. */
  14. __lookup_processor_type:
  15. /*adr是相對(duì)尋址，它的尋計(jì)算結(jié)果是將當(dāng)前PC值加上3f符號(hào)與PC的偏移量，
  16. *而PC是物理地址，因此r3的結(jié)果也是3f符號(hào)的物理地址*/
  18. adrr3,3f
  20. /*r5值為__proc_info_bein,r6值為__proc_ino_end，而r7值為.，
  21. *也即3f符號(hào)的鏈接地址。請(qǐng)注意，在鏈接期間，__proc_info_begin和
  22. *__proc_info_end以及.均是鏈接地址，也即虛執(zhí)地址。
  23. */
  25. ldmdar3,{r5-r7}
  27. /*r3為3f的物理地址，而r7為3f的虛擬地址。結(jié)果是r3為虛擬地址與物理地址的差值，即PHYS_OFFSET-PAGE_OFFSET。*/
  29. subr3,r3,r7@getoffsetbetweenvirt&phys
  31. /*r5為__proc_info_begin的物理地址,即r5指針__proc_info數(shù)組的首地址*/
  33. addr5,r5,r3@convertvirtaddressesto
  35. /*r6為__proc_info_end的物理地址*/
  37. addr6,r6,r3@physicaladdressspace
  39. /*讀取r5指向的__proc_info數(shù)組元素的CPUID和mask值*/
  41. 1:ldmiar5,{r3,r4}@value,mask
  43. /*將當(dāng)前CPUID和mask相與，并與數(shù)組元素中的CPUID比較是否相同
  44. *若相同，則找到當(dāng)前CPU的__proc_info定義，r5指向訪元素并返回。
  45. */
  47. andr4,r4,r9@maskwantedbits
  49. teqr3,r4
  51. beq2f
  53. /*r5指向下一個(gè)__proc_info元素*/
  55. addr5,r5,#PROC_INFO_SZ@sizeof(proc_info_list)
  57. /*是否遍歷完所有__proc_info元素*/
  59. cmpr5,r6
  61. blo1b
  63. /*找不到則返回NULL*/
  65. movr5,#0@unknownprocessor
  67. 2:movpc,lr
  69. ENDPROC(__lookup_processor_type)
  71. .long__proc_info_begin
  72. .long__proc_info_end
  73. 3:.long.
  74. .long__arch_info_begin
  75. .long__arch_info_end

4 __lookup_machine_type 函數(shù)

__lookup_machine_type 和__lookup_processor_type像對(duì)孿生兄弟，它們的行為都是很類似的：__lookup_machine_type根據(jù)r1寄存器的機(jī)器編號(hào)到.arch.info.init段的數(shù)組中依次查找機(jī)器編號(hào)與r1相同的記錄。它使了與它孿生兄弟同樣的手法進(jìn)行虛擬地址到物理地址的轉(zhuǎn)換計(jì)算。

在介紹函數(shù)，我們先分析tqs3c2440開發(fā)板的機(jī)器信息的定義：

[cpp]view plaincopyprint?
  1. Arch/arm/include/asm/mach/arch.h
  3. #defineMACHINE_START(_type,_name)
  5. staticconststructmachine_desc__mach_desc_##_type
  7. __used
  9. __attribute__((__section__(".arch.info.init")))={
  11. .nr=MACH_TYPE_##_type,
  13. .name=_name,
  17. #defineMACHINE_END
  19. };


MACHINE_START宏用于定義一個(gè).arch.info.init段的數(shù)組元素。.nr元素就是函數(shù)要比較的變量。Tqs3c2440開發(fā)板相應(yīng)的定義如下：

[cpp]view plaincopyprint?
  1. MACHINE_START(S3C2440,"TQ2440")
  3. .phys_io=S3C2410_PA_UART,
  5. .io_pg_offst=(((u32)S3C24XX_VA_UART)>>18)&0xfffc,
  7. .boot_params=S3C2410_SDRAM_PA+0x100,
  11. .init_irq=s3c24xx_init_irq,
  13. .map_io=tq2440_map_io,
  15. .init_machine=tq2440_machine_init,
  17. .timer=&s3c24xx_timer,
  19. MACHINE_END


