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Dejun.Liu

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booting (decompressed)

分类： LINUX

2011-11-20 15:28:25

文件linux/arch/arm/boot/compressed/head.S是linux内核启动过程执行的第一个文件。
  .align
start:
  .type start,#function  #function //type指定start这个符号是函数类型
  .rept 8   //重复8次 mov r0, r0，
  mov r0, r0 //空操作，让前面所取指令得以执行。
  .endr

  b 1f  //跳转

/*

魔数0x016f2818是在bootloader中用于判断zImage的存在，

而zImage的判别的magic number为0x016f2818，这个也是内核和bootloader约定好的。

*/
  .word 0x016f2818  
  .word start   
  .word _edata   

////r1和r0中分别存放着由bootloader传递过来的architecture ID和指向标记列表的指针。
1:  mov r7, r1  
  mov r8, r2   

/*

这也标志着u-boot将系统完全的交给了OS，bootloader生命终止。之后会读取

cpsr并判断是否处理器处于supervisor模式——从u-boot进入kernel，系统已经处于SVC32模式；

而利用angel进入则处于user模式，还需要额外两条指令。之后是再次确认中断关闭，并完成cpsr写入

*/

#ifndef __ARM_ARCH_2__
  mrs r2, cpsr  @ get current mode
  tst r2, #3   @ not user?
  bne not_angel
  mov r0, #0x17  //0x17是angel_SWIreason_EnterSVC半主机操作
  swi 0x123456  //0x123456是arm指令集的半主机操作编号
not_angel:
  mrs r2, cpsr  
  orr r2, r2, #0xc0  
  msr cpsr_c, r2 ////这里将cpsr中I、F位分别置“1”，关闭IRQ和FIQ
#else
  teqp pc, #0x0c000003  @ turn off interrupts
#endif

/*

LC0表是链接文件arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds

（这个lds文件是由arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds.in生成的）的各段入口。

ENTRY(_start)
SECTIONS
{
  /DISCARD/ : {
    *(.ARM.exidx*)
    *(.ARM.extab*)
  }

  . = TEXT_START;
  _text = .;

  .text : {

………………

｝

展开如下表：

假定zImage在内存中的初始地址为0x30008000(这个地址由bootloader决定，位置不固定)1、初始状态

linux内核启动过程分析（一） - 尘 - 学习点滴
链接文件arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds中的连接地址都是位置无关的，即都是以0地址为偏移的。
而此时内核已被bootloader搬移到了SDRAM中。链接地址应该加上这个偏移。

 */

  .text

//指令adr是基于PC的值来获取标号LC0 的地址的，由于内核已被搬移，标号LC0的地址不是以地址0为偏移的

//这中间就存在一个固定的地址偏移，在s3c2410中是0x30008000.
  adr r0, LC0  
  ldmia r0, {r1, r2, r3, r4, r5, r6, ip, sp}
  subs r0, r0, r1  //这里获得当前运行地址与链接地址的偏移量，存入r0中为0x30008000.

 //如果不需要重定位，即内核没有进行过搬移，就跳转。如果内核代码是存于NANDflash中的

//是需要搬移的。
  beq not_relocated 

  add r5, r5, r0 //修改内核映像基地址此时r5=0x30008000
  add r6, r6, r0 //修改got表的起始和结束位置
  add ip, ip, r0

#ifndef CONFIG_ZBOOT_ROM
//S3C2410平台是需要一下调整的，将bss段以及堆栈的地址都进行调整
  add r2, r2, r0
  add r3, r3, r0
  add sp, sp, r0

//修改GOT（全局偏移表）表。根据当前的运行地址，修正该表  
1:  ldr r1, [r6, #0]  @ relocate entries in the GOT
  add r1, r1, r0  @ table.  This fixes up the
  str r1, [r6], #4  @ C references.
  cmp r6, ip
  blo 1b
#else

//S3C2410平台不会进入该分支，只对got表中在bss段以外的符号进行重定位
1:  ldr r1, [r6, #0]  @ relocate entries in the GOT
  cmp r1, r2   @ entry < bss_start ||
  cmphs r3, r1   @ _end < entry
  addlo r1, r1, r0  @ table.  This fixes up the
  str r1, [r6], #4  @ C references.
  cmp r6, ip
  blo 1b
#endif

//下面的代码，如果运行当前运行地址和链接地址相等，则不需进行重定位。直接清除bss段

not_relocated: mov r0, #0
1:  str r0, [r2], #4    //清BSS段，所有的arm程序都需要做这些的
  str r0, [r2], #4
  str r0, [r2], #4
  str r0, [r2], #4
  cmp r2, r3
  blo 1b


  bl cache_on  //打开cache

  mov r1, sp   @ malloc space above stack
  add r2, sp, #0x10000 //分配一段解压函数需要的内存缓冲

/*

head.S调用misc.c中的decompress_kernel刚解压完内核后，还没有进行重定位。

linux内核启动过程分析（一） - 尘 - 学习点滴

*/
  cmp r4, r2

//r4为内核执行地址，此时为0X30008000，r2此时为用户栈定，即解压函数所需内存缓冲的开始处，

//显然r4 < r2所以不会跳转。
  bhs wont_overwrite 
  sub r3, sp, r5  //r5是内核映像的开始地址0X30008000，sp为用户栈的栈顶，他们之差就是映像大小。

//将这个大小值乘以4，因为映像解压后不会超过解压前的4倍大小。

//r4为解压后内核开始地址，此时为0X30008000，r5为解压前映存放的开始位置，此时也为0X30008000。

//下面的判断是，看解压后的内核是不是会覆盖未解压的映像。显然是覆盖的，所以是不会跳转的。

  add r0, r4, r3, lsl #2 
  cmp r0, r5
  bls wont_overwrite

  mov r5, r2   //此时r2为解压函数缓冲区的尾部地址。
  mov r0, r5  //r0为映像解压后存放的起始地址，解压后的内核就紧接着存放在解压函数缓冲区的尾部。
  mov r3, r7 //r7中存放的是architecture ID，对于SMDK2410这个值为193；　

/*

解压函数是用C语言实现的在文件arch/arm/boot/compressed/misc.c中。

解压函数的是个参数是有r0~r3传入的。r0~r3的值在上面已初始化，再对照上面表格就很清楚了。

decompress_kernel(ulg output_start, ulg free_mem_ptr_p, ulg free_mem_ptr_end_p,int arch_id)

　 output_start：指解压后内核输出的起始位置，此时它的值参考上面的图表，紧接在解压缓冲区后；

　 free_mem_ptr_p：解压函数需要的内存缓冲开始地址；

 ulg free_mem_ptr_end_p：解压函数需要的内存缓冲结束地址，共64K；

arch_id ：architecture ID，对于SMDK2410这个值为193；　

*/
  bl decompress_kernel

 

//解压完毕后，内核长度返回值存放在r0寄存器里。在内核末尾空出128字节的栈空间用，

//并且使其长度128字节对齐。

  add r0, r0, #127 + 128 
  bic r0, r0, #127  
/*
 * r0     = 解压后内核的长度
 * r1-r3  = 没使用

 * r4     = 内核执行地址
 * r5     = 解压后内核的起始地址，如上面初始化 mov r5, r2

 * r6     = 处理器ID
 * r7     = 体系结构 ID
 * r8     = 标记列表地址

 * r9-r14 = corrupted
 */

/*

上面只是将内核临时解压到了一个位置，下面还要将它重定位到0X30008000处。

标号reloc_start下面有一段重定位内核的程序。为了在内核重定位的过程中不至于将这段用于

重定位的代码给覆盖了，就先将这段用于内核重定位的代码搬到另一个地方，如下表。

linux内核启动过程分析（一） - 尘 - 学习点滴

 */
  add r1, r5, r0   //r1就是解压后内核代码的结束位置，下面就是将这段重定位代码搬移到r1地址处。
  adr r2, reloc_start //重定位代码起始地址
  ldr r3, LC1  //用于内核重定位的代码的长度
  add r3, r2, r3 //重定位代码的结束地址
1:  ldmia r2!, {r9 - r14}  //将这段重定位代码搬移到r1地址处，如上表。
  stmia r1!, {r9 - r14}
  ldmia r2!, {r9 - r14}
  stmia r1!, {r9 - r14}
  cmp r2, r3
  blo 1b
  add sp, r1, #128  //改变堆栈指针位置。

