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分类: LINUX
2013-07-07 15:31:46
内核提供了一个重要的结构体struct machine_desc ,这个结构体在内核移植中起到相当重要的作用,内核通过machine_desc结构体来控制系统体系架构相关部分的初始化。machine_desc结构体的成员包含了体系架构相关部分的几个最重要的初始化函数,包括map_io,init_irq, init_machine以及phys_io , timer成员等。
machine_desc结构体定义如下:
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_io; /* start of physical io */
unsigned int io_pg_offst; /* byte offset for io
* page tabe entry */
const char *name; /* architecture name */
unsigned long ;boot_params; /* tagged list */
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 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);
};
machine_desc结构体通过MACHINE_START宏来初始化,这里以s3c2410平台为例:
s3c2410 machine_desc结构体定义如下:
/* arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c */
MACHINE_START(SMDK2410, "SMDK2410") /* @TODO: request a new identifier and switch
* to SMDK2410 */
/* Maintainer: Jonas Dietsche */
.phys_io = S3C2410_PA_UART,
.io_pg_offst = (((u32)S3C24XX_VA_UART) >> 18) & 0xfffc,
.boot_params = S3C2410_SDRAM_PA + 0x100,
.map_io = smdk2410_map_io,
.init_irq = s3c24xx_init_irq,
.init_machine = smdk2410_init,
.timer = &s3c24xx_timer,
MACHINE_END
其中的宏MACHINE_START和MACHINE_END定义如下:
/*
* Set of macros to define architecture features. This is built into
* a table by the linker.
*/
#define MACHINE_START(_type,_name) \
const struct machine_desc __mach_desc_##_type \
__attribute__((__section__(".arch.info.init"))) = { \
.nr = MACH_TYPE_##_type, \
.name = _name,
#define MACHINE_END \
};
其中MACH_TYPE_##_type 为GCC扩展语法中的字符拼接标识,在预编译的时候会用真正的字符代替,比如我们这里就是MACH_TYPE_SMDK2410
MACHINE_START的使用及各个成员函数的的放置位置以及调用过程如下:
MACH_TYPE_SMDK2410这个值是目标板的类型值,定义在arch/include/asm-arm/mach-types.h内,值为193.
/* arch/include/asm-arm/mach-types.h */
#define MACH_TYPE_SMDK2410 193
由上发现,MACHINE_START主要是定义了"struct machine_desc"的类型,放在 section(".arch.info.init"),是初始化数据,其所占用的内存在内核起来之后将会被释放。
这里的map_io成员即内核提供给用户的创建外设I/O资源到内核虚拟地址静态映射表的接口函数。map_io成员函数会在系统初始化过程中被调用,流程如下:
start_kernel -> setup_arch() --> paging_init()中被调用
struct machine_desc 结构体的各个成员函数在不同时期被调用:
1. .init_machine 在 arch/arm/kernel/setup.c 中被 customize_machine 调用,放在 arch_initcall( ) 段里面,会自动按顺序被调用(另外博客分析,敬请关注)。
2. init_irq在start_kernel( ) --> init_IRQ( ) --> init_arch_irq( ) 被调用
3. map_io 在 setup_arch( ) --> paging_init( )被调用
其他主要都在 setup_arch() 中用到。
用户可以在定义machine_desc结构体时指定map_io的接口函数,我们也正是这样做的。
接下来我们继续分析smdk2410_map_io的执行过程,流程如下:
smdk2410_map_io-> s3c24xx_init_io(smdk2410_iodesc, ARRAY_SIZE(smdk2410_iodesc))
下面来看一下s3c24xx_init_io函数:
void __init s3c24xx_init_io(struct map_desc *mach_desc, int mach_size)
{
/* register our io-tables */
iotable_init(s3c_iodesc, ARRAY_SIZE(s3c_iodesc));
……
}
iotable_init内核提供,定义如下:
/*
* Create the architecture specific mappings
*/
void __init iotable_init(struct map_desc *io_desc, int nr)
{
int i;
for (i = 0; i nr; i++)
create_mapping(io_desc + i);
