ARM Linux从入口到Start_kernel代码分析 - (1)

1. Boot loader在跳转到kernel之前，必须完成

(1). CPU必须处于SVC(supervisor)模式,并且IRQ和FIQ中断都是禁止的;
(2). MMU(内存管理单元)必须是关闭的, 此时虚拟地址对物理地址;
(3). 数据cache(Data cache)必须是关闭的
(4). 指令cache(Instruction cache)可以是打开的,也可以是关闭的,这个没有强制要求;
(5). CPU 通用寄存器0 (r0)必须是 0;
(6). CPU 通用寄存器1 (r1)必须是 ARM Linux machine type (关于machine type, 我们后面会有讲解)
(7). CPU 通用寄存器2 (r2) 必须是 kernel parameter list 的物理地址

(parameter list 是由boot loader传递给kernel,用来描述设备信息属性的列表,详细内容可参考"Booting ARM Linux"文档).

2. 几个重要的宏

宏 位置 默认值 说明
KERNEL_RAM_ADDR arch/arm/kernel/head.S +26 0xc0008000 kernel在RAM中的的虚拟地址
PAGE_OFFSETinclude/asm-arm/memeory.h +50 0xc0000000 内核空间的起始虚拟地址
TEXT_OFFSET arch/arm/Makefile +137 0x00008000 内核相对于存储空间的偏移
TEXTADDR arch/arm/kernel/head.S +49 0xc0008000 kernel的起始虚拟地址
PHYS_OFFSETinclude/asm-arm/arch-xxx/memory.h 平台相关 RAM的起始物理地址

3. 代码分析

下面我们将arm linux boot的主要代码列出来进行一个概括的介绍,然后,我们会逐个的进行详细的讲解.

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

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行是确保kernel运行在SVC模式下,并且IRQ和FIRQ中断已经关闭,这样做是很谨慎的.

arm linux boot的主线可以概括为以下几个步骤:
1. 确定 processor type (75 - 78行)
2. 确定 machine type (79 - 81行)
3. 创建页表 (82行)
4. 调用平台特定的__cpu_flush函数 (在struct proc_info_list中) (94 行)
5. 开启mmu (93行)
6. 切换数据 (91行)

最终跳转到start_kernel (在__switch_data的结束的时候,调用了 b start_kernel)

下面,我们按照这个主线,逐步的分析Code.