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2008年(30)

分类:

2008-04-08 16:09:21

114 start:
115                 .type   start,#function
116                 .rept   8
117                 mov     r0, r0
118                 .endr
119
120                 b       1f
121                 .word   0x016f2818              @ Magic numbers to help the loader
122                 .word   start                   @ absolute load/run zImage address
123                 .word   _edata                  @ zImage end address
124 1:              mov     r7, r1                  @ save architecture ID
125                 mov     r8, r2                  @ save atags pointer
126            /*用r7 和 r8来保存id 和 atags  参数
            /*一下程序来关闭中断   防止中断发生
 
127 #ifndef __ARM_ARCH_2__
128                 /*
129                  * Booting from Angel - need to enter SVC mode and disable
130                  * FIQs/IRQs (numeric definitions from angel arm.h source).
131                  * We only do this if we were in user mode on entry.
132                  */
133                 mrs     r2, cpsr                @ get current mode
134                 tst     r2, #3                  @ not user?
135                 bne     not_angel
136                 mov     r0, #0x17               @ angel_SWIreason_EnterSVC
137                 swi     0x123456                @ angel_SWI_ARM
138 not_angel:
139                 mrs     r2, cpsr                @ turn off interrupts to
140                 orr     r2, r2, #0xc0           @ prevent angel from running
141                 msr     cpsr_c, r2
142 #else
143                 teqp    pc, #0x0c000003         @ turn off interrupts
144 #endif
/*********************************************/
289 LC0:            .word   LC0                     @ r1
290                 .word   __bss_start             @ r2
291                 .word   _end                    @ r3
292                 .word   zreladdr                @ r4
293                 .word   _start                  @ r5
294                 .word   _got_start              @ r6
295                 .word   _got_end                @ ip
296                 .word   user_stack+4096         @ sp
297 LC1:            .word   reloc_end - reloc_start  
298                 .size   LC0, . - LC0 
/*******************************************/
以上是lc0地址出的 代码 记录了 各种地址 把他们 下载到 r1, r2. r3, ......sp中/
156                 .text
157                 adr     r0, LC0
158                 ldmia   r0, {r1, r2, r3, r4, r5, r6, ip, sp}
159                 subs    r0, r0, r1              @ calculate the delta offset
            判断 r0 的偏移地址 r1 记录了lc0 加在地址 ,r0 记录了lc0 的实际执行地址 算出它的地址偏移量。
            如果是零  那么我们运行在 我们所连接的地址出  如果 不是零 则运行在 不是连接的地址出 
161                                                 @ if delta is zero, we are
162                 beq     not_relocated           @ running at the address we
163                                                 @ were linked at.
164                 计算出实际要运行的地址 
171                  */
172                 add     r5, r5, r0
173                 add     r6, r6, r0
174                 add     ip, ip, r0
175
176 #ifndef CONFIG_ZBOOT_ROM
177                 /*
178                  * If we're running fully PIC === CONFIG_ZBOOT_ROM = n,
179                  * we need to fix up pointers into the BSS region.
180                  *   r2 - BSS start
181                  *   r3 - BSS end
182                  *   sp - stack pointer
183                  */
184                 add     r2, r2, r0
185                 add     r3, r3, r0
186                 add     sp, sp, r0
187
188                 /*
189                  把 GOT 表 加在到 所希望的地址处  .
190                  */
191 1:              ldr     r1, [r6, #0]            @ relocate entries in the GOT
192                 add     r1, r1, r0              @ table.  This fixes up the
193                 str     r1, [r6], #4            @ C references.
194                 cmp     r6, ip
195                 blo     1b
196 #else
197
198                 /*
199                  * Relocate entries in the GOT table.  We only relocate
200                  * the entries that are outside the (relocated) BSS region.
201                  */
202 1:              ldr     r1, [r6, #0]            @ relocate entries in the GOT
203                 cmp     r1, r2                  @ entry < bss_start ||
204                 cmphs   r3, r1                  @ _end < entry
205                 addlo   r1, r1, r0              @ table.  This fixes up the
206                 str     r1, [r6], #4            @ C references.
207                 cmp     r6, ip
208                 blo     1b
209 #endif
210             /*清除bss 的内容
211 not_relocated:  mov     r0, #0
212 1:              str     r0, [r2], #4            @ clear bss
213                 str     r0, [r2], #4
214                 str     r0, [r2], #4
215                 str     r0, [r2], #4
216                 cmp     r2, r3
217                 blo     1b
218
219                        打开 cache
224                 bl      cache_on
225                 分派64k的内存给 stack
226                 mov     r1, sp                  @ malloc space above stack
227                 add     r2, sp, #0x10000        @ 64k max
228
                    /*如果 sp 所在的地址 不大于 内核的起始地址就不用搬移
                        我觉得就是 通过运算  如果 是 压缩的代码的终止地址 就不用搬移 如果是压缩的代码 那么 就不满足条件  然活就调用解压缩                            函数 搬移到   r2 指向的地址处
238                 cmp     r4, r2
239                 bhs     wont_overwrite
240                 sub     r3, sp, r5              @ > compressed kernel size
241                 add     r0, r4, r3, lsl #2      @ allow for 4x expansion
242                 cmp     r0, r5
243                 bls     wont_overwrite
244
245                 mov     r5, r2                  @ decompress after malloc space
246                 mov     r0, r5
247                 mov     r3, r7
248                 bl      decompress_kernel
249
250                 add     r0, r0, #127 + 128      @ alignment + stack
251                 bic     r0, r0, #127            @ align the kernel length
252 /*