//搬移完成后刷新cache，因为代码地址变化了不能让cache再命中被内核覆盖的老地址。

  bl cache_clean_flush
  add pc, r5, r0  //r0 + r5 就是被搬移后的内核重定位代码的开始位置，reloc_start。下面将会讲到。

 

//如果内核映像没有被bootloader搬移过，上面程序就会跳到此处。

wont_overwrite: mov r0, r4
  mov r3, r7
  bl decompress_kernel
  b call_kernel

//这个表与文件arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S

//这个lds文件是由arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds.in生成的）

  .type LC0, #object  //
LC0:  .word LC0   @ r1
  .word __bss_start  @ r2
  .word _end   @ r3
  .word zreladdr  @ r4
  .word _start   @ r5
  .word _got_start  @ r6
  .word _got_end  @ ip
  .word user_stack+4096  @ sp
LC1:  .word reloc_end - reloc_start
  .size LC0, . - LC0

 

下面是将解压后的内核代码重定位。

linux内核启动过程分析（一） - 尘 - 学习点滴

 //将解压后的内核代码搬到0X30008000处。

  .align 5
reloc_start: add r9, r5, r0  // r0 + r5就是解压后内核代码的结束位置加128字节栈空间。
  sub r9, r9, #128  @ do not copy the stack
  debug_reloc_start
  mov r1, r4 //r4为内核执行地址，即为0X30008000。
1:
  .rept 4  //将解压后的内核搬到r1处，即0X30008000处。

  ldmia r5!, {r0, r2, r3, r10 - r14} @ relocate kernel
  stmia r1!, {r0, r2, r3, r10 - r14}
  .endr

  cmp r5, r9
  blo 1b
  add sp, r1, #128  @ relocate the stack
  debug_reloc_end

//清除并关闭cache，清零r0，将machine ID存入r1，atags指针存入r2，再跳入0x30008000执行真正的内核Image

call_kernel: bl cache_clean_flush
  bl cache_off
  mov r0, #0   @ must be zero
  mov r1, r7   @ restore architecture number
  mov r2, r8   @ restore atags pointer
  mov pc, r4   @ call kernel

 

//内核映像zImage的组成，它是由一个压缩后的内核piggy.o，连接上一段初始化及解压功能的代码

//（head.o misc.o）,组成的。

//此时内核解压已经完成。内核启动要执行的第二个文件就是arch/arm/kernel/head.S文件。



Linux内核源码分析--内核启动之(1)zImage自解压过程（Linux-3.0 ARMv7） (2011-11-15 10:08)
标签:  内存  表  border  寄存器  Linux  分类： Linux内核研究

    研究内核源码和内核运行原理的时候，很总要的一点是要了解内核的初始情况，也就是要了解内核启动过程。我在研究内核的内存管理的时候，想知道内核启动后的页表的放置，页表的初始化等信息，这促使我这次仔细地研究内核的启动代码。


    CPU在bootloader的帮助下将内核载入到了内存中，并开始执行。当然，bootloader必须为zImage做好必要的准备：
 1． CPU 寄存器的设置：R0＝0；
R1＝Machine ID(即Machine Type Number，定义在linux/arch/arm/tools/mach-types)；
R2＝内核启动参数在 RAM 中起始基地址；
 2． CPU 模式：必须禁止中断（IRQs和FIQs）；
CPU 必须 SVC 模式；
 3． Cache 和 MMU 的设置：MMU 必须关闭；
指令 Cache 可以打开也可以关闭；
数据 Cache 必须关闭；

    知道内核zImage生成的朋友一定知道：真正的内核执行映像其实是在编译时生成arch/$(ARCH)/boot/文件夹中的Image文件（bin文件），而zImage其实是将这个可执行文件作为数据段包含在了自身中，而zImage的代码功能就是将这个数据（Image）正确地解压到编译时确定的位置中去，并跳到Image中运行。所以实现bootloader引导的压缩映像zImage的入口是由arch/arm /boot/compressed/vmlinux.lds决定的（这个文件是由vmlinux.lds.in生成的）。所以从vmlinux.lds.in中可以看出压缩映像的入口在哪：

  1. ......
  2. OUTPUT_ARCH(arm)
  3. ENTRY(_start)
  4. SECTIONS
  5. {
  6. /DISCARD/ : {
  7. *(.ARM.exidx*)
  8. *(.ARM.extab*)
  9. /*
  10. * Discard any r/w data - this produces a link error if we have any,
  11. * which is required for PIC decompression. Local data generates
  12. * GOTOFF relocations, which prevents it being relocated independently
  13. * of the text/got segments.
  14. */
  15. *(.data)
  16. }
  18. . = TEXT_START;
  19. _text = .;
  21. .text : {
  22. _start = .;
  23. *(.start)
  24. *(.text)
  25. ......
    我们可以在arch/arm/boot/compressed/head.S找到这个start入口，这样就可以从这里开始用代码分析的方法研究bootloader跳转到压缩内核映像后的自解压启动过程：
    再看到MMU设置的时候，我只研究了armv7的指令。看这些代码，必须对ARM的MMU有一定的了解，建议参考ARMv7的构架手册和网上的一份PDF《ARM MMU中文详解》（就是ARM手册中MMU部分的翻译）

