全部博文(150)
分类: 嵌入式
2009-12-18 23:36:13
Bootloader及内核解压
Bootloader将内核加载到内存中,设定一些寄存器,然后将控制权交由内核,该过程中,关闭MMU功能。通常,内核都是以压缩的方式存放,如zImage,这里有两种解压方法:
使用内核自解压程序。
arch/arm/boot/compressed/head.S或arch/arm/boot/compressed/head-xxxxx.S
arch/arm/boot/compressed/misc.c
在Bootloader中增加解压功能。
使用该方法时内核不需要带有自解压功能,而使用Bootloader中的解压程序代替内核自解压程序。其工作过程与内核自解压过程相似:Bootloader把压缩方式的内核解压到内存中,然后跳转到内核入口处开始执行。
2. 几种内核启动方式介绍
XIP (EXECUTE IN PLACE) 是指直接从存放代码的位置上启动运行。
2.1 非压缩,非XIP
非XIP方式是指在运行之前需对代码进行重定位。该类型的内核以非压缩方式存放在Flash中,启动时由Bootloader加载到内存后运行。
2.2 非压缩,XIP
该类型的内核以非压缩格式存放在ROM/Flash中,不需要加载到内存就能运行,Bootloader直接跳转到其存放地址执行。Data段复制和BSS 段清零的工作由内核自己完成。这种启动方式常用于内存空间有限的系统中,另外,程序在ROM/Flash中运行的速度相对较慢。
2.3 RAM自解压
压缩格式的内核由开头一段自解压代码和压缩内核数据组成,由于以压缩格式存放,内核只能以非XIP方式运行。RAM自解压过程如下:压缩内核存放于 ROM/Flash中,Bootloader启动后加载到内存中的临时空间,然后跳转到压缩内核入口地址ZTEXTADDR执行自解压代码,内核被解压到最终的目的地址ZRELADDR然后运行。压缩内核所占据的临时空间随后被Linux回收利用。这种方式的内核在嵌入式产品中较为常见。
2.4 ROM自解压
解压缩代码也能够以XIP的方式在ROM/Flash中运行。ROM自解压过程如下:压缩内核存放在ROM/Flash中,不需要加载到内存就能运行, Bootloader直接跳转到其存放地址ZTEXTADDR执行其自解压代码,将压缩内核解压到最终的目的地址ZRELADDR并运行。ROM自解压方式存放的内核解压缩速度慢,而且也不能节省内存空间。
3. 内核启动地址的确定
内核自解压方式
Head.S/head-XXX.S获得内核解压后首地址ZREALADDR,然后解压内核,并把解压后的内核放在ZREALADDR的位置上,最后跳转到ZREALADDR地址上,开始真正的内核启动。
arch/armnommu/boot/Makefile,定义ZRELADDR和 ZTEXTADDR。ZTEXTADDR是自解压代码的起始地址,如果从内存启动内核,设置为0即可,如果从Rom/Flash启动,则设置 ZTEXTADDR为相应的值。ZRELADDR是内核解压缩后的执行地址。
arch/armnommu/boot/compressed/vmlinux.ld,引用LOAD_ADDR和TEXT_START。
arch/armnommu/boot/compressed/Makefile, 通过如下一行:
SEDFLAGS = s/TEXT_START/$(ZTEXTADDR)/;s/LOAD_ADDR/$(ZRELADDR)/;
使得TEXT_START = ZTEXTADDR,LOAD_ADDR = ZRELADDR。
说明:
执行完decompress_kernel函数后,代码跳回head.S/head-XXX.S中,检查解压缩之后的kernel起始地址是否紧挨着 kernel image。如果是,beq call_kernel,执行解压后的kernel。如果解压缩之后的kernel起始地址不是紧挨着kernel image,则执行relocate,将其拷贝到紧接着kernel image的地方,然后跳转,执行解压后的kernel。
Bootloader解压方式
Bootloader把解压后的内核放在内存的TEXTADDR位置上,然后跳转到TEXTADDR位置上,开始内核启动。
arch/armnommu/Makefile,一般设置TEXTADDR为PAGE_OFF+0x8000,如定义为0x00008000, 0xC0008000等。
arch/armnommu/vmlinux.lds,引用TEXTADDR。