• arm linux 启动之一:汇编启动到start_kernel


    描述arm linux启动的概要过程,以S5PV210(Cortex A8)为例,本文描述第一个阶段。

           一、arm linux的引导

           uboot在引导arm linux(uImage镜像)到SDRAM之后,通过bootm命令对uImage镜像的64个字节头进行解释,获取linux的entry入口地址,并赋值给theKernel函数指针(一般该值是0x30008000),并将uboot的环境变量参数(如平台的内存块区域信息、linux启动命令信息bootargs等)按linux要求的tags形式放置在0x30000100起始的地方。接着关掉MMU,清除icache,dcache,最后通过该函数将控制权交给arm linux:

           theKernel (0, machid, bd->bi_boot_params);

           其中,machid是平台的id,其需要与arch/arm/tools/mach_types 中定义的机器ID一致,否则无法启动。 bd->bi_boot_params即0x30000100,描述了linux启动所需要的信息。

           二、arm linux启动的第一部分

           该部分是体系相关的汇编部分,代码位于archarmkernelhead.S,入口是ENTRY(stext),其主要完成的工作包括:

           1) 设置当前arm工作模式是svc mode,关中断

           2)__lookup_processor_type 获取对应的CPU信息数据结构地址,主要是arm v7架构相关的信息,如MMU,cache标志值等,数据结构如下:

     

    struct proc_info_list {

       unsigned int    cpu_val;

       unsigned int    cpu_mask;

       unsigned long     __cpu_mm_mmu_flags;   /* used by head.S */

       unsigned long     __cpu_io_mmu_flags;   /* used by head.S */

       unsigned long     __cpu_flush;    /* used by head.S */

       const char      *arch_name;

       const char      *elf_name;

       unsigned int    elf_hwcap;

       const char      *cpu_name;

       struct processor   *proc;

       struct cpu_tlb_fns *tlb;

       struct cpu_user_fns   *user;

       struct cpu_cache_fns  *cache;

    }; 

           arm linux支持各种CPU体系架构,其描述在.proc.info.init 段,对应S5PV210即archarmmmproc-v7.S, lookup_processor_type先通过协处理器CP15读出CPU ID并跟cpu_val比较,匹配即可得到数据结构地址。该地址是链接到虚拟地址,而此时MMU是关闭的,需要将该地址转为物理地址访问。

             3)__lookup_machine_type获取对应平台机器的数据结构地址,主要是平台板子相关的数据信息,如内存起始地址和大小,中断和timer初始化函数等,如下:          

     

    struct machine_desc {

       unsigned int   nr;      /* architecture number   */

       unsigned int    phys_io; /* start of physicalio  */

       unsigned int    io_pg_offst; /* byte offsetfor io   * page tabe entry */

       const char      *name;  /* architecture name  */

       unsigned long      boot_params; /*tagged list     */

       unsigned int    video_start; /* start of videoRAM */

       unsigned int    video_end;  /* end ofvideo RAM   */

       unsigned int    reserve_lp0 :1; /* never haslp0   */

       unsigned int    reserve_lp1 :1; /* never haslp1   */

       unsigned int    reserve_lp2 :1; /* never haslp2   */

       unsigned int    soft_reboot :1; /* softreboot     */

       void       (*fixup)(struct machine_desc *,   struct tag *, char **,    struct meminfo *);

       void       (*map_io)(void);/* IO mapping function  */

       void       (*init_irq)(void);

       struct sys_timer   *timer;    /* system tick timer  */

       void       (*init_machine)(void);

    };

              arm linux支持各种平台板子,其描述在.arch.info.init 段,对应S5PV210即archarmmach-s5pv210mach-smdkv210.c。UBOOT的machid即用于搜索匹配nr,以取到机器信息。

            4)检查uboot传递过来的tags是否符合标准,并检测machine数据结构的boot_params的值是否等于theKernel传递过来的第三个参数(0x30000100)

            5)create_page_tables 创建临时页表,均是以1M为单位进行映射,所以4G空间需要16K,从0x30004000到0X30008000。共映射三个部分:

                   i. linux内核镜像空间的映射(0xc0008***开始的内核空间映射到0x30008***)

                   ii. 创建页表到开启mmu之间还有一段代码需要运行,因为还需要为linux启动的初始1M空间创建一段直接映射,此时还是0X30008000+的地址运行,所以映射是0X30008000+映射到0X30008000+

                   iii. uboot传递过来的tags参数也需要进行映射(虚拟0XC**映射到0X3**),以进行访问。

            6)ldr r13, __switch_data,将 __switch_data数据结构的地址入栈。

            7)add   pc,r10, #PROCINFO_INITFUNC,即将PC改到archarmmmproc-v7.S的 __v7_setup去执行,跳转前将__enable_mmu放到lr,即 __v7_setup执行完就返回到__enable_mmu。 __v7_setup主要是CPU体系相关的初始化,如icache,dcache等。

            8)__enable_mmu打开MMU,cache等,最后将r13出栈,取出arch/arm/kernel/head-common.S的__switch_data的第一个内容__mmap_switched函数,并赋给PC

     

    __switch_data:

       .long __mmap_switched

       .long__data_loc         @ r4

       .long_data           @ r5

       .long __bss_start        @r6

       .long_end            @ r7

       .long processor_id       @ r4

       .long __machine_arch_type      @ r5

       .long __atags_pointer       @r6

       .long cr_alignment       @ r7

       .long init_thread_union + THREAD_START_SP @ sp

             9)__mmap_switched初始化data,bss等相关段,保存相关的数据结构地址到相关变量。设置以后系统启动init进程的栈空间。

            10)b  start_kernel 跳转到linux启动的第二部分,为C语言编写。

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/yueqian-scut/p/arm-linux-boot-1st.html
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