  1. /*
  2. * linux/arch/arm/boot/compressed/head.S
  3. *
  4. * Copyright (C) 1996-2002 Russell King
  5. * Copyright (C) 2004 Hyok S. Choi (MPU support)
  6. *
  7. * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  8. * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  9. * published by the Free Software Foundation.
  10. */
  11. #include
  13. /*
  14. * 调试宏
  15. *
  16. * 注意：这些宏必须不包含那些非100%可重定位的代码
  17. * 任何试图这样做的结果是导致程序崩溃
  18. * 当打开调试时请选择以下一个使用
  19. */
  20. #ifdef DEBUG /* 调试宏-中间层 */
  22. #if defined(CONFIG_DEBUG_ICEDCC) /* 使用内部调试协处理器CP14 */
  24. #if defined(CONFIG_CPU_V6) || defined(CONFIG_CPU_V6K) || defined(CONFIG_CPU_V7)
  25. .macro loadsp, rb, tmp
  26. .endm
  27. .macro writeb, ch, rb
  28. mcr p14, 0, \ch, c0, c5, 0
  29. .endm
  30. #elif defined(CONFIG_CPU_XSCALE)
  31. .macro loadsp, rb, tmp
  32. .endm
  33. .macro writeb, ch, rb
  34. mcr p14, 0, \ch, c8, c0, 0
  35. .endm
  36. #else
  37. .macro loadsp, rb, tmp
  38. .endm
  39. .macro writeb, ch, rb
  40. mcr p14, 0, \ch, c1, c0, 0
  41. .endm
  42. #endif
  44. #else /* 使用串口作为调试通道 */
  46. #include /* 包含构架相关的的调试宏的汇编文件 调试宏-底层 */
  48. .macro writeb, ch, rb
  49. senduart \ch, \rb
  50. .endm
  52. #if defined(CONFIG_ARCH_SA1100)
  53. .macro loadsp, rb, tmp
  54. mov \rb, #0x80000000 @ physical base address
  55. #ifdef CONFIG_DEBUG_LL_SER3
  56. add \rb, \rb, #0x00050000 @ Ser3
  57. #else
  58. add \rb, \rb, #0x00010000 @ Ser1
  59. #endif
  60. .endm
  61. #elif defined(CONFIG_ARCH_S3C2410)
  62. .macro loadsp, rb, tmp
  63. mov \rb, #0x50000000
  64. add \rb, \rb, #0x4000 * CONFIG_S3C_LOWLEVEL_UART_PORT
  65. .endm
  66. #else
  67. .macro loadsp, rb, tmp
  68. addruart \rb, \tmp
  69. .endm
  70. #endif
  71. #endif
  72. #endif /* DEBUG */
  75. /* 调试宏-上层 */
  76. .macro kputc,val /* 打印字符 */
  77. mov r0, \val
  78. bl putc
  79. .endm
  81. .macro kphex,val,len /* 打印十六进制数 */
  82. mov r0, \val
  83. mov r1, #\len
  84. bl phex
  85. .endm
  87. .macro debug_reloc_start /* 重定位内核调试宏-开始 */
  88. #ifdef DEBUG
  89. kputc #'\n'
  90. kphex r6, 8 /* 处理器 id */
  91. kputc #':'
  92. kphex r7, 8 /* 构架 id */
  93. #ifdef CONFIG_CPU_CP15
  94. kputc #':'
  95. mrc p15, 0, r0, c1, c0
  96. kphex r0, 8 /* 控制寄存器 */
  97. #endif
  98. kputc #'\n'
  99. kphex r5, 8 /* 解压后的内核起始地址 */
  100. kputc #'-'
  101. kphex r9, 8 /* 解压后的内核结束地址 */
  102. kputc #'>'
  103. kphex r4, 8 /* 内核执行地址 */
  104. kputc #'\n'
  105. #endif
  106. .endm
  108. .macro debug_reloc_end /* 重定位内核调试宏-结束 */
  109. #ifdef DEBUG
  110. kphex r5, 8 /* 内核结束地址 */
  111. kputc #'\n'
  112. mov r0, r4
  113. bl memdump /* 打印内核起始处 256 字节 */
  114. #endif
  115. .endm
  117. .section ".start", #alloc, #execinstr
  118. /*
  119. * 清理不同的调用约定
  120. */
  121. .align
  122. .arm @ 启动总是进入ARM状态
  123. start:
  124. .type start,#function
  125. .rept 7
  126. mov r0, r0
  127. .endr
  128. ARM( mov r0, r0 )
  129. ARM( b 1f )
  130. THUMB( adr r12, BSYM(1f) )
  131. THUMB( bx r12 )
  133. .word 0x016f2818 @ 用于boot loader的魔数
  134. .word start @ 加载/运行zImage的绝对地址（编译时确定）
  135. .word _edata @ zImage结束地址
  136. THUMB( .thumb )
  137. 1: mov r7, r1 @ 保存构架ID到r7（此前由bootloader放入r1）
  138.    mov r8, r2 @ 保存内核启动参数地址到r8（此前由bootloader放入r2）
  140. #ifndef __ARM_ARCH_2__
  141. /*
  142. * 通过Angel调试器启动 - 必须进入 SVC模式且关闭FIQs/IRQs
  143. * (numeric definitions from angel arm.h source).
  144. * 如果进入时在user模式下，我们只需要做这些
  145. */
  146. mrs r2, cpsr @ 获取当前模式
  147. tst r2, #3 @ 判断是否是user模式
  148. bne not_angel
  149. mov r0, #0x17 @ angel_SWIreason_EnterSVC
  150. ARM( swi 0x123456 ) @ angel_SWI_ARM
  151. THUMB( svc 0xab ) @ angel_SWI_THUMB
  152. not_angel:
  153. mrs r2, cpsr @ 关闭中断
  154. orr r2, r2, #0xc0 @ 以保护调试器的运作
  155. msr cpsr_c, r2
  156. #else
  157. teqp pc, #0x0c000003 @ 关闭中断（此外bootloader已设置模式为SVC）
  158. #endif
  160. /*
  161. * 注意一些缓存的刷新和其他事务可能需要在这里完成
  162. * - is there an Angel SWI call for this?
  163. */
  165. /*
  166. * 一些构架的特定代码可以在这里被连接器插入，
  167. * 但是不应使用 r7（保存构架ID）, r8（保存内核启动参数地址）, and r9.
  168. */
  170. .text
  172. /*
  173. * 此处确定解压后的内核映像的绝对地址（物理地址），保存于r4
  174. * 由于配置的不同可能有的结果
  175. * （1）定义了CONFIG_AUTO_ZRELADDR
  176. *      ZRELADDR是已解压内核最终存放的物理地址
  177. *      如果AUTO_ZRELADDR被选择了, 这个地址将会在运行是确定：
  178. *      将当pc值和0xf8000000做与操作，
  179. *      并加上TEXT_OFFSET（内核最终存放的物理地址与内存起始的偏移）
  180. *      这里假定zImage被放在内存开始的128MB内
  181. * （2）没有定义CONFIG_AUTO_ZRELADDR
  182. *      直接使用zreladdr（此值位于arch/arm/mach-xxx/Makefile.boot文件确定）
  183. */
  184. #ifdef CONFIG_AUTO_ZRELADDR
  185. @ 确定内核映像地址
  186. mov r4, pc
  187. and r4, r4, #0xf8000000
  188. add r4, r4, #TEXT_OFFSET
  189. #else
  190. ldr r4, =zreladdr
  191. #endif
  193. bl cache_on /* 开启缓存（以及MMU） */
  195. restart: adr r0, LC0
  196. ldmia r0, {r1, r2, r3, r6, r10, r11, r12}
  197. ldr sp, [r0, #28]
  199. /*
  200. * 我们可能运行在一个与编译时定义的不同地址上，
  201. * 所以我们必须修正变量指针
  202. */
  203. sub r0, r0, r1 @ 计算偏移量
  204. add r6, r6, r0 @ 重新计算_edata
  205. add r10, r10, r0 @ 重新获得压缩后的内核大小数据位置
  207. /*
  208. * 内核编译系统将解压后的内核大小数据
  209. * 以小端格式
  210. * 附加在压缩数据的后面(其实是“gzip -f -9”命令的结果)
  211. * 下面代码的作用是将解压后的内核大小数据正确地放入r9中（避免了大小端问题）
  212. */
  213. ldrb r9, [r10, #0]
  214. ldrb lr, [r10, #1]
  215. orr r9, r9, lr, lsl #8
  216. ldrb lr, [r10, #2]
  217. ldrb r10, [r10, #3]
  218. orr r9, r9, lr, lsl #16
  219. orr r9, r9, r10, lsl #24
  221. /*
  222. * 下面代码的作用是将正确的当前执行映像的结束地址放入r10
  223. */
  224. #ifndef CONFIG_ZBOOT_ROM
  225. /* malloc 获取的内存空间位于重定向的栈指针之上 (64k max) */
  226. add sp, sp, r0
  227. add r10, sp, #0x10000
  228. #else
  229. /*
  230. * 如果定义了 ZBOOT_ROM， bss/stack 是非可重定位的,
  231. * 但有些人依然可以将其放在RAM中运行,
  232. * 这时我们可以参考 _edata.
  233. */
