ARM linux 内核启动分析(3)

ARM linux　内核启动分析(3)

Author:      jimmy.li
Date:         2007-06-08
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分支2: __lookup_architecture_type函数分析

 

       与__lookup_processor_type类似，__loop_architecture_type会根据bootloader引导linux kernel时传递给r1寄存器的平台类型(machine ID)，查找Linux kernl中是否有对这个平台的支持，查找的位置就是下面将会说到的.arch.info section中，这与__lookup_processor_type在.proc.info sesction查找类似。

在Kernel定义平台通常是使用MACHINE_START宏，其定义在include/asm-arm/mach/arch.h中：

#define MACHINE_START(_type,_name)              \

const struct machine_desc __mach_desc_##_type   \

 __attribute__((__section__(".arch.info"))) = { \

        .nr             = MACH_TYPE_##_type,    \

        .name           = _name,

__attribute__((__section__(".arch.info")))　的含义是把这个结构（struct machine_desc）放到.arch.info section。

 

其中的struct machine_desc结构也是定义在asm-arm/mach/arch.h中:

struct machine_desc {

        /*

         * Note! The first four elements are used

         * by assembler code in head-armv.S

         */

        unsigned int            nr;             /* architecture number  */

        unsigned int            phys_ram;       /* start of physical ram */

        unsigned int            phys_io;        /* start of physical io */

        unsigned int            io_pg_offst;    /* byte offset for io

                                                 * page tabe entry      */

 

        const char              *name;          /* architecture name    */

        unsigned int            param_offset;   /* parameter page       */

 

        unsigned int            video_start;    /* start of video RAM   */

        unsigned int            video_end;      /* end of video RAM     */

 

        unsigned int            reserve_lp0 :1; /* never has lp0        */

        unsigned int            reserve_lp1 :1; /* never has lp1        */

        unsigned int            reserve_lp2 :1; /* never has lp2        */

        unsigned int            soft_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);

};

在asm-arm/mach/arch.h除了定义了MACHINE_START宏外，还定义了一系列的宏用来填充struct machine_desc结构的信息。如果我们要添加一个新的平台支持的话，一般都是在arch/arm/mach-xxx/目录下某一文件通过上述这些宏来定义平台信息，使之在编译时把struct machine_desc结构放到.arch.info section，以供__lookup_processor_type函数来查询是否与当前运行的平台匹配。

以mainstone平台为例，在arch/arm/mach-pxa/mainstone.c中有：

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

经过宏替换后，相当于定义了编号为MACH_TYPE_MAINSTONE的平台，MACH_TYPE_MAINSTONE在include/asm-arm/mach-types.h文件中被定义，此文件是编译内核时Makefile脚本根据arch/arm/tools/mach-types文件生成的，make clean会删除mach-types.h文件，所以，要想添加新的平台号的支持，需要修改arch/arm/tools/mach-types文件，而不能直接修改include/asm-arm/mach-types.h。

 

接下来，来看实际的源码：

/* arch/arm/kernel/head-armv.S */

 

504 /*

505  * Lookup machine architecture in the linker-build list of architectures.

506  * Note that we can't use the absolute addresses for the __arch_info

507  * lists since we aren't running with the MMU on (and therefore, we are

508  * not in the correct address space).  We have to calculate the offset.

509  *

510  *  r1 = machine architecture number

511  * Returns:

512  *  r2, r3, r4 corrupted

513  *  r5 = physical start address of RAM

514  *  r6 = physical address of IO

515  *  r7 = byte offset into page tables for IO

516  */

517 __lookup_architecture_type:

    518                 adr     r4, 2b

    519                 ldmia   r4, {r2, r3, r5, r6, r7}        @ throw away r2, r3

    520                 sub     r5, r4, r5                      @ convert addresses

    521                 add     r4, r6, r5                      @ to our address space

    522                 add     r7, r7, r5

    523 1:              ldr     r5, [r4]                        @ get machine type

    524                 teq     r5, r1

    525                 beq     2f

    526                 add     r4, r4, #SIZEOF_MACHINE_DESC

    527                 cmp     r4, r7

    528                 blt     1b

    529                 mov     r7, #0                          @ unknown architecture

    530                 mov     pc, lr

    531 2:              ldmib   r4, {r5, r6, r7}                @ found, get results

    532                 mov     pc, lr

 

Line518：把标号2的地址（２b指的是前面__lookup_processor_type代码处的标号2——line498）放入r4寄存器。

Line519：执行的结果是：r2=__proc_info_end，r3=__proc_info_begin，r5=标号2（line498）的地址，r6= __arch_info_begin， r7= __arch_info_end。在这里，主要是想获得__arch_info_start和__arch_info_end的地址，所以r2, r3的值没有用处。

Line520~522执行的结果是r4=__arch_info_begin， r7= __arch_info_end。

Line523~528：是一个循环比较的过程，在.arch.info section中从__arch_info_begin开始的地址中获得machine ID，查找与r1中的值(bootloader 引导kernel时传递给r1为machine ID)相匹配的机器类型信息。如果有匹配的，则进入line531，如果遍历完所有注册的机器信息都与r1的值不匹配，则进入line529。

Line529～530：置r7为０返回，作为平台不支持的标志。

Line531~532：从.arch.info section中获取平台信息，r5＝start of physical ram, r6＝start of physical io，r7= byte offset into page tables for IO ，然后返回。

该段__lookup_architecture_type函数完成后，各寄存器情况如下：

r5 = 内存(SDRAM)的起始物理地址

r6 = IO的起始物理地址

r7 = IO虚拟地址在页表中的索引项