嵌入式系统 Boot Loader 技术内幕(2)

射情况的简单而有效的算法：

/* 数组初始化 */ for(i = 0; i < NUM_MEM_AREAS; i++) memory_map.used = 0; /* first write a 0 to all memory locations */ for(addr = MEM_START; addr < MEM_END; addr += PAGE_SIZE) * (u32 *)addr = 0; for(i = 0, addr = MEM_START; addr < MEM_END; addr += PAGE_SIZE) { /* * 检测从基地址 MEM_START+i*PAGE_SIZE 开始,大小为 * PAGE_SIZE 的地址空间是否是有效的RAM地址空间。 */ 调用3.1.2节中的算法test_mempage()； if ( current memory page isnot a valid ram page) { /* no RAM here */ if(memory_map.used ) i++; continue; } /* * 当前页已经是一个被映射到 RAM 的有效地址范围 * 但是还要看看当前页是否只是 4GB 地址空间中某个地址页的别名？ */ if(* (u32 *)addr != 0) { /* alias? */ /* 这个内存页是 4GB 地址空间中某个地址页的别名 */ if ( memory_map.used ) i++; continue; } /* * 当前页已经是一个被映射到 RAM 的有效地址范围 * 而且它也不是 4GB 地址空间中某个地址页的别名。 */ if (memory_map.used == 0) { memory_map.start = addr; memory_map.size = PAGE_SIZE; memory_map.used = 1; } else { memory_map.size += PAGE_SIZE; } } /* end of for (…) */

在用上述算法检测完系统的内存映射情况后，Boot Loader 也可以将内存映射的详细信息打印到串口。

3.2.3 加载内核映像和根文件系统映像

(1) 规划内存占用的布局

这里包括两个方面：(1)内核映像所占用的内存范围；（2）根文件系统所占用的内存范围。在规划内存占用的布局时，主要考虑基地址和映像的大小两个方面。

对于内核映像，一般将其拷贝到从(MEM_START＋0x8000) 这个基地址开始的大约1MB大小的内存范围内(嵌入式 Linux 的内核一般都不操过 1MB)。为什么要把从 MEM_START 到 MEM_START＋0x8000 这段 32KB 大小的内存空出来呢？这是因为 Linux 内核要在这段内存中放置一些全局数据结构，如：启动参数和内核页表等信息。

而对于根文件系统映像，则一般将其拷贝到 MEM_START+0x0010,0000 开始的地方。如果用 Ramdisk 作为根文件系统映像，则其解压后的大小一般是1MB。

（2）从 Flash 上拷贝

由于像 ARM 这样的嵌入式 CPU 通常都是在统一的内存地址空间中寻址 Flash 等固态存储设备的，因此从 Flash 上读取数据与从 RAM 单元中读取数据并没有什么不同。用一个简单的循环就可以完成从 Flash 设备上拷贝映像的工作：

while(count) { *dest++ = *src++; /* they are all aligned with word boundary */ count -= 4; /* byte number */ };

3.2.4 设置内核的启动参数

应该说，在将内核映像和根文件系统映像拷贝到 RAM 空间中后，就可以准备启动 Linux 内核了。但是在调用内核之前，应该作一步准备工作，即：设置 Linux 内核的启动参数。

Linux 2.4.x 以后的内核都期望以标记列表(tagged list)的形式来传递启动参数。启动参数标记列表以标记 ATAG_CORE 开始，以标记 ATAG_NONE 结束。每个标记由标识被传递参数的 tag_header 结构以及随后的参数值数据结构来组成。数据结构 tag 和 tag_header 定义在 Linux 内核源码的include/asm/setup.h 头文件中：

/* The list ends with an ATAG_NONE node. */ #define ATAG_NONE 0x00000000 struct tag_header { u32 size; /* 注意，这里size是字数为单位的 */ u32 tag; }; …… struct tag { struct tag_header hdr; union { struct tag_core core; struct tag_mem32 mem; struct tag_videotext videotext; struct tag_ramdisk ramdisk; struct tag_initrd initrd; struct tag_serialnr serialnr; struct tag_revision revision; struct tag_videolfb videolfb; struct tag_cmdline cmdline; /* * Acorn specific */ struct tag_acorn acorn; /* * DC21285 specific */ struct tag_memclk memclk; } u; };

在嵌入式 Linux 系统中，通常需要由 Boot Loader 设置的常见启动参数有：ATAG_CORE、ATAG_MEM、ATAG_CMDLINE、ATAG_RAMDISK、ATAG_INITRD等。

比如，设置 ATAG_CORE 的代码如下：

params = (struct tag *)BOOT_PARAMS; params->hdr.tag = ATAG_CORE; params->hdr.size = tag_size(tag_core); params->u.core.flags = 0; params->u.core.pagesize = 0; params->u.core.rootdev = 0; params = tag_next(params);

其中，BOOT_PARAMS 表示内核启动参数在内存中的起始基地址，指针 params 是一个 struct