  234. mov r10, r6
  235. #endif
  237. /*
  238. * 检测我们是否会发生自我覆盖的问题
  239. * r4 = 解压后的内核起始地址（最终执行位置）
  240. * r9 = 解压后内核的大小
  241. * r10 = 当前执行映像的结束地址, 包含了 bss/stack/malloc 空间（假设是非XIP执行的）
  242. * 我们的基本需求是:
  243. * （若最终执行位置r4在当前映像之后）r4 - 16k 页目录 >= r10 -> OK
  244. * （若最终执行位置r4在当前映像之前）r4 + 解压后的内核大小 <= 当前位置 (pc) -> OK
  245. * 如果上面的条件不满足，就会自我覆盖，必须先搬运当前映像
  246. */
  247. add r10, r10, #16384
  248. cmp r4, r10         @ 假设最终执行位置r4在当前映像之后
  249. bhs wont_overwrite
  250. add r10, r4, r9     @ 假设最终执行位置r4在当前映像之前
  251. ARM( cmp r10, pc )  @ r10 = 解压后的内核结束地址
  252. THUMB( mov lr, pc )
  253. THUMB( cmp r10, lr )
  254. bls wont_overwrite
  256. /*
  257. * 将当前的映像重定向到解压后的内核之后（会发生自我覆盖时才执行，否则就被跳过）
  258. * r6 = _edata（已校正）
  259. * r10 = 解压后的内核结束地址
  260. * 因为我们要把当前映像向后移动, 所以我们必须由后往前复制代码，
  261. * 以防原数据和目标数据的重叠
  262. */
  263. /*
  264. * 将解压后的内核结束地址r10扩展（reloc_code_end - restart），
  265. * 并对齐到下一个256B边界。
  266. * 这样避免了当搬运的偏移较小时的自我覆盖
  267. */
  268. add r10, r10, #((reloc_code_end - restart + 256) & ~255)
  269. bic r10, r10, #255
  271. /* 获取需要搬运的当前映像的起始位置r5，并向下做32B对齐. */
  272. adr r5, restart
  273. bic r5, r5, #31
  275. sub r9, r6, r5 @ _edata - restart（已向下对齐）= 需要搬运的大小
  276. add r9, r9, #31
  277. bic r9, r9, #31 @ 做32B对齐 ，r9 = 需要搬运的大小
  278. add r6, r9, r5 @ r6 = 当前映像需要搬运的结束地址
  279. add r9, r9, r10 @ r9 = 当前映像搬运的目的地的结束地址
  281. /* 搬运当前执行映像，不包含 bss/stack/malloc 空间*/
  282. 1: ldmdb r6!, {r0 - r3, r10 - r12, lr}
  283. cmp r6, r5
  284. stmdb r9!, {r0 - r3, r10 - r12, lr}
  285. bhi 1b
  287. /* 保存偏移量，用来修改sp和实现代码跳转 */
  288. sub r6, r9, r6
  290. #ifndef CONFIG_ZBOOT_ROM
  291. /* cache_clean_flush 可能会使用栈，所以重定向sp指针 */
  292. add sp, sp, r6
  293. #endif
  295. bl cache_clean_flush @ 刷新缓存
  297. /* 通过搬运的偏移和当前的实际 restart 地址来实现代码跳转*/
  298. adr r0, BSYM(restart)
  299. add r0, r0, r6
  300. mov pc, r0
  301. /* 在上面的跳转之后，程序又从restart开始。
  302. * 但这次在检查自我覆盖的时候，新的执行位置必然满足
  303. * 最终执行位置r4在当前映像之前，r4 + 压缩后的内核大小 <= 当前位置 (pc)
  304. * 所以必然直接跳到了下面的wont_overwrite执行
  305. */
  308. wont_overwrite:
  309. /*
  310. * 如果delta（当前映像地址与编译时的地址偏移）为0, 我们运行的地址就是编译时确定的地址.
  311. * r0 = delta
  312. * r2 = BSS start（编译值）
  313. * r3 = BSS end（编译值）
  314. * r4 = 内核最终运行的物理地址
  315. * r7 = 构架ID(bootlodaer传递值)
  316. * r8 = 内核启动参数指针(bootlodaer传递值)
  317. * r11 = GOT start（编译值）
  318. * r12 = GOT end（编译值）
  319. * sp = stack pointer（修正值）
  320. */
  321. teq r0, #0 @测试delta值
  322. beq not_relocated @如果delta为0，无须对GOT表项和BSS进行重定位
  323. add r11, r11, r0 @重定位GOT start
  324. add r12, r12, r0 @重定位GOT end
  326. #ifndef CONFIG_ZBOOT_ROM
  327. /*
  328. * 如果内核配置 CONFIG_ZBOOT_ROM = n,
  329. * 我们必须修正BSS段的指针
  330. * 注意：sp已经被修正
  331. */
  332. add r2, r2, r0 @重定位BSS start
  333. add r3, r3, r0 @重定位BSS end
  335. /*
  336. * 重定位所有GOT表的入口项
  337. */
  338. 1: ldr r1, [r11, #0] @ 重定位GOT表的入口项
  339. add r1, r1, r0 @ 这个修正了 C 引用
  340. str r1, [r11], #4
  341. cmp r11, r12
  342. blo 1b
  343. #else
  345. /*
  346. * 重定位所有GOT表的入口项.
  347. * 我们只重定向在（已重定向后）BSS段外的入口
  348. */
  349. 1: ldr r1, [r11, #0] @ 重定位GOT表的入口项
  350. cmp r1, r2 @ entry < bss_start ||
  351. cmphs r3, r1 @ _end < entry table
  352. addlo r1, r1, r0 @ 这个修正了 C 引用
  353. str r1, [r11], #4
  354. cmp r11, r12
  355. blo 1b
  356. #endif
  358. /*
  359. * 至此当前映像的搬运和调整已经完成
  360. * 可以开始真正的工作的
  361. */
  362. not_relocated: mov r0, #0
  363. 1: str r0, [r2], #4 @ 清零 bss（初始化BSS段）
  364. str r0, [r2], #4
  365. str r0, [r2], #4
  366. str r0, [r2], #4
  367. cmp r2, r3
  368. blo 1b
  370. /*
  371. * C运行时环境已经充分建立.
  372. * 设置一些指针就可以解压内核了.
  373. * r4 = 内核最终运行的物理地址
  374. * r7 = 构架ID
  375. * r8 = 内核启动参数指针
  376. *
  377. * 下面对r0～r3的配置是decompress_kernel函数对应参数
  378. * r0 = 解压后的输出位置首地址
  379. * r1 = 可用RAM空间首地址
  380. * r2 = 可用RAM空间结束地址
  381. * r3 = 构架ID
  382. * 就是这个decompress_kernel（C函数）输出了"Uncompressing Linux..."
  383. * 以及" done, booting the kernel.\n"
  384. */
  385. mov r0, r4
  386. mov r1, sp @ malloc 获取的内存空间位于栈指针之上
  387. add r2, sp, #0x10000 @ 64k max
  388. mov r3, r7
  389. bl decompress_kernel
  390. /*
  391. * decompress_kernel(misc.c)--调用-->
  392. * do_decompress(decompress.c)--调用-->
  393. * decompress(../../../../lib/decompress_xxxx.c根据压缩方式的配置而不同)
  394. */
  396. /*
  397. * 以下是为跳入解压后的内核，再次做准备（恢复解压前的状态）
  398. */
  399. bl cache_clean_flush
  400. bl cache_off @ 数据缓存必须关闭（内核的要求）
  401. mov r0, #0 @ r0必须为0
  402. mov r1, r7 @ 恢复构架ID到r1
  403. mov r2, r8 @ 恢复内核启动参数指针到r2
  404. mov pc, r4 @ 跳入解压后的内核映像(Image)入口（arch/arm/kernel/head.S）
  406. /*
  407. * 以下是为了确定当前运行时的地址和编译时确定的地址偏差，
  408. * 而将编译时确定的映像数据保存如下，用于检测对比
  409. */
  410. .align 2
  411. .type LC0, #object
  412. LC0: .word LC0 @ r1
  413. .word __bss_start @ r2
  414. .word _end @ r3
  415. .word _edata @ r6
  416. .word input_data_end - 4 @ r10 (inflated size location)
  417. .word _got_start @ r11
  418. .word _got_end @ ip
  419. .word .L_user_stack_end @ sp
  420. .size LC0, . - LC0
  422. #ifdef CONFIG_ARCH_RPC
  423. .globl params
  424. params: ldr r0, =0x10000100 @ params_phys for RPC
  425. mov pc, lr
  426. .ltorg
  427. .align
  428. #endif
  430. /*
  431. * 开启缓存.
  432. * 我们必须创建页表（并开启MMU）才可以开启数据和指令缓存。
  433. * 我们把页表（节描述符）放在内核执行地址前16k（0x4000）的空间中,
  434. * 且我们希望没人会去用这段地址空间.
  435. * 如果我们使用了,可能会出问题的!
  436. *
  437. * 进入时,
  438. * r4 = 内核最终运行的物理地址
  439. * r7 = 构架ID
  440. * r8 = 内核启动参数指针
  441. * 退出时,
  442. * r0, r1, r2, r3, r9, r10, r12 被修改
  443. * 此例程必须保护:
  444. * r4, r7, r8
  445. */
  446. .align 5
  447. cache_on: mov r3, #8 @ 调用cache_on 函数
  448. b call_cache_fn
  450. /*
  451. * Initialize the highest priority protection region, PR7
  452. * to cover all 32bit address and cacheable and bufferable.
  453. */