262                 add     r1, r5, r0              @ end of decompressed kernel
263                 adr     r2, reloc_start
264                 ldr     r3, LC1
265                 add     r3, r2, r3
266 1:              ldmia   r2!, {r9 - r14}         @ copy relocation code
267                 stmia   r1!, {r9 - r14}
268                 ldmia   r2!, {r9 - r14}
269                 stmia   r1!, {r9 - r14}
270                 cmp     r2, r3
271                 blo     1b
272                 add     sp, r1, #128            @ relocate the stack
273
274                 bl      cache_clean_flush
275                 add     pc, r5, r0              @ 此处调用 内核 进入内核函数 
276
277 /*
278  * We're not in danger of overwriting ourselves.  Do this the simple way.
279  *
280  * r4     = kernel execution address
281  * r7     = architecture ID
282  */
            原地压缩 
283 wont_overwrite: mov     r0, r4
284                 mov     r3, r7
285                 bl      decompress_kernel
286                 b       call_kernel
                调用 内核  进入内核 函数 
其实  u-boot  将内核代码拷贝到0x30008000地址出 该地址然后把内核解压缩到 高地址出 ,然后将解压缩的内核 拷贝到 地地址处  然后跳转到地地址出执行内核函数 以上代码是自己的分析 ,由于是新手难免有理解错误的地方 下面是引用的taoyuetao 的分析 
下面的代码 是在arch/arm/kernel /head.S
 ENTRY(stext)
 83         msr     cpsr_c, #PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE @ ensure svc mode
 84                                                 @ and irqs disabled
 85         mrc     p15, 0, r9, c0, c0              @ get processor id
 86         bl      __lookup_processor_type         @ r5=procinfo r9=cpuid
 87         movs    r10, r5                         @ invalid processor (r5=0)?
 88         beq     __error_p                       @ yes, error 'p'
 89         bl      __lookup_machine_type           @ r5=machinfo
 90         movs    r8, r5                          @ invalid machine (r5=0)?
 91         beq     __error_a                       @ yes, error 'a'
 92         bl      __vet_atags
 93         bl      __create_page_tables
102         ldr     r13, __switch_data              @ address to jump to after
103                                                 @ mmu has been enabled
104         adr     lr, __enable_mmu                @ return (PIC) address
105         add     pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC
  首先取保 cpu 运行在svc模式下 并且 关掉所有的中断  获得 cpu ID查看cpu 的类型是否匹配    然后获得 开发板的类型
  启动mmu 最后跳转到start_kernel()函数。
原文地址 :http://www.cublog.cn/u/31100/showart_269462.html
一下引子taoyuetao的文章:
函数__lookup_processor_type介绍:
内核中使用了一个结构struct proc_info_list,用来记录处理器相关的信息,该结构定义在
kernel/include/asm-arm/procinfo.h头文件中。
struct proc_info_list {
    unsigned int        cpu_val;
    unsigned int        cpu_mask;
    unsigned long       __cpu_mmu_flags;    /* used by head-armv.S */
    unsigned long       __cpu_flush;        /* used by head-armv.S */
    const char      *arch_name;
    const char      *elf_name;
    unsigned int        elf_hwcap;
    struct proc_info_item   *info;
    struct processor    *proc;
};