這是一個(gè)struct machine_desc結(jié)構(gòu)，在后面的C代碼（start_kernel開始執(zhí)行的代碼）會(huì)使用該變量對(duì)象。在tqs3c2440開發(fā)中的__lookup_machine_type函數(shù)就是返回該對(duì)象指針。

這里涉及很多函數(shù)指針，它們都是在start_kernel函數(shù)里在各種階段進(jìn)行初始化的回函數(shù)。如map_io指向的tq2440_map_io就是在建立好內(nèi)核頁(yè)表后，再調(diào)用它來(lái)針對(duì)開發(fā)板的各種IO端口來(lái)建立相關(guān)的映射和頁(yè)表。

至于__loopup_machine_type的代碼就不作詳細(xì)分析，請(qǐng)對(duì)比__lookup_processor_type來(lái)自行分析。代碼如下：

[cpp]view plaincopyprint?
  1. /*
  3. *Lookupmachinearchitectureinthelinker-buildlistofarchitectures.
  5. *Notethatwecantusetheabsoluteaddressesforthe__arch_info
  7. *listssincewearentrunningwiththeMMUon(andtherefore,weare
  9. *notinthecorrectaddressspace).Wehavetocalculatetheoffset.
  11. *
  13. *r1=machinearchitecturenumber
  15. *Returns:
  17. *r3,r4,r6corrupted
  19. *r5=mach_infopointerinphysicaladdressspace
  21. */
  23. __lookup_machine_type:
  25. adrr3,3b
  27. ldmiar3,{r4,r5,r6}
  29. subr3,r3,r4@getoffsetbetweenvirt&phys
  31. addr5,r5,r3@convertvirtaddressesto
  33. addr6,r6,r3@physicaladdressspace
  35. 1:ldrr3,[r5,#MACHINFO_TYPE]@getmachinetype
  37. teqr3,r1@matchesloadernumber?
  39. beq2f@found
  41. addr5,r5,#SIZEOF_MACHINE_DESC@nextmachine_desc
  43. cmpr5,r6
  45. blo1b
  47. movr5,#0@unknownmachine
  49. 2:movpc,lr
  51. ENDPROC(__lookup_machine_type)

5. 為kernel建立臨時(shí)頁(yè)表

前面提及到，kernel里面的所有符號(hào)在鏈接時(shí)，都使用了虛擬地址值。在完成基本的初始化后，kernel代碼將跳到第一個(gè)C語(yǔ)言函數(shù)start_kernl來(lái)執(zhí)行，在哪個(gè)時(shí)候，這些虛擬地址必須能夠?qū)λ娣旁谡嬲齼?nèi)存位置，否則運(yùn)行將為出錯(cuò)。為此，CPU必須開啟MMU，但在開啟MMU前，必須為虛擬地址到物理地址的映射建立相應(yīng)的面表。在開啟MMU后，kernel指并不馬上將PC值指向start_kernl，而是要做一些C語(yǔ)言運(yùn)行期的設(shè)置，如堆棧，重定義等工作后才跳到start_kernel去執(zhí)行。在此過(guò)程中，PC值還是物理地址，因此還需要為這段內(nèi)存空間建立va = pa的內(nèi)存映射關(guān)系。當(dāng)然，本函數(shù)建立的所有頁(yè)表都會(huì)在將來(lái)paging_init銷毀再重建，這是臨時(shí)過(guò)度性的映射關(guān)系和頁(yè)表。

在介紹__create_table_pages前，先認(rèn)識(shí)一個(gè)macro pgtbl，它將KERNL_RAM_PADDR – 0x4000的值賦給rd寄存器，從下面的使用中可以看它，該值是頁(yè)表在物理內(nèi)存的基礎(chǔ)，也即頁(yè)表放在kernel開始地址下的16K的地方。

[cpp]view plaincopyprint?
  3. .macropgtbl,rd
  5. ldrrd,=(KERNEL_RAM_PADDR-0x4000)
  7. .endm