  454. __armv4_mpu_cache_on:
  455. mov r0, #0x3f @ 4G, the whole
  456. mcr p15, 0, r0, c6, c7, 0 @ PR7 Area Setting
  457. mcr p15, 0, r0, c6, c7, 1
  459. mov r0, #0x80 @ PR7
  460. mcr p15, 0, r0, c2, c0, 0 @ D-cache on
  461. mcr p15, 0, r0, c2, c0, 1 @ I-cache on
  462. mcr p15, 0, r0, c3, c0, 0 @ write-buffer on
  464. mov r0, #0xc000
  465. mcr p15, 0, r0, c5, c0, 1 @ I-access permission
  466. mcr p15, 0, r0, c5, c0, 0 @ D-access permission
  468. mov r0, #0
  469. mcr p15, 0, r0, c7, c10, 4 @ drain write buffer
  470. mcr p15, 0, r0, c7, c5, 0 @ flush(inval) I-Cache
  471. mcr p15, 0, r0, c7, c6, 0 @ flush(inval) D-Cache
  472. mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ read control reg
  473. @ ...I .... ..D. WC.M
  474. orr r0, r0, #0x002d @ .... .... ..1. 11.1
  475. orr r0, r0, #0x1000 @ ...1 .... .... ....
  477. mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ write control reg
  479. mov r0, #0
  480. mcr p15, 0, r0, c7, c5, 0 @ flush(inval) I-Cache
  481. mcr p15, 0, r0, c7, c6, 0 @ flush(inval) D-Cache
  482. mov pc, lr
  484. __armv3_mpu_cache_on:
  485. mov r0, #0x3f @ 4G, the whole
  486. mcr p15, 0, r0, c6, c7, 0 @ PR7 Area Setting
  488. mov r0, #0x80 @ PR7
  489. mcr p15, 0, r0, c2, c0, 0 @ cache on
  490. mcr p15, 0, r0, c3, c0, 0 @ write-buffer on
  492. mov r0, #0xc000
  493. mcr p15, 0, r0, c5, c0, 0 @ access permission
  495. mov r0, #0
  496. mcr p15, 0, r0, c7, c0, 0 @ invalidate whole cache v3
  497. /*
  498. * ?? ARMv3 MMU does not allow reading the control register,
  499. * does this really work on ARMv3 MPU?
  500. */
  501. mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ read control reg
  502. @ .... .... .... WC.M
  503. orr r0, r0, #0x000d @ .... .... .... 11.1
  504. /* ?? this overwrites the value constructed above? */
  505. mov r0, #0
  506. mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ write control reg
  508. /* ?? invalidate for the second time? */
  509. mcr p15, 0, r0, c7, c0, 0 @ invalidate whole cache v3
  510. mov pc, lr
  512. /*
  513. * 初始化MMU页表
  514. * 内核最终运行的物理地址向下16K的空间
  515. * 存放可以寻址4G空间节描述符
  516. * （16KB/4B=4K个描述符，每个描述符映射1MB空间，4K*1MB = 4GB）
  517. * 进入时,
  518. * r4 = 内核最终运行的物理地址
  519. * r7 = 构架ID
  520. * r8 = 内核启动参数指针
  521. * 退出时,
  522. * r0, r1, r2, r3, r9, r10 被修改
  523. * 此例程必须保护:
  524. * r4, r7, r8
  525. */
  526. __setup_mmu: sub r3, r4, #16384 @ 页目录大小为16K
  527. bic r3, r3, #0xff @ 页目录指针向下对齐
  528. bic r3, r3, #0x3f00 @ 对齐方式-16KB
  529. /*
  530. * 对于这个对齐，是MMU硬件的要求
  531. * 转换表基址寄存器（CP15的寄存器2）保存着第一级转换表基址的物理地址。
  532. * 只有bits[31:14]有效，bits[13:0]应该是零（SBZ）。
  533. * 所以第一级表必须16KB对齐。
  534. */
  536. /*
  537. * 初始化页表, 仅针对RAM（最大到256MB）开启
  538. * 缓存（cacheable）和缓冲（bufferable）位
  539. * r3 = 页目录基址(内核最终运行的物理地址向下16K的位置)
  540. */
  541. mov r0, r3 @ 页目录指针给r0
  542. mov r9, r0, lsr #18
  543. mov r9, r9, lsl #18 @ 通过移位清零低18bit，得到RAM基地址（推测值,r9）
  544. add r10, r9, #0x10000000 @ 加一个合理的RAM大小（猜测值） = RAM结束地址（猜测值,r10）
  545. mov r1, #0x12
  546. orr r1, r1, #3 << 10 @ 初始化节描述符r1 = 0b110000010010(完全访问:0域:XN:节)
  547. add r2, r3, #16384 @ r2 = 内核最终运行的物理地址（可能）
  548. 1: cmp r1, r9 @ if virt > start of RAM（针对RAM开启缓存和缓冲）
  549. #ifdef CONFIG_CPU_DCACHE_WRITETHROUGH
  550. orrhs r1, r1, #0x08 @ 设置 cacheable
  551. #else
  552. orrhs r1, r1, #0x0c @ 设置 cacheable, bufferable
  553. #endif
  554. cmp r1, r10 @ if virt > end of RAM
  555. bichs r1, r1, #0x0c @ 清除 cacheable, bufferable
  556. str r1, [r0], #4 @ 设置节描述符-1:1 映射（虚拟地址 == 物理地址）
  557. add r1, r1, #1048576 @ r1 + 1MB（每节管理的地址长度）下一个节描述符
  558. teq r0, r2
  559. bne 1b
  560. /*
  561. * 如果我们在flash中运行, 那么我们一定要为我们当前的代码开启缓存。
  562. * 我们映射2MB的代码，
  563. * 所以对于多达1MB压缩的内核没有映射重叠的问题？？
  564. * 如果我们在RAM中运行, 那么我们只需要完成上面的工作即可，下面重复了.
  565. */
  566. mov r1, #0x1e
  567. orr r1, r1, #3 << 10 @ 初始化节描述符r1 = 0b110000011110(完全访问:0域:XN:cacheable:bufferable:节)
  568. mov r2, pc
  569. mov r2, r2, lsr #20 @ 当前执行地址的节基址
  570. orr r1, r1, r2, lsl #20 @ 生成节描述符
  571. add r0, r3, r2, lsl #2 @ 获得页目录中相应的入口
  572. str r1, [r0], #4 @ 设置节描述符-1:1 映射（虚拟地址 == 物理地址）
  573. add r1, r1, #1048576 @ r1 + 1MB（每节管理的地址长度）下一个节描述符
  574. str r1, [r0] @ 设置节描述符（只做2MB映射）
  575. mov pc, lr
  576. ENDPROC(__setup_mmu)
  578. __arm926ejs_mmu_cache_on:
  579. #ifdef CONFIG_CPU_DCACHE_WRITETHROUGH
  580. mov r0, #4 @ put dcache in WT mode
  581. mcr p15, 7, r0, c15, c0, 0
  582. #endif
  584. __armv4_mmu_cache_on:
  585. mov r12, lr
  586. #ifdef CONFIG_MMU
  587. bl __setup_mmu
  588. mov r0, #0
  589. mcr p15, 0, r0, c7, c10, 4 @ drain write buffer
  590. mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0 @ flush I,D TLBs
  591. mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ read control reg
  592. orr r0, r0, #0x5000 @ I-cache enable, RR cache replacement
  593. orr r0, r0, #0x0030
  594. #ifdef CONFIG_CPU_ENDIAN_BE8
  595. orr r0, r0, #1 << 25 @ big-endian page tables
  596. #endif
  597. bl __common_mmu_cache_on
  598. mov r0, #0
  599. mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0 @ flush I,D TLBs
  600. #endif
  601. mov pc, r12
  603. __armv7_mmu_cache_on:
  604. mov r12, lr @保存lr到r12
  605. #ifdef CONFIG_MMU
  606. mrc p15, 0, r11, c0, c1, 4 @ 读取CP15的ID_MMFR0（内存模块特性）寄存器
  607. tst r11, #0xf @ 测试VMSA（虚拟内存系统构架）A8 = 0x3
  608. blne __setup_mmu @ 如果VMSA不是0xf，就进入mmu页表初始化（节模式）
  609. mov r0, #0
  610. mcr p15, 0, r0, c7, c10, 4 @ 数据内存屏障（保证上面的写操作完成才继续）
  611. tst r11, #0xf @ 测试VMSA（虚拟内存系统构架）A8 = 0x3
  612. mcrne p15, 0, r0, c8, c7, 0 @ flush I,D TLBs缓存
  613. #endif
  614. mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ 读系统控制寄存器
  615. orr r0, r0, #0x5000 @ I-cache 使能, RR cache replacement
  616. orr r0, r0, #0x003c @ write buffer