}
由上知道,smdk2410_map_io最终调用iotable_init建立映射表。
iotable_init函数的参数有两个:一个是map_desc类型的结构体,另一个是该结构体的数量nr。这里最关键的就是struct map_desc。map_desc结构体定义如下:
/* include/asm-arm/mach/map.h */
struct map_desc {
unsigned long virtual;
unsigned long physical;
unsigned long length;
unsigned int type;
};
create_mapping( )函数就是通过map_desc提供的信息创建线性映射表的。
这样的话我们就知道了创建I/O映射表的大致流程为:只要定义相应I/O资源的map_desc结构体,并将该结构体传给iotable_init函数执行,就可以创建相应的I/O资源到内核虚拟地址空间的映射表了。
我们来看看s3c2410是怎么定义map_desc结构体的(即上面iotable_init()函数内的s3c_iodesc)。
[arch/arm/mach-s3c2410/cpu.c]
/* minimal IO mapping */
static struct map_desc s3c_iodesc[] __initdata = {
IODESC_ENT(GPIO),
IODESC_ENT(IRQ),
IODESC_ENT(MEMCTRL),
IODESC_ENT(UART)
};
IODESC_ENT宏如下:
#define IODESC_ENT(x) { (unsigned long)S3C24XX_VA_##x, S3C2410_PA_##x, S3C24XX_SZ_##x, MT_DEVICE }
展开后等价于:
static struct map_desc s3c_iodesc[] __initdata = {
{
.virtual = S3C24XX_VA_GPIO,
.physical = S3C24XX_PA_GPIO,
.length = S3C24XX_SZ_GPIO,
.type = MT_DEVICE
},
……
};
至此,我们可以比较清晰看到GPIO被静态映射的过程,由于我们在前面的静态映射中已经做好了GPIO的映射,也就是我们写GPIO相关驱动的时候可以如下配置引脚的原因:
s3c2410_gpio_cfgpin(xxx,xxx);
其实,s3c2410_gpio_cfgpin定义如下:
void s3c2410_gpio_cfgpin(unsigned int pin, unsigned int function)
{
void __iomem *base = S3C2410_GPIO_BASE(pin);
unsigned long mask;
unsigned long con;
unsigned long flags;
if (pin < S3C2410_GPIO_BANKB) {
mask = 1 << S3C2410_GPIO_OFFSET(pin);
} else {
mask = 3 << S3C2410_GPIO_OFFSET(pin)*2;
}
local_irq_save(flags);
con = __raw_readl(base + 0x00);
con &= ~mask;
con |= function;
__raw_writel(con, base + 0x00);
local_irq_restore(flags);
}
其中,比较关键的一个地方:
void __iomem *base = S3C2410_GPIO_BASE(pin);
这一行中,S3C2410_GPIO_BASE定义如下:
#define S3C2410_GPIO_BASE(pin) ((((pin) & ~31) >> 1) + S3C24XX_VA_GPIO)
至此,GPIO的静态映射就看得很明白了。
下面来看其他外设的静态映射:
在s3c24xx_init_io()函数中,除了iotable_init()以为,还会在最后调用,
(cpu->map_io)(mach_desc, size);
而CPU的这个map_io在arch/arm/mach-s3c2410/cpu.c里面定义如下:
static struct cpu_table cpu_ids[] __initdata = {
{
.idcode = 0x32410000,
.idmask = 0xffffffff,
.map_io = s3c2410_map_io,
.init_clocks = s3c2410_init_clocks,
.init_uarts = s3c2410_init_uarts,
.init = s3c2410_init,
.name = name_s3c2410
},
...
}
再查看s3c2410_map_io(),函数代码如下:
void __init s3c2410_map_io(struct map_desc *mach_desc, int mach_size)
{
/* register our io-tables */
iotable_init(s3c2410_iodesc, ARRAY_SIZE(s3c2410_iodesc));
iotable_init(mach_desc, mach_size);
}
接下来看结构s3c2410_iodesc [arch/arm/mach-s3c2410/s3c2410.c],代码如下,
/* Initial IO mappings */
static struct map_desc s3c2410_iodesc[] __initdata = {
IODESC_ENT(USBHOST),
IODESC_ENT(USBDEV),
IODESC_ENT(CLKPWR),
IODESC_ENT(LCD),
IODESC_ENT(TIMER),
IODESC_ENT(ADC),
IODESC_ENT(WATCHDOG),
};
赫然发现IODESC_ENT(TIMER)这一行,结合之前GPIO的类似分析,IODESC_ENT宏如下:
#define IODESC_ENT(x) { (unsigned long)S3C24XX_VA_##x, S3C2410_PA_##x, S3C24XX_SZ_##x, MT_DEVICE }
至此,TIMER, USBHOST,USBDEV,lcd,adc,watchdog等的静态映射都看得很明白了。