Arm linux 内核移植及系统初始化过程分析

本文主要介绍内核移植过程中涉及文件的分布及其用途，以及简单介绍系统的初始化过程。整个arm linux内核的启动可分为三个阶段：第一阶段主要是进行cpu和体系结构的检查、cpu本身的初始化以及页表的建立等；第二阶段主要是对系统中的一些基础设施进行初始化；最后则是更高层次的初始化，如根设备和外部设备的初始化。了解系统的初始化过程，有益于更好地移植内核。

1. 内核移植2. 涉及文件分布介绍
2.1. 内核移植2.2. 涉及的头文件
/linux-2.6.18.8/include
[root@localhost include]# tree -L 1
.
|-- Kbuild
|-- acpi
|-- asm -> asm-arm
|-- asm-alpha
|-- asm-arm ------------------------------->(1)
|-- asm-sparc
|-- asm-sparc64
|-- config
|-- keys
|-- linux ------------------------------->(2)
|-- math-emu
|-- media
|-- mtd
|-- net
|-- pcmcia
|-- rdma
|-- rxrpc
|-- scsi
|-- sound
`-- video

内核移植过程中涉及到的头文件包括处理器相关的头文件(1)和处理器无关的头文件(2)。

2.3. 内核移植2.4. 涉及的源文件
/linux-2.6.18.8/arch/arm
[root@localhost arm]# tree -L 1
.
|-- Kconfig
|-- Kconfig-nommu
|-- Kconfig.debug
|-- Makefile
|-- boot ------------------------------->(2)
|-- common
|-- configs
|-- kernel ------------------------------->(3)
|-- lib
|-- mach-at91rm9200
……
|-- mach-omap1
|-- mach-omap2
|-- mach-realview
|-- mach-rpc
|-- mach-s3c2410 ------------------------------->(4)
|-- mach-sa1100
|-- mach-versatile
|-- mm ------------------------------->(5)
|-- nwfpe
|-- oprofile
|-- plat-omap
|-- tools ------------------------------->(1)
`-- vfp

(1)
/linux-2.6.18.8/arch/arm/tools
[root@localhost tools]# tree -L 1
.
|-- Makefile
|-- gen-mach-types
`-- mach-types

Mach-types 文件定义了不同系统平台的系统平台号。移植linux内核到新的平台上需要对新的平台登记系统平台号。

Mach-types文件格式如下：
# machine_is_xxx CONFIG_xxxx MACH_TYPE_xxx number
s3c2410 ARCH_S3C2410 S3C2410 182
smdk2410 ARCH_SMDK2410 SMDK2410 193

之所以需要这些信息，是因为脚本文件linux/arch/arm/tools/gen-mach-types需要linux/arch/tools/mach-types来产生linux/include/asm-arm/mach-types.h文件，该文件中设置了一些宏定义，需要这些宏定义来为目标系统选择合适的代码。

(2)
linux-2.6.18.8/arch/arm/boot/compressed
[root@localhost compressed]# tree -L 1
.
|-- Makefile
|-- Makefile.debug
|-- big-endian.S
|-- head-at91rm9200.S
|-- head.S
|-- ll_char_wr.S
|-- misc.c
|-- ofw-shark.c
|-- piggy.S
`-- vmlinux.lds.in

Head.s 是内核映像的入口代码，是自引导程序。自引导程序包含一些初始化程序，这些程序都是体系结构相关的。在对系统作完初始化设置工作后，调用misc.c文件中的decompress_kernel()函数解压缩内核映像到指定的位置，然后跳转到kernel的入口地址。

Vmlinux.lds.in用来生成内核映像的内存配置文件。

(3)
linux-2.6.18.8/arch/arm/kernel
[root@localhost kernel]# tree -L 1
.
|-- Makefile
|-- apm.c
|-- armksyms.c
|-- arthur.c
|-- asm-offsets.c
|-- bios32.c
|-- calls.S
|-- dma.c
|-- ecard.c
|-- entry-armv.S
|-- entry-common.S
|-- entry-header.S
|-- fiq.c
|-- head-common.S
|-- head-nommu.S
|-- head.S
|-- init_task.c
|-- io.c
|-- irq.c
|-- isa.c
|-- module.c
|-- process.c
|-- ptrace.c
|-- ptrace.h
|-- semaphore.c
|-- setup.c
|-- smp.c
|-- sys_arm.c
|-- time.c
|-- traps.c
`-- vmlinux.lds.S

内核入口处也是由一段汇编语言实现的，由head.s和head-common.s两个文件组成。
Head.s 是内核的入口文件， 在head.s的末尾处 #include "head-common.S"。 经过一系列的初始化后，跳转到linux-2.6.18.8/init/main.c中的start_kernel()函数中，开始内核的基本初始化过程。

/linux-2.6.18.8/init
[root@localhost init]# tree
.
|-- Kconfig
|-- Makefile
|-- calibrate.c
|-- do_mounts.c
|-- do_mounts.h
|-- do_mounts_initrd.c
|-- do_mounts_md.c
|-- do_mounts_rd.c
|-- initramfs.c
|-- main.c
`-- version.c

(4)
/linux-2.6.18.8/arch/arm/mach-s3c2410
[root@localhost mach-s3c2410]# tree -L 1
.
|-- Kconfig
|-- Makefile
|-- Makefile.boot
|-- bast-irq.c
|-- bast.h
|-- clock.c
|-- clock.h
|-- common-smdk.c
|-- common-smdk.h
|-- cpu.c
|-- cpu.h
|-- devs.c
|-- devs.h
|-- dma.c
|-- gpio.c
|-- irq.c
|-- irq.h
|-- mach-anubis.c
|-- mach-smdk2410.c
|-- pm-simtec.c
|-- pm.c
|-- pm.h
|-- s3c2400-gpio.c
|-- s3c2400.h
|-- s3c2410-clock.c
|-- s3c2410-gpio.c
|-- s3c2410.c
|-- s3c2410.h
|-- sleep.S
|-- time.c
|-- usb-simtec.c
`-- usb-simtec.h