  617. #ifdef CONFIG_MMU
  618. #ifdef CONFIG_CPU_ENDIAN_BE8
  619. orr r0, r0, #1 << 25 @ 大端模式页表
  620. #endif
  621. orrne r0, r0, #1 @ 设置MMU 开启位
  622. movne r1, #-1
  623. mcrne p15, 0, r3, c2, c0, 0 @ 载入页表基址到TTBR0
  624. mcrne p15, 0, r1, c3, c0, 0 @ 载入域访问控制数据到DACR（所有域都是Manager，所以XN会被忽略）
  625. #endif
  626. mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ 写系统控制寄存器
  627. mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ 回读系统控制寄存器
  628. mov r0, #0
  629. mcr p15, 0, r0, c7, c5, 4 @ 指令同步屏障（确保上面指令完成才返回）
  630. mov pc, r12 @ 此处返回（此时MMU已启用，RAM缓存已开启）
  632. __fa526_cache_on:
  633. mov r12, lr
  634. bl __setup_mmu
  635. mov r0, #0
  636. mcr p15, 0, r0, c7, c7, 0 @ Invalidate whole cache
  637. mcr p15, 0, r0, c7, c10, 4 @ drain write buffer
  638. mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0 @ flush UTLB
  639. mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ read control reg
  640. orr r0, r0, #0x1000 @ I-cache enable
  641. bl __common_mmu_cache_on
  642. mov r0, #0
  643. mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0 @ flush UTLB
  644. mov pc, r12
  646. __arm6_mmu_cache_on:
  647. mov r12, lr
  648. bl __setup_mmu
  649. mov r0, #0
  650. mcr p15, 0, r0, c7, c0, 0 @ invalidate whole cache v3
  651. mcr p15, 0, r0, c5, c0, 0 @ invalidate whole TLB v3
  652. mov r0, #0x30
  653. bl __common_mmu_cache_on
  654. mov r0, #0
  655. mcr p15, 0, r0, c5, c0, 0 @ invalidate whole TLB v3
  656. mov pc, r12
  658. __common_mmu_cache_on:
  659. #ifndef CONFIG_THUMB2_KERNEL
  660. #ifndef DEBUG
  661. orr r0, r0, #0x000d @ Write buffer, mmu
  662. #endif
  663. mov r1, #-1
  664. mcr p15, 0, r3, c2, c0, 0 @ load page table pointer
  665. mcr p15, 0, r1, c3, c0, 0 @ load domain access control
  666. b 1f
  667. .align 5 @ cache line aligned
  668. 1: mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ load control register
  669. mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ and read it back to
  670. sub pc, lr, r0, lsr #32 @ properly flush pipeline
  671. #endif
  673. #define PROC_ENTRY_SIZE (4*5)
  675. /*
  676. * 这里是为不同的处理器提供遵循可重定向缓存支持的函数
  677. * 这是一个通用的为 定位入口 和 跳入一个（从块起始处到）特定偏移的指令 的钩子函数。
  678. * 请注意这是一个位置无关代码。
  679. *
  680. * r1 = 被修改
  681. * r2 = 被修改
  682. * r3 = 相对每个入口的功能函数位置偏移（on:#08|off:#12|flush:#16）
  683. * r9 = 被修改
  684. * r12 = 被修改
  685. */
  687. call_cache_fn: adr r12, proc_types
  688. #ifdef CONFIG_CPU_CP15
  689. mrc p15, 0, r9, c0, c0 @ 动态获取处理器ID
  690. #else
  691. ldr r9, =CONFIG_PROCESSOR_ID @ 使用预编译的处理器ID
  692. #endif
  693. 1: ldr r1, [r12, #0] @ 获取ID值
  694. ldr r2, [r12, #4] @ 获取对应的掩码
  695. eor r1, r1, r9 @ (real ^ match) 检测是否匹配
  696. tst r1, r2 @ & mask 将检测结果做掩码
  697. ARM( addeq pc, r12, r3 ) @ 如果匹配就调用缓存函数
  698. THUMB( addeq r12, r3 )
  699. THUMB( moveq pc, r12 ) @ call cache function
  700. add r12, r12, #PROC_ENTRY_SIZE @ 如果不匹配就跳过这个入口，进入下个测试
  701. b 1b
  703. /*
  704. * 缓存操作表. 这些是最基本的:
  705. * - CPU ID 匹配
  706. * - CPU ID 掩码
  707. * - 'cache on' 方法代码
  708. * - 'cache off' 方法代码
  709. * - 'cache flush' 方法代码
  710. *
  711. * 我们通过这个公式匹配入口: ((real_id ^ match) & mask) == 0
  712. *
  713. * 写通式缓存一般只需要 'on' 和 'off' 方法
  714. * 回写式缓存必须有 flush 方法定义
  715. *
  716. */
  717. .align 2
  718. .type proc_types,#object
  719. proc_types:
  720. .word 0x41560600 @ ARM6/610
  721. .word 0xffffffe0
  722. W(b) __arm6_mmu_cache_off @ 可以使用但是较慢
  723. W(b) __arm6_mmu_cache_off
  724. mov pc, lr
  725. THUMB( nop )
  726. @ b __arm6_mmu_cache_on @ 未测试
  727. @ b __arm6_mmu_cache_off
  728. @ b __armv3_mmu_cache_flush
  730. .word 0x00000000 @ old ARM ID
  731. .word 0x0000f000
  732. mov pc, lr
  733. THUMB( nop )
  734. mov pc, lr
  735. THUMB( nop )
  736. mov pc, lr
  737. THUMB( nop )
  739. .word 0x41007000 @ ARM7/710
  740. .word 0xfff8fe00
  741. W(b) __arm7_mmu_cache_off
  742. W(b) __arm7_mmu_cache_off
  743. mov pc, lr
  744. THUMB( nop )
  746. .word 0x41807200 @ ARM720T (写通式)
  747. .word 0xffffff00
  748. W(b) __armv4_mmu_cache_on
  749. W(b) __armv4_mmu_cache_off
  750. mov pc, lr
  751. THUMB( nop )
  753. .word 0x41007400 @ ARM74x
  754. .word 0xff00ff00
  755. W(b) __armv3_mpu_cache_on
  756. W(b) __armv3_mpu_cache_off
  757. W(b) __armv3_mpu_cache_flush
  759. .word 0x41009400 @ ARM94x
  760. .word 0xff00ff00
  761. W(b) __armv4_mpu_cache_on
  762. W(b) __armv4_mpu_cache_off
  763. W(b) __armv4_mpu_cache_flush
  765. .word 0x41069260 @ ARM926EJ-S (v5TEJ)
  766. .word 0xff0ffff0
  767. W(b) __arm926ejs_mmu_cache_on
  768. W(b) __armv4_mmu_cache_off
  769. W(b) __armv5tej_mmu_cache_flush
  771. .word 0x00007000 @ ARM7 IDs
  772. .word 0x0000f000
  773. mov pc, lr
  774. THUMB( nop )
  775. mov pc, lr
  776. THUMB( nop )
  777. mov pc, lr
  778. THUMB( nop )
  780. @ 以下使用新的 ID 系统.
  782. .word 0x4401a100 @ sa110 / sa1100
  783. .word 0xffffffe0
  784. W(b) __armv4_mmu_cache_on
  785. W(b) __armv4_mmu_cache_off
  786. W(b) __armv4_mmu_cache_flush
  788. .word 0x6901b110 @ sa1110
  789. .word 0xfffffff0
  790. W(b) __armv4_mmu_cache_on
  791. W(b) __armv4_mmu_cache_off
  792. W(b) __armv4_mmu_cache_flush
  794. .word 0x56056900
  795. .word 0xffffff00 @ PXA9xx
  796. W(b) __armv4_mmu_cache_on
  797. W(b) __armv4_mmu_cache_off
  798. W(b) __armv4_mmu_cache_flush
  800. .word 0x56158000 @ PXA168
  801. .word 0xfffff000
  802. W(b) __armv4_mmu_cache_on
  803. W(b) __armv4_mmu_cache_off
  804. W(b) __armv5tej_mmu_cache_flush
  806. .word 0x56050000 @ Feroceon
  807. .word 0xff0f0000
  808. W(b) __armv4_mmu_cache_on
  809. W(b) __armv4_mmu_cache_off
  810. W(b) __armv5tej_mmu_cache_flush
  812. #ifdef CONFIG_CPU_FEROCEON_OLD_ID
  813. /* this conflicts with the standard ARMv5TE entry */