在arch/arm/mm/proc-xscale.S文件中定义了所有和xscale有关的proc_info_list,我们使用的pxa270定义如下:

.section ".proc.info", #alloc, #execinstr

.type   __bva0_proc_info,#object
__bva0_proc_info:
    .long   0x69054110          @ Bulverde A0: 0x69054110, A1 : 0x69054111.
    .long   0xfffffff0          @ and this is the CPU id mask.
#if CACHE_WRITE_THROUGH
    .long   0x00000c0a
#else
    .long   0x00000c0e
#endif
  b   __xscale_setup
  .long   cpu_arch_name
    .long   cpu_elf_name
    .long   HWCAP_SWP|HWCAP_HALF|HWCAP_THUMB|HWCAP_FAST_MULT|HWCAP_EDSP|HWCAP_XSCALE
    .long   cpu_bva0_info
    .long   xscale_processor_functions
    .size   __bva0_proc_info, . - __bva0_proc_info
  
由于.section指示符,上面定义的__bva0_proc_info信息在编译的时候被放到了.proc.info段中,这是由linux的
链接脚本文件vmlinux.lds指定的,参考如下:
       SECTIONS
       {
           . = 0xC0008000;
           .init : {           /* Init code and data       */
              _stext = .;
              __init_begin = .;
                  *(.text.init)
              __proc_info_begin = .;
                  *(.proc.info)
              __proc_info_end = .;
            
这里的符号__proc_info_begin指向.proc.info的起始地址,而符号__proc_info_end指向.proc.info的结束地址。
后面就会引用这两个符号,来指向.proc.info这个段。
下面来来看看函数的源代码,为了分析方便将函数按行进行编号,其中17-18行就是前面提到的对.proc.info的引用,
第2行将17行的地址放到寄存器r5中,adr是小范围的地址读取伪指令。第3行将r5所指向的数据区的数据读出到r7,r9
r10,执行结果是r7=__proc_info_end,r9=__proc_info_begin,r10=第19行的地址,第4-6行的结果应该是r10指向
__proc_info_begin的地址,第7行读取cpu的id,这是一个协处理器指令,将processor ID存储在r9中,第8行将r10指向
的__bva0_proc_info开始的数据读出放到寄存器r5,r6,r8,结果r5=0x69054110(cpu_val),r6=0xfffffff0(cpu_mask),
r8=0x00000c0e(__cpu_mmu_flags),第9-10行将读出的id和结构中的id进行比较,如果id相同则返回,返回时r9存储
processor ID,如果id不匹配,则将指针r10增加36(proc_info_list结构的长度),如果r10小于r7指定的地址,也就是
__proc_info_end,则继续循环比较下一个proc_info_list中的id,如第11-14行的代码,如果查找到__proc_info_end
仍未找到一个匹配的id,则将r10清零并返回,如15-16行,也就是说如果函数执行成功则r10指向匹配的proc_info_list
结构地址,如果函数返回错误则r10为0。
1 __lookup_processor_type:  
2    adr r5, 2f
3    ldmia   r5, {r7, r9, r10}
4    sub r5, r5, r10         @ convert addresses
5    add r7, r7, r5          @ to our address space
6    add r10, r9, r5
7    mrc p15, 0, r9, c0, c0      @ get processor id
8 1:   ldmia   r10, {r5, r6, r8}       @ value, mask, mmuflags
9    and r6, r6, r9          @ mask wanted bits
10   teq r5, r6
11   moveq   pc, lr
12   add r10, r10, #36           @ sizeof(proc_info_list)
13   cmp r10, r7
14   blt 1b
15   mov r10, #0             @ unknown processor
16   mov pc, lr
17 2:     .long   __proc_info_end
18        .long   __proc_info_begin
19        .long   2b
20        .long   __arch_info_begin
21        .long   __arch_info_end
前一篇介绍了汇编函数__lookup_processor_type,这一篇介绍__lookup_architecture_type函数
函数__lookup_architecture_type介绍:
每个机器(一般指的是某一个电路板)都有自己的特殊结构,如物理内存地址,物理I/O地址,显存起始地址等等,
这个结构为struct machine_desc,定义在asm-arm/mach/arch.h中:
struct machine_desc {
/*
* Note! The first four elements are used
* by assembler code in head-armv.S
*/
unsigned intnr;/* architecture number*/
unsigned intphys_ram;/* start of physical ram */
unsigned intphys_io;/* start of physical io*/
unsigned intio_pg_offst;/* byte offset for io page table entry*/