[cpp]view plaincopyprint?
  1. /*
  2. *Setuptheinitialpagetables.Weonlysetupthebarest
  3. *amountwhicharerequiredtogetthekernelrunning,which
  4. *generallymeansmappinginthekernelcode.
  5. *
  6. *r8=machinfo
  7. *r9=cpuid
  8. *r10=procinfo
  9. *
  10. *Returns:
  11. *r0,r3,r6,r7corrupted
  12. *r4=physicalpagetableaddress
  13. */
  14. __create_page_tables:
  15. /*r4=KERNEL_RAM_PADDR–0x4000=0x30004000
  16. *后面的C代碼中的swapper_pg_dir變量，它的值也指向0x30004000
  17. *內(nèi)存地址，不過(guò)它的值是虛擬內(nèi)存地址，即0xc0004000
  18. */
  19. pgtblr4@pagetableaddress
  21. /*將從r4到KERNEL_RAP_PADDR的16K頁(yè)表空間清空。*/
  23. movr0,r4
  24. movr3,#0
  25. addr6,r0,#0x4000
  27. 1:strr3,[r0],#4
  28. strr3,[r0],#4
  29. strr3,[r0],#4
  30. strr3,[r0],#4
  31. teqr0,r6
  32. bne1b
  35. /*還記得r10指向開發(fā)板相應(yīng)的proc_info元素嗎？這里它將的mm_mmuflags值讀到r7中。
  36. *PROCINFO_MM_MMUFLAGS值為8，可對(duì)應(yīng)上面列出來(lái)的__arm920_proc_info結(jié)構(gòu)或你相應(yīng)開發(fā)板結(jié)構(gòu)的值來(lái)查看該mmu_flags值。
  37. *這里的flags就是用于設(shè)置目錄項(xiàng)的flags。查看該mmu_flags的定義，發(fā)現(xiàn)它是要求一級(jí)頁(yè)表是section。
  38. */
  40. ldrr7,[r10,#PROCINFO_MM_MMUFLAGS]@mm_mmuflags
  42. /*
  43. *CreateidentitymappingforfirstMBofkernelto
  44. *caterfortheMMUenable.Thisidentitymapping
  45. *willberemovedbypaging_init().Weuseourcurrentprogram
  46. *countertodeterminecorrespondingsectionbaseaddress.
  47. */
  49. /*r3=((pc>>20)<<20)|r7，即取PC以1M向下對(duì)齊的地址。R6=pc>>20也即r6=0x300(pgd_idx)，
  50. *即PC對(duì)所有1M內(nèi)存空間，在頁(yè)表中的下標(biāo)。
  51. *R7值表明該目錄項(xiàng)是section，即它映射的大小是1M。故剛好一個(gè)目錄項(xiàng)就可以映射kernel上的1M空間。
  52. *這個(gè)暫時(shí)的va=pa映射只建立1M大小內(nèi)存的，而不需要建立整個(gè)kernel鏡像范圍的映射。
  53. *因?yàn)檫@個(gè)va=pa的映射只有當(dāng)前匯編語(yǔ)言才使用，一量跳進(jìn)start_kernl后，這將不會(huì)用到了。而匯編代碼在鏈接時(shí)，
  54. *已將它安排到代碼段的最前面了。
  56. movr6,pc,lsr#20@startofkernelsection
  57. orrr3,r7,r6,lsl#20@flags+kernelbase
  59. /*將目錄內(nèi)空寫到頁(yè)表相應(yīng)位置，即((uint32_t*)r4)[pgd_idx]=r3*/
  61. strr3,[r4,r6,lsl#2]@identitymapping