  814. .long 0x41009260 @ Old Feroceon
  815. .long 0xff00fff0
  816. b __armv4_mmu_cache_on
  817. b __armv4_mmu_cache_off
  818. b __armv5tej_mmu_cache_flush
  819. #endif
  821. .word 0x66015261 @ FA526
  822. .word 0xff01fff1
  823. W(b) __fa526_cache_on
  824. W(b) __armv4_mmu_cache_off
  825. W(b) __fa526_cache_flush
  827. @ 这些匹配构架ID
  829. .word 0x00020000 @ ARMv4T
  830. .word 0x000f0000
  831. W(b) __armv4_mmu_cache_on
  832. W(b) __armv4_mmu_cache_off
  833. W(b) __armv4_mmu_cache_flush
  835. .word 0x00050000 @ ARMv5TE
  836. .word 0x000f0000
  837. W(b) __armv4_mmu_cache_on
  838. W(b) __armv4_mmu_cache_off
  839. W(b) __armv4_mmu_cache_flush
  841. .word 0x00060000 @ ARMv5TEJ
  842. .word 0x000f0000
  843. W(b) __armv4_mmu_cache_on
  844. W(b) __armv4_mmu_cache_off
  845. W(b) __armv5tej_mmu_cache_flush
  847. .word 0x0007b000 @ ARMv6
  848. .word 0x000ff000
  849. W(b) __armv4_mmu_cache_on
  850. W(b) __armv4_mmu_cache_off
  851. W(b) __armv6_mmu_cache_flush
  853. .word 0x000f0000 @ new CPU Id
  854. .word 0x000f0000
  855. W(b) __armv7_mmu_cache_on
  856. W(b) __armv7_mmu_cache_off
  857. W(b) __armv7_mmu_cache_flush
  859. .word 0 @ 未识别类型
  860. .word 0
  861. mov pc, lr
  862. THUMB( nop )
  863. mov pc, lr
  864. THUMB( nop )
  865. mov pc, lr
  866. THUMB( nop )
  868. .size proc_types, . - proc_types
  870. /*
  871. * 如果你获得了一个 "非常量的表达式".如果汇编器从这行返回" 申明"错误
  872. * 请检查下你是否偶尔在应该使用“W(b)”的地方写了"b"指令
  873. * 这是一个缓存方法跳转表的对齐检查机制
  874. * 在写汇编的时候可以借鉴
  875. */
  876. .if (. - proc_types) % PROC_ENTRY_SIZE != 0
  877. .error "The size of one or more proc_types entries is wrong."
  878. .endif
  880. /*
  881. * 关闭缓存和MMU. ARMv3不支持控制寄存器的读取，
  882. * 但ARMv4支持.
  883. *
  884. * 在退出时,
  885. * r0, r1, r2, r3, r9, r12 被篡改
  886. * 这个例程必须保护:
  887. * r4, r7, r8
  888. */
  889. .align 5
  890. cache_off: mov r3, #12 @ 缓存关闭函数
  891. b call_cache_fn
  893. __armv4_mpu_cache_off:
  894. mrc p15, 0, r0, c1, c0
  895. bic r0, r0, #0x000d
  896. mcr p15, 0, r0, c1, c0 @ turn MPU and cache off
  897. mov r0, #0
  898. mcr p15, 0, r0, c7, c10, 4 @ drain write buffer
  899. mcr p15, 0, r0, c7, c6, 0 @ flush D-Cache
  900. mcr p15, 0, r0, c7, c5, 0 @ flush I-Cache
  901. mov pc, lr
  903. __armv3_mpu_cache_off:
  904. mrc p15, 0, r0, c1, c0
  905. bic r0, r0, #0x000d
  906. mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ turn MPU and cache off
  907. mov r0, #0
  908. mcr p15, 0, r0, c7, c0, 0 @ invalidate whole cache v3
  909. mov pc, lr
  911. __armv4_mmu_cache_off:
  912. #ifdef CONFIG_MMU
  913. mrc p15, 0, r0, c1, c0
  914. bic r0, r0, #0x000d
  915. mcr p15, 0, r0, c1, c0 @ turn MMU and cache off
  916. mov r0, #0
  917. mcr p15, 0, r0, c7, c7 @ invalidate whole cache v4
  918. mcr p15, 0, r0, c8, c7 @ invalidate whole TLB v4
  919. #endif
  920. mov pc, lr
  922. __armv7_mmu_cache_off:
  923. mrc p15, 0, r0, c1, c0 @ 读取系统控制寄存器SCTLR
  924. #ifdef CONFIG_MMU
  925. bic r0, r0, #0x000d @ 清零MMU和cache使能位
  926. #else
  927. bic r0, r0, #0x000c @ 清零cache使能位
  928. #endif
  929. mcr p15, 0, r0, c1, c0 @ 关闭MMU和cache
  930. mov r12, lr @ 保存lr到r12
  931. bl __armv7_mmu_cache_flush
  932. mov r0, #0
  933. #ifdef CONFIG_MMU
  934. mcr p15, 0, r0, c8, c7, 0 @ 废止整个TLB
  935. #endif
  936. mcr p15, 0, r0, c7, c5, 6 @ 废止BTC
  937. mcr p15, 0, r0, c7, c10, 4 @ 数据同步屏障
  938. mcr p15, 0, r0, c7, c5, 4 @ 指令同步屏障（确保上面指令完成才返回）
  939. mov pc, r12
  941. __arm6_mmu_cache_off:
  942. mov r0, #0x00000030 @ ARM6 control reg.
  943. b __armv3_mmu_cache_off
  945. __arm7_mmu_cache_off:
  946. mov r0, #0x00000070 @ ARM7 control reg.
  947. b __armv3_mmu_cache_off
  949. __armv3_mmu_cache_off:
  950. mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ turn MMU and cache off
  951. mov r0, #0
  952. mcr p15, 0, r0, c7, c0, 0 @ invalidate whole cache v3
  953. mcr p15, 0, r0, c5, c0, 0 @ invalidate whole TLB v3
  954. mov pc, lr
  956. /*
  957. * 清空和flush缓存以保持一致性
  958. *
  959. * 退出时,
  960. * r1, r2, r3, r9, r10, r11, r12 被篡改
  961. * 这个例程必须保护:
  962. * r4, r6, r7, r8
  963. */
  964. .align 5
  965. cache_clean_flush:
  966. mov r3, #16
  967. b call_cache_fn
  969. __armv4_mpu_cache_flush:
  970. mov r2, #1
  971. mov r3, #0
  972. mcr p15, 0, ip, c7, c6, 0 @ invalidate D cache
  973. mov r1, #7 << 5 @ 8 segments
  974. 1: orr r3, r1, #63 << 26 @ 64 entries
  975. 2: mcr p15, 0, r3, c7, c14, 2 @ clean & invalidate D index
  976. subs r3, r3, #1 << 26
  977. bcs 2b @ entries 63 to 0
  978. subs r1, r1, #1 << 5
  979. bcs 1b @ segments 7 to 0
  981. teq r2, #0
  982. mcrne p15, 0, ip, c7, c5, 0 @ invalidate I cache
  983. mcr p15, 0, ip, c7, c10, 4 @ drain WB
  984. mov pc, lr
  986. __fa526_cache_flush:
  987. mov r1, #0
  988. mcr p15, 0, r1, c7, c14, 0 @ clean and invalidate D cache
  989. mcr p15, 0, r1, c7, c5, 0 @ flush I cache
  990. mcr p15, 0, r1, c7, c10, 4 @ drain WB
  991. mov pc, lr
  993. __armv6_mmu_cache_flush:
  994. mov r1, #0
  995. mcr p15, 0, r1, c7, c14, 0 @ clean+invalidate D
  996. mcr p15, 0, r1, c7, c5, 0 @ invalidate I+BTB
  997. mcr p15, 0, r1, c7, c15, 0 @ clean+invalidate unified
  998. mcr p15, 0, r1, c7, c10, 4 @ drain WB
  999. mov pc, lr
  1001. __armv7_mmu_cache_flush:
  1002. mrc p15, 0, r10, c0, c1, 5 @ read ID_MMFR1
  1003. tst r10, #0xf << 16 @ hierarchical cache (ARMv7)
  1004. mov r10, #0
  1005. beq hierarchical
  1006. mcr p15, 0, r10, c7, c14, 0 @ clean+invalidate D
  1007. b iflush
  1008. hierarchical:
  1009. mcr p15, 0, r10, c7, c10, 5 @ DMB
  1010. stmfd sp!, {r0-r7, r9-r11}
  1011. mrc p15, 1, r0, c0, c0, 1 @ read clidr
  1012. ands r3, r0, #0x7000000 @ extract loc from clidr
