ARM Linux從入口到Start_kernel代碼分析 - (1)

1. Boot loader在跳轉(zhuǎn)到kernel之前，必須完成

(1). CPU必須處于SVC(supervisor)模式,并且IRQ和FIQ中斷都是禁止的;
(2). MMU(內(nèi)存管理單元)必須是關(guān)閉的, 此時(shí)虛擬地址對(duì)物理地址;
(3). 數(shù)據(jù)cache(Data cache)必須是關(guān)閉的
(4). 指令cache(Instruction cache)可以是打開的,也可以是關(guān)閉的,這個(gè)沒(méi)有強(qiáng)制要求;
(5). CPU 通用寄存器0 (r0)必須是 0;
(6). CPU 通用寄存器1 (r1)必須是 ARM Linux machine type (關(guān)于machine type, 我們后面會(huì)有講解)
(7). CPU 通用寄存器2 (r2) 必須是 kernel parameter list 的物理地址

(parameter list 是由boot loader傳遞給kernel,用來(lái)描述設(shè)備信息屬性的列表,詳細(xì)內(nèi)容可參考"Booting ARM Linux"文檔).

2. 幾個(gè)重要的宏

宏 位置 默認(rèn)值 說(shuō)明
KERNEL_RAM_ADDR arch/arm/kernel/head.S +26 0xc0008000 kernel在RAM中的的虛擬地址
PAGE_OFFSETinclude/asm-arm/memeory.h +50 0xc0000000 內(nèi)核空間的起始虛擬地址
TEXT_OFFSET arch/arm/Makefile +137 0x00008000 內(nèi)核相對(duì)于存儲(chǔ)空間的偏移
TEXTADDR arch/arm/kernel/head.S +49 0xc0008000 kernel的起始虛擬地址
PHYS_OFFSETinclude/asm-arm/arch-xxx/memory.h 平臺(tái)相關(guān) RAM的起始物理地址

3. 代碼分析

下面我們將arm linux boot的主要代碼列出來(lái)進(jìn)行一個(gè)概括的介紹,然后,我們會(huì)逐個(gè)的進(jìn)行詳細(xì)的講解.

在arch/arm/kernel/head.S中 72 - 94 行,是arm linux boot的主代碼:

00072: ENTRY(stext)
00073: msr cpsr_c, #PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE @ ensure svc mode
00074: @ and irqs disabled
00075: mrc p15, 0, r9, c0, c0 @get processor id
00076: bl __lookup_processor_type @ r5=procinfo r9=cpuid
00077: movs r10, r5 @ invalid processor (r5=0)?
00078: beq __error_p @ yes, error p
00079: bl __lookup_machine_type@ r5=machinfo
00080: movs r8, r5 @ invalid machine (r5=0)?
00081: beq __error_a @ yes, error a
00082: bl __create_page_tables
00083:
00084:
00091: ldr r13, __switch_data @ address to jump to after
00092: @ mmu has been enabled
00093: adr lr, __enable_mmu @ return (PIC) address
00094: add pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC
其中,73行是確保kernel運(yùn)行在SVC模式下,并且IRQ和FIRQ中斷已經(jīng)關(guān)閉,這樣做是很謹(jǐn)慎的.

arm linux boot的主線可以概括為以下幾個(gè)步驟:
1. 確定 processor type (75 - 78行)
2. 確定 machine type (79 - 81行)
3. 創(chuàng)建頁(yè)表 (82行)
4. 調(diào)用平臺(tái)特定的__cpu_flush函數(shù) (在struct proc_info_list中) (94 行)
5. 開啟mmu (93行)
6. 切換數(shù)據(jù) (91行)

最終跳轉(zhuǎn)到start_kernel (在__switch_data的結(jié)束的時(shí)候,調(diào)用了 b start_kernel)

下面,我們按照這個(gè)主線,逐步的分析Code.