  64. /*上面代碼段為[pc&(~0xfffff),(pc+0xfffff)&(~0xfffff)]的物理內(nèi)存空間建立了va=pa的映射關(guān)系。*/
  66. /*下面為kernel鏡像所占有空間，即KERNL_START到KERNEL_END建立內(nèi)存映射，
  67. *映射關(guān)系為：va=pa–PHYS+PAGR_OFFSET。注意，這里的KENEL_START是kernel空間開始的虛擬地址。
  68. *這里的目錄表項(xiàng)同樣是section，即一個(gè)項(xiàng)映射1M的內(nèi)存。
  69. */
  72. /*KERNEL_START=PAGE_OFFSET+TEXT_OFFSET，
  73. *r0=((uint32_t*)(r4))[(KERNEL_START&0xff000000)>>20]，
  74. *即r0指向KERNEL_START&0xff000000(即kernel以16M向下對(duì)齊的)虛擬地址，所在項(xiàng)表目錄中的位置。
  76. addr0,r4,#(KERNEL_START&0xff000000)>>18
  78. /*r0=((uint32_t*)r0)[(KERNEL_START&0x00f00000)>>20]
  79. *執(zhí)行前r0指向kernel以16M向下對(duì)齊的虛執(zhí)地址，而這里再加上KERNEL_START未以16M向?qū)R部分的偏移量。
  80. *將原來(lái)r3的值寫到頁(yè)表目錄中。R3的值就是之前已建立好va=pa映射的那個(gè)PA值。
  81. */
  83. strr3,[r0,#(KERNEL_START&0x00f00000)>>18]!
  85. /*r6為kernel鏡像的尾部虛擬地址。*/
  87. ldrr6,=(KERNEL_END-1)
  89. /*指向下一個(gè)即將要填寫的目錄項(xiàng)*/
  91. addr0,r0,#4
  93. /*r6指向KERNEL_END-1虛擬地址所在的目錄表項(xiàng)的位置*/
  95. addr6,r4,r6,lsr#18
  96. 1:cmpr0,r6
  98. /*每填一個(gè)目錄項(xiàng)，后一個(gè)比前一個(gè)所指向的物理地址大1M。*/
  99. addr3,r3,#1<<20
  100. strlsr3,[r0],#4
  101. bls1b
  103. #ifdefCONFIG_XIP_KERNEL
  104. /*忽略，不分析這種情況*/
  105. #endif
  107. /*通常kernel的啟動(dòng)參數(shù)由bootloader放到了物理內(nèi)存的第1個(gè)M上，所以需要為RAM上的第1個(gè)M建立映射。
  108. *上面已為PHYS_OFFSET+TEXT_OFFSET建立了映射，如果TEXT_OFFSET小于0x00100000的話，
  109. *上面代碼應(yīng)該也為SDRAM的第一個(gè)M建立了映射，但如果大于0x0010000則不會(huì)。
  110. *所以這里無(wú)論如何均為SDRAM的第一個(gè)M建立映射（不知分析對(duì)否，還請(qǐng)指正）。
  111. */
  112. addr0,r4,#PAGE_OFFSET>>18
  113. orrr6,r7,#(PHYS_OFFSET&0xff000000)
  114. .if(PHYS_OFFSET&0x00f00000)
  115. orrr6,r6,#(PHYS_OFFSET&0x00f00000)
  116. .endif
  117. strr6,[r0]
  119. #ifdefCONFIG_DEBUG_LL
  120. /*略去*/
  121. #ifdefined(CONFIG_ARCH_NETWINDER)||defined(CONFIG_ARCH_CATS)
  122. /*略去*/
  123. #endif
  125. #ifdefCONFIG_ARCH_RPC
  126. /*略去*/
  127. #endif
  129. #endif
  131. movpc,lr
  132. ENDPROC(__create_page_tables)