const char*name;/* architecture name*/
unsigned intparam_offset;/* parameter page*/

unsigned intvideo_start;/* start of video RAM*/
unsigned intvideo_end;/* end of video RAM*/

unsigned intreserve_lp0 :1;/* never has lp0*/,
unsigned intreserve_lp1 :1;/* never has lp1*/
unsigned intreserve_lp2 :1;/* never has lp2*/
unsigned intsoft_reboot :1;/* soft reboot*/
void(*fixup)(struct machine_desc *,
struct param_struct *, char **,
struct meminfo *);
void(*map_io)(void);/* IO mapping function*/
void(*init_irq)(void);
};

这个结构一般都定义在(以arm平台为例)kernel\arch\arm\mach-xxx\xxx.c中,是用宏来定义的,以mainstone的开发板为例:
定义在kernel\arch\arm\mach-pxa\mainstone.c文件中,如下所示:
MACHINE_START(MAINSTONE, "Intel DBBVA0 Development Platform")
     MAINTAINER("MontaVista Software Inc.")
     BOOT_MEM(0xa0000000, 0x40000000, io_p2v(0x40000000))
     FIXUP(fixup_mainstone)
     MAPIO(mainstone_map_io)
     INITIRQ(mainstone_init_irq)
MACHINE_END
这些宏也定义在kernel/include/asm-arm/mach/arch.h中,以MACHINE_START为例:
#define MACHINE_START(_type,_name)      \
const struct machine_desc __mach_desc_##_type   \
__attribute__((__section__(".arch.info"))) = { \
     .nr     = MACH_TYPE_##_type,    \
     .name       = _name,

展开之后结构的是:
__mach_desc_MAINSTONE = {
 .nr = MACH_TYPE_MAINSTIONE,
 .name = "Intel DBBVA0 Development Platform",

中间的1行__attribute__((__section__(".arch.info"))) = {说明将这个结构放到指定的段.arch.info中,这和前面的
.proc.info是一个意思,__attribute__((__section__的含义参考GNU手册。后面的宏都是类似的含义,这里就不再一一
介绍。下面开始说明源码:

第1行实现r4指向2b的地址,2b如__lookup_processor_type介绍的第19行,将machine_desc结构中的数据存放到r2, r3, r5, r6, r7。
读取__mach_desc_MAINSTONE结构中的nr参数到r5中,如第7行,比较r5和r1中的机器编号是否相同,如第8行,
r5中的nr值MACH_TYPE_MAINSTONE定义在kernel\include\asm-arm\mach-types.h中:
#define MACH_TYPE_MAINSTONE            303
r1中的值是由bootloader传递过来的,这在<>中有说明,
如果机器编号相同,跳到15行执行,r5=intphys_ram,r6=intphys_io,r7=intio_pg_offst,并返回。如果
不同则将地址指针增加,在跳到7行继续查找,如10--12行的代码,如果检索完所有的machine_desc仍然没
有找到则将r7清零并返回。
1  __lookup_architecture_type:
2          adr r4, 2b
3          ldmia   r4, {r2, r3, r5, r6, r7}    @ throw away r2, r3
4          sub r5, r4, r5          @ convert addresses
5          add r4, r6, r5          @ to our address space
6          add r7, r7, r5
7  1:      ldr r5, [r4]            @ get machine type
8          teq r5, r1
9          beq 2f
10         add r4, r4, #SIZEOF_MACHINE_DESC
11         cmp r4, r7
12         blt 1b
13         mov r7, #0              @ unknown architecture
14         mov pc, lr
15 2:      ldmib   r4, {r5, r6, r7}        @ found, get results
16         mov pc, lr
函数__create_page_tables介绍:

假设内核起始物理地址是0xA0008000,虚拟地址是0xC0008000,下面的代码是建立内核起始处4MB空间的映射,
采用了一级映射方式,即段式(section)映射方式,每段映射范围为1MB空间。于是需要建立4个表项,实现:
虚拟地址0xC0000000~0xC0300000,映射到物理地址0xA0000000~0xA0300000。


     .macro  pgtbl, reg, rambase
     adr \reg, stext
     sub \reg, \reg, #0x4000   
     .endm
   
     .macro  krnladr, rd, pgtable, rambase
     bic \rd, \pgtable, #0x000ff000
     .endm
   
/*
 * Setup the initial page tables.  We only setup the barest
 * amount which are required to get the kernel running, which
 * generally means mapping in the kernel code.
 *    
 * We only map in 4MB of RAM, which should be sufficient in
 * all cases.
 *    
 * r5 = physical address of start of RAM
 * r6 = physical IO address
 * r7 = byte offset into page tables for IO
 * r8 = page table flags          
*/   
1 __create_page_tables:
/* r5中存放着内核启动的地址0xa0008000 */
/* pgtbl将启动地址减去0x4000,存放到r4=0xa0004000 */
2         pgtbl   r4, r5              @ page table address
       
/*
 * Clear the 16K level 1 swapper page table
 */
/* r0 = 0xa0004000 */
3         mov r0, r4
4         mov r3, #0        
/* r2 = 0xa0008000 */
5         add r2, r0, #0x4000
/* 清除16k空间,addr 0xa0004000: 0xa0008000 is page table, total 16K*/
6 1:      str r3, [r0], #4
7         str r3, [r0], #4
8         str r3, [r0], #4
9         str r3, [r0], #4
10        teq r0, r2
11        bne 1b
     
/*
 * Create identity mapping for first MB of kernel to
 * cater for the MMU enable.  This identity mapping
 * will be removed by paging_init()
 */
/* r2 = 0xa0040000 & 0x000ff000 = 0xa00000000 */
12        krnladr r2, r4, r5          @ start of kernel
/* r3 = 0xa0000000 + 0x00000c0e = 0xa00000c0e */
/* r8 = 0x00000c0e在__lookup_processor_type函数中初始化 */
13       add r3, r8, r2          @ flags + kernel base
/* value r3=0xa0000c0e store to addr 0xa0006800*/
/* r4 = 0xa0006800 */
14        str r3, [r4, r2, lsr #18]       @ identity mapping  
/*
 * Now setup the pagetables for our kernel direct
 * mapped region.  We round TEXTADDR down to the
 * nearest megabyte boundary.
 */
/* TEXTADDR= 0xC0008000 有关TEXTADDR参考<> */
/* start of kernel, r0=0xa0007000 */
15        add r0, r4, #(TEXTADDR & 0xff000000) >> 18 @ start of kernel
/* r2=0xa0000c0e */
16        bic r2, r3, #0x00f00000
/* 0xa0000c0e的数据写入到0xa00070000 */
17        str r2, [r0]            @ PAGE_OFFSET + 0MB
/* r0=0xa0007000, no change */
18        add r0, r0, #(TEXTADDR & 0x00f00000) >> 18
      