  1013. mov r3, r3, lsr #23 @ left align loc bit field
  1014. beq finished @ if loc is 0, then no need to clean
  1015. mov r10, #0 @ start clean at cache level 0
  1016. loop1:
  1017. add r2, r10, r10, lsr #1 @ work out 3x current cache level
  1018. mov r1, r0, lsr r2 @ extract cache type bits from clidr
  1019. and r1, r1, #7 @ mask of the bits for current cache only
  1020. cmp r1, #2 @ see what cache we have at this level
  1021. blt skip @ skip if no cache, or just i-cache
  1022. mcr p15, 2, r10, c0, c0, 0 @ select current cache level in cssr
  1023. mcr p15, 0, r10, c7, c5, 4 @ isb to sych the new cssr&csidr
  1024. mrc p15, 1, r1, c0, c0, 0 @ read the new csidr
  1025. and r2, r1, #7 @ extract the length of the cache lines
  1026. add r2, r2, #4 @ add 4 (line length offset)
  1027. ldr r4, =0x3ff
  1028. ands r4, r4, r1, lsr #3 @ find maximum number on the way size
  1029. clz r5, r4 @ find bit position of way size increment
  1030. ldr r7, =0x7fff
  1031. ands r7, r7, r1, lsr #13 @ extract max number of the index size
  1032. loop2:
  1033. mov r9, r4 @ create working copy of max way size
  1034. loop3:
  1035. ARM( orr r11, r10, r9, lsl r5 ) @ factor way and cache number into r11
  1036. ARM( orr r11, r11, r7, lsl r2 ) @ factor index number into r11
  1037. THUMB( lsl r6, r9, r5 )
  1038. THUMB( orr r11, r10, r6 ) @ factor way and cache number into r11
  1039. THUMB( lsl r6, r7, r2 )
  1040. THUMB( orr r11, r11, r6 ) @ factor index number into r11
  1041. mcr p15, 0, r11, c7, c14, 2 @ clean & invalidate by set/way
  1042. subs r9, r9, #1 @ decrement the way
  1043. bge loop3
  1044. subs r7, r7, #1 @ decrement the index
  1045. bge loop2
  1046. skip:
  1047. add r10, r10, #2 @ increment cache number
  1048. cmp r3, r10
  1049. bgt loop1
  1050. finished:
  1051. ldmfd sp!, {r0-r7, r9-r11}
  1052. mov r10, #0 @ swith back to cache level 0
  1053. mcr p15, 2, r10, c0, c0, 0 @ select current cache level in cssr
  1054. iflush:
  1055. mcr p15, 0, r10, c7, c10, 4 @ DSB
  1056. mcr p15, 0, r10, c7, c5, 0 @ invalidate I+BTB
  1057. mcr p15, 0, r10, c7, c10, 4 @ DSB
  1058. mcr p15, 0, r10, c7, c5, 4 @ ISB
  1059. mov pc, lr
  1061. __armv5tej_mmu_cache_flush:
  1062. 1: mrc p15, 0, r15, c7, c14, 3 @ test,clean,invalidate D cache
  1063. bne 1b
  1064. mcr p15, 0, r0, c7, c5, 0 @ flush I cache
  1065. mcr p15, 0, r0, c7, c10, 4 @ drain WB
  1066. mov pc, lr
  1068. __armv4_mmu_cache_flush:
  1069. mov r2, #64*1024 @ default: 32K dcache size (*2)
  1070. mov r11, #32 @ default: 32 byte line size
  1071. mrc p15, 0, r3, c0, c0, 1 @ read cache type
  1072. teq r3, r9 @ cache ID register present?
  1073. beq no_cache_id
  1074. mov r1, r3, lsr #18
  1075. and r1, r1, #7
  1076. mov r2, #1024
  1077. mov r2, r2, lsl r1 @ base dcache size *2
  1078. tst r3, #1 << 14 @ test M bit
  1079. addne r2, r2, r2, lsr #1 @ +1/2 size if M == 1
  1080. mov r3, r3, lsr #12
  1081. and r3, r3, #3
  1082. mov r11, #8
  1083. mov r11, r11, lsl r3 @ cache line size in bytes
  1084. no_cache_id:
  1085. mov r1, pc
  1086. bic r1, r1, #63 @ align to longest cache line
  1087. add r2, r1, r2
  1088. 1:
  1089. ARM( ldr r3, [r1], r11 ) @ s/w flush D cache
  1090. THUMB( ldr r3, [r1] ) @ s/w flush D cache
  1091. THUMB( add r1, r1, r11 )
  1092. teq r1, r2
  1093. bne 1b
  1095. mcr p15, 0, r1, c7, c5, 0 @ flush I cache
  1096. mcr p15, 0, r1, c7, c6, 0 @ flush D cache
  1097. mcr p15, 0, r1, c7, c10, 4 @ drain WB
  1098. mov pc, lr
  1100. __armv3_mmu_cache_flush:
  1101. __armv3_mpu_cache_flush:
  1102. mov r1, #0
  1103. mcr p15, 0, r1, c7, c0, 0 @ invalidate whole cache v3
  1104. mov pc, lr
  1106. /*
  1107. * Various debugging routines for printing hex characters and
  1108. * memory, which again must be relocatable.
  1109. */
  1110. #ifdef DEBUG
  1111. .align 2
  1112. .type phexbuf,#object
  1113. phexbuf: .space 12
  1114. .size phexbuf, . - phexbuf
  1116. @ phex corrupts {r0, r1, r2, r3}
  1117. phex: adr r3, phexbuf
  1118. mov r2, #0
  1119. strb r2, [r3, r1]
  1120. 1: subs r1, r1, #1
  1121. movmi r0, r3
  1122. bmi puts
  1123. and r2, r0, #15
  1124. mov r0, r0, lsr #4
  1125. cmp r2, #10
  1126. addge r2, r2, #7
  1127. add r2, r2, #'0'
  1128. strb r2, [r3, r1]
  1129. b 1b
  1131. @ puts corrupts {r0, r1, r2, r3}
  1132. puts: loadsp r3, r1
  1133. 1: ldrb r2, [r0], #1
  1134. teq r2, #0
  1135. moveq pc, lr
  1136. 2: writeb r2, r3
  1137. mov r1, #0x00020000
  1138. 3: subs r1, r1, #1
  1139. bne 3b
  1140. teq r2, #'\n'
  1141. moveq r2, #'\r'
  1142. beq 2b
  1143. teq r0, #0
  1144. bne 1b
  1145. mov pc, lr
  1146. @ putc corrupts {r0, r1, r2, r3}
  1147. putc:
  1148. mov r2, r0
  1149. mov r0, #0
  1150. loadsp r3, r1
  1151. b 2b
  1153. @ memdump corrupts {r0, r1, r2, r3, r10, r11, r12, lr}
  1154. memdump: mov r12, r0
  1155. mov r10, lr
  1156. mov r11, #0
  1157. 2: mov r0, r11, lsl #2
  1158. add r0, r0, r12
  1159. mov r1, #8
  1160. bl phex
  1161. mov r0, #':'
  1162. bl putc
  1163. 1: mov r0, #' '
  1164. bl putc
  1165. ldr r0, [r12, r11, lsl #2]
  1166. mov r1, #8
  1167. bl phex
  1168. and r0, r11, #7
  1169. teq r0, #3
  1170. moveq r0, #' '
  1171. bleq putc
  1172. and r0, r11, #7
  1173. add r11, r11, #1
  1174. teq r0, #7
  1175. bne 1b
  1176. mov r0, #'\n'
  1177. bl putc
  1178. cmp r11, #64
  1179. blt 2b
  1180. mov pc, r10
  1181. #endif
  1183. .ltorg
  1184. reloc_code_end:
  1186. .align
  1187. .section ".stack", "aw", %nobits
  1188. .L_user_stack: .space 4096
  1189. .L_user_stack_end:

     看了上面的源码，可能就算是分析过了也是比较模糊的，通过下面的一个代码流程图，大家就可以清楚的了解内核自解压的全过程了：


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