arm linux 啟動之一：匯編啟動到start_kernel

一、arm linux的引導(dǎo)

uboot在引導(dǎo)arm linux（uImage鏡像）到SDRAM之后，通過bootm命令對uImage鏡像的64個字節(jié)頭進(jìn)行解釋，獲取linux的entry入口地址，并賦值給theKernel函數(shù)指針（一般該值是0x38），并將uboot的環(huán)境變量參數(shù)（如平臺的內(nèi)存塊區(qū)域信息、linux啟動命令信息bootargs等）按linux要求的tags形式放置在0x30100起始的地方。接著關(guān)掉MMU，清除icache，dcache，最后通過該函數(shù)將控制權(quán)交給arm linux：

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

其中，machid是平臺的id，其需要與arch/arm/tools/mach_types 中定義的機(jī)器ID一致，否則無法啟動。bd->bi_boot_params即0x30100，描述了linux啟動所需要的信息。

二、arm linux啟動的第一部分

該部分是體系相關(guān)的匯編部分，代碼位于archarmkernelhead.S，入口是ENTRY(stext)，其主要完成的工作包括：

1) 設(shè)置當(dāng)前arm工作模式是svc mode，關(guān)中斷

2）__lookup_processor_type獲取對應(yīng)的CPU信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)地址，主要是arm v7架構(gòu)相關(guān)的信息，如MMU，cache標(biāo)志值等，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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支持各種CPU體系架構(gòu)，其描述在.proc.info.init 段，對應(yīng)S5PV210即archarmmmproc-v7.S,lookup_processor_type先通過協(xié)處理器CP15讀出CPU ID并跟cpu_val比較，匹配即可得到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)地址。該地址是鏈接到虛擬地址，而此時MMU是關(guān)閉的，需要將該地址轉(zhuǎn)為物理地址訪問。

3）__lookup_machine_type獲取對應(yīng)平臺機(jī)器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)地址，主要是平臺板子相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，如內(nèi)存起始地址和大小，中斷和timer初始化函數(shù)等，如下：

struct machine_desc {

unsigned intnr; /* 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支持各種平臺板子，其描述在.arch.info.init 段，對應(yīng)S5PV210即archarmmach-s5pv210mach-smdkv210.c。UBOOT的machid即用于搜索匹配nr，以取到機(jī)器信息。

4）檢查uboot傳遞過來的tags是否符合標(biāo)準(zhǔn)，并檢測machine數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的boot_params的值是否等于theKernel傳遞過來的第三個參數(shù)（0x30100）

5）create_page_tables 創(chuàng)建臨時頁表，均是以1M為單位進(jìn)行映射，所以4G空間需要16K，從0x34到0X38。共映射三個部分：

i. linux內(nèi)核鏡像空間的映射（0xc8***開始的內(nèi)核空間映射到0x38***）

ii. 創(chuàng)建頁表到開啟mmu之間還有一段代碼需要運行，因為還需要為linux啟動的初始1M空間創(chuàng)建一段直接映射，此時還是0X38+的地址運行，所以映射是0X38+映射到0X38+

iii. uboot傳遞過來的tags參數(shù)也需要進(jìn)行映射(虛擬0XC**映射到0X3**），以進(jìn)行訪問。

6）ldr r13, __switch_data，將__switch_data數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的地址入棧。

7）add pc,r10, #PROCINFO_INITFUNC，即將PC改到archarmmmproc-v7.S的__v7_setup去執(zhí)行，跳轉(zhuǎn)前將__enable_mmu放到lr，即__v7_setup執(zhí)行完就返回到__enable_mmu。__v7_setup主要是CPU體系相關(guān)的初始化，如icache，dcache等。

8）__enable_mmu打開MMU，cache等，最后將r13出棧，取出arch/arm/kernel/head-common.S的__switch_data的第一個內(nèi)容__mmap_switched函數(shù)，并賦給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等相關(guān)段，保存相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)地址到相關(guān)變量。設(shè)置以后系統(tǒng)啟動init進(jìn)程的?？臻g。

10）b start_kernel 跳轉(zhuǎn)到linux啟動的第二部分，為C語言編寫。