19        str r3, [r0], #4            @ KERNEL + 0MB
20        add r3, r3, #1 << 20      
21        str r3, [r0], #4            @ KERNEL + 1MB
22        add r3, r3, #1 << 20      
23        str r3, [r0], #4            @ KERNEL + 2MB
24        add r3, r3, #1 << 20      
25        str r3, [r0], #4            @ KERNEL + 3MB
/*
 * Ensure that the first section of RAM is present.
 * we assume that:
 *  1. the RAM is aligned to a 32MB boundary
 *  2. the kernel is executing in the same 32MB chunk
 *     as the start of RAM.
 */  
26        bic r0, r0, #0x01f00000 >> 18   @ round down
27        and r2, r5, #0xfe000000     @ round down
28        add r3, r8, r2          @ flags + rambase
29        str r3, [r0]
  
30        bic r8, r8, #0x0c           @ turn off cacheable
  
31        mov pc, lr
      
 我已经把每一步涉及的地址详细列出了,读者可以自行对照阅读。第11~16行,清空页表项从0xA0004000到0xA00,8000,共16KB。
 第28行,取得__cpu_mmu_flags。第35~45行,填写页表项,共4项。读者可以对照XScale的地址映射手册,
 因为采用的是段式映射方式,所以每1MB虚拟空间映射到相同的页表表项,根据手册说明,段式映射只有一级表索引,
 是虚拟地址的前12位;而页式映射的页目录表是前12位,页表是接着的8位,最后12位才是页内偏移,
 读者一定不要和386的10位页目录表,10位页表的机制相混淆。我们举个例子说明,对于虚拟地址0xC00x,xxxxx,
 其前12位为C00,页表基址为0xA000,4000,所以表项地址为0xA000,4000+0xC00<<2=0xA000,7000,
 而这个地址内容为0xA0000C0E,其前12位0xA00为段基地址,后20位为一些flags,这是从刚才__bva0_proc_info中取得的。
函数__mmap_switched介绍:
    
/*
 * The following fragment of code is executed with the MMU on, and uses
 * absolute addresses; this is not position independent.
 *
 *  r0  = processor control register
 *  r1  = machine ID
 *  r9  = processor ID
*/

/* 下面按4字节对齐 */
1      .align  5
2 __mmap_switched:
/* r3 = __bss_start */
3     adr r3, __switch_data + 4
4       ldmia   r3, {r4, r5, r6, r7, r8, sp}@ r2 = compat
                             @ sp = stack pointer
5       mov fp, #0              @ Clear BSS (and zero fp)
6 1:    cmp r4, r5
7       strcc   fp, [r4],#4
8       bcc 1b

9       str r9, [r6]            @ Save processor ID
10      str r1, [r7]            @ Save machine type
11      orr r0, r0, #2          @ ...........A.
12      bic r2, r0, #2          @ Clear 'A' bit
13      stmia   r8, {r0, r2}            @ Save control register values
14      b   SYMBOL_NAME(start_kernel)

程序的4行执行完成之后的结果是r4=__bss_start,r5=_end,r6=processor_id,r7=__machine_arch_type,
r8=cr_alignment,sp=init_task_union+8192,第5-8行将__bss_start到_end清零,定义在vmlinux.lds文件中,如下:

  .bss : {                                            
        __bss_start = .;    /* BSS              */      
       *(.bss)
       *(COMMON)
  _end = . ;
  } 
 
第9、10行分别将处理器类型和机器类型存储到变量processor_id和__machine_arch_type中,这些变量以后会
在start_kernel->setup_arch中使用,来得到当前处理器的struct proc_info_list结构和当前系统的machine_desc结构的数据。
第10-13将processor control register保存到cr_alignment中,14行跳转到init/main.c中的start_kernel进入内核启动的第二阶段。
至此 :linux 启动的汇编部分全部分析完毕 。接下来的任务是交给c语言中的start_kernel来进行。
 
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