一口氣將__create_pages_table分析完，但里涉及的代碼還是需要細(xì)細(xì)品讀。尤其是右移20位和18位兩個(gè)地方與頁(yè)表目錄項(xiàng)的地址關(guān)系比較復(fù)雜。執(zhí)行完該函數(shù)后，虛擬內(nèi)存和物理內(nèi)存的映射關(guān)系如下圖所示：

6. 開啟MMU

看完頁(yè)表的建立，想必開啟MMU的代碼也是小菜一碟吧。此函數(shù)的主要功能是將頁(yè)表的基址加到cp15中的面表指針寄存器，同時(shí)設(shè)置域訪問(wèn)(domain access)寄存器。

[cpp]view plaincopyprint?
  1. /*
  2. *SetupcommonbitsbeforefinallyenablingtheMMU.Essentially
  3. *thisisjustloadingthepagetablepointeranddomainaccess
  4. *registers.
  5. */
  6. __enable_mmu:
  7. /*這里設(shè)置是否為非對(duì)齊內(nèi)存訪問(wèn)產(chǎn)生異常*/
  8. #ifdefCONFIG_ALIGNMENT_TRAP
  9. orrr0,r0,#CR_A
  10. #else
  11. bicr0,r0,#CR_A
  12. #endif
  13. /*是否禁用數(shù)據(jù)緩存功能*/
  14. #ifdefCONFIG_CPU_DCACHE_DISABLE
  15. bicr0,r0,#CR_C
  16. #endif
  17. /*是否禁用CPU_BPREDICT?，不是很清楚此選項(xiàng)*/
  18. #ifdefCONFIG_CPU_BPREDICT_DISABLE
  19. bicr0,r0,#CR_Z
  20. #endif
  21. /*是否禁用指令緩存功能*/
  22. #ifdefCONFIG_CPU_ICACHE_DISABLE
  23. bicr0,r0,#CR_I
  24. #endif
  26. /*設(shè)置域訪問(wèn)寄存器的值。這里設(shè)置每個(gè)domain的屬性是否上面建立的頁(yè)表中，
  27. *每個(gè)目錄項(xiàng)的damon值一起進(jìn)行訪問(wèn)控制檢查。具體情況請(qǐng)參考ARM處理器手冊(cè)。
  28. */
  30. movr5,#(domain_val(DOMAIN_USER,DOMAIN_MANAGER)|
  31. domain_val(DOMAIN_KERNEL,DOMAIN_MANAGER)|
  32. domain_val(DOMAIN_TABLE,DOMAIN_MANAGER)|
  33. domain_val(DOMAIN_IO,DOMAIN_CLIENT))
  34. mcrp15,0,r5,c3,c0,0@loaddomainaccessregister
  35. mcrp15,0,r4,c2,c0,0@loadpagetablepointer
  36. b__turn_mmu_on
  37. ENDPROC(__enable_mmu)
  39. /*
  40. *EnabletheMMU.Thiscompletelychangesthestructureofthevisible
  41. *memoryspace.Youwillnotbeabletotraceexecutionthroughthis.
  42. *Ifyouhaveanenquiryaboutthis,*please*checkthelinux-arm-kernel
  43. *mailinglistarchivesBEFOREsendinganotherposttothelist.
  44. *
  45. *r0=cp#15controlregister
  46. *r13=*virtual*addresstojumptouponcompletion
  47. *
  48. *otherregistersdependonthefunctioncalleduponcompletion
  49. */
  51. .align5
  52. __turn_mmu_on:
  53. movr0,r0
  55. /*將r0的值寫到控制寄存器中。這里，終于開啟MMU功能了。
  56. *查閱手冊(cè)說(shuō)控制寄存器的0位置1表示開啟MMU，但這里r0的第0是多少呢（還請(qǐng)大家指正）
  57. */
  59. mcrp15,0,r0,c1,c0,0@writecontrolreg
  60. mrcp15,0,r3,c0,c0,0@readidreg
  62. /*這里的兩個(gè)mov似乎是否流水線有關(guān)的，開啟MMU語(yǔ)句后面幾條是不能進(jìn)行內(nèi)存尋址的。但仍未搞明白具體東西的。*/
  63. movr3,r3
  64. movr3,r3
  66. /*轉(zhuǎn)跳到r13的函數(shù)中去，r13為__mmap_switched函數(shù)的虛擬地址，
  67. *從stext函數(shù)的未尾可以找到它的賦值。故從此開始pc的值就真正在內(nèi)存的虛擬地址空間了。
  68. */
  70. movpc,r13
  71. ENDPROC(__turn_mmu_on)

7．__mmap_switched函數(shù)

__mmap_switched函數(shù)專用來(lái)設(shè)置C語(yǔ)言的執(zhí)行環(huán)境，比如重定位工作，堆棧，以及BSS段的清零。

__switch_data變量先定義了一系里面處量的數(shù)據(jù)，如重定位和數(shù)據(jù)段的地址，BSS段的地址，pocessor_id和__mach_arch_type變量的地址等。

[cpp]view plaincopyprint?
  1. .type__switch_data,%object
  2. __switch_data:
  3. .long__mmap_switched
  4. .long__data_loc@r4
  5. .long_data@r5
  6. .long__bss_start@r6
  7. .long_end@r7
  8. .longprocessor_id@r4
  9. .long__machine_arch_type@r5
  10. .long__atags_pointer@r6
  11. .longcr_alignment@r7
  12. .longinit_thread_union+THREAD_START_SP@sp
  14. /*
  15. *ThefollowingfragmentofcodeisexecutedwiththeMMUoninMMUmode,
  16. *andusesabsoluteaddresses;thisisnotpositionindependent.
  17. *
  18. *r0=cp#15controlregister
  19. *r1=machineID
  20. *r2=atagspointer
  21. *r9=processorID
  22. */
  23. __mmap_switched:
  24. adrr3,__switch_data+4
  25. /*r4=__data_loc,r5=_data,r6=_bss_start,r7=_end*/
  26. ldmiar3!,{r4,r5,r6,r7}
  28. /*下面這段代碼類似于這段C代碼,即將整個(gè)數(shù)據(jù)段從__data_loc拷貝到_data段。
  29. *if(__data_loc==_data||_data!=_bass_start)
  30. *memcpy(_data,__data_loc,_bss_start-_data);
  31. */
  33. cmpr4,r5@Copydatasegmentifneeded
  34. 1:cmpner5,r6
  35. ldrnefp,[r4],#4
  36. strnefp,[r5],#4
  37. bne1b
  39. /*將BSS段，也即從_bss_start到_end的內(nèi)存清零。*/
  41. movfp,#0@ClearBSS(andzerofp)
  42. 1:cmpr6,r7
  43. strccfp,[r6],#4
  44. bcc1b
  46. /*r4=processor_id,
  47. *r5=__machine_arch_type
  48. *r6=__atags_pointer
  49. *r7=cr_alignment
  50. *sp=init_thread_union+THREAD_START_SP
  51. *為什么將棧頂指針設(shè)置為init_thread_union+THREAD_START_SP
  52. *init_head_union變量是一個(gè)大小為THREAD_SIZE的union，它在編譯時(shí)，放到數(shù)據(jù)段的前面。
  53. *初步估計(jì)這塊空間是內(nèi)核堆棧。故在跳入C語(yǔ)言代碼時(shí)，它SP的值設(shè)置為init_thread_union+THREAD_START_SP。
  54. *注意THREAD_START_SP定義為THREAD_SIZE–8，中間為什么留出8個(gè)字節(jié)呢？是與ARM的堆棧操作有關(guān)嗎？還有用專向start_kernel函數(shù)傳遞參數(shù)？
  55. */
  57. ldmiar3,{r4,r5,r6,r7,sp}
  58. strr9,[r4]@SaveprocessorID
  59. strr1,[r5]@Savemachinetype
  60. strr2,[r6]@Saveatagspointer
  61. bicr4,r0,#CR_A@ClearAbit
  63. /*cr_alignment變量的后面接著放置cr_no_alignment,
  64. *r0為打開alignment檢測(cè)時(shí)，控制寄存器的值，而r4為關(guān)閉時(shí)的值,
  65. *這里分將將打開和關(guān)閉alignment檢查的控制寄存器的值寫到
  66. *cr_alignment和cr_no_alignement變量中。
  67. */
  69. stmiar7,{r0,r4}@Savecontrolregistervalues
  71. /*跳到start_kernel函數(shù)，此函數(shù)代碼用純C來(lái)實(shí)現(xiàn)，它會(huì)調(diào)用各個(gè)平臺(tái)的相關(guān)初始化函數(shù)，
  72. *來(lái)實(shí)現(xiàn)不同平臺(tái)的初始化工作。至此，armlinux的啟動(dòng)工作完成。
  73. */
  75. bstart_kernel
  76. ENDPROC(__mmap_switched)

全文完, by linyt

關(guān)鍵詞： armlinux啟動(dòng)過(guò)

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