Linux的Lowlevel Debug功能

原文地址：



最近在调试Linux内核，跟踪启动过程。发现在没有turn on mmu之前，可以使用物理地址，通过向串口Fifo丢数据的方式输出调试信息。但是代码一旦运行到开启mmu，在汇编阶段，mmu只做了物理内存的映射，并没有映射io，所以就无法访问串口了。


此时应该通过串口输出的数据都保存在串口缓冲池里，直到在c语言阶段，建立io映射并初始化控制台后才进行输出。


但是，如果我想实时跟踪内核启动过程，应该如何才好？
这是就要提到Linux的Lowlevel Debug功能了。


这个选项位于：
Kernel hacking ---> 
[*] Kernel debugging 
[*] Kernel low-level debugging functions


打开这个选项会在.config中增加CONFIG_DEBUG_LL宏定义
初步估计，影响的地方有以下几点：
（1）arch/arm/kernel/head.s的__create_page_tables部分
（2）arch/arc/mach-处理器/处理器.c中的宏定义部分
（3）kernel/prink.c
为了提供DEBUG_LL功能，还必须完善arch/arc/mach-处理器/include/mach/debug-macro.S


首先说说好处，为什幺打开Kernel low-level debugging functions 功能。
打开这个宏定义后，会在head.s函数的__create_page_tables建立一部分io映射，具体代码如下：


#ifdef CONFIG_DEBUG_LL
ldr r7, [r10, #PROCINFO_IO_MMUFLAGS] @ io_mmuflags
/*
* Map in IO space for serial debugging.
* This allows debug messages to be output
* via a serial console before paging_init.
*/
ldr r3, [r8, #MACHINFO_PGOFFIO]
add r0, r4, r3
rsb r3, r3, #0x4000    @ PTRS_PER_PGD*sizeof(long)
cmp r3, #0x0800    @ limit to 512MB
movhi r3, #0x0800
add r6, r0, r3
ldr r3, [r8, #MACHINFO_PHYSIO]
orr r3, r3, r7
1: str r3, [r0], #4
add r3, r3, #1 << 20
teq r0, r6
bne 1b


代码中也提到，映射io的作用是为了串口调试使用。
这段代码中使用的物理地址和虚拟地址从何而来？arch/arc/mach-处理器/处理器.c中的宏定义部分
比如以下处理器：
MACHINE_START(EASIC0718, "SEP0718 board")


.phys_io = 0x10005000,
.io_pg_offst = ((0xe005000) >> 18) & 0xfffc,
.boot_params = 0x30000100,
.fixup   = fixup_gfd0718,
.map_io   = sep0718_map_io,
.init_irq = sep0718_init_irq,
.init_machine = sep0718_init,
.timer   = &sep0718_timer,


MACHINE_END


中间
.phys_io = 0x10005000,
.io_pg_offst = ((0xe005000) >> 18) & 0xfffc,
就是供__create_page_tables的 CONFIG_DEBUG_LL中做io映射使用


最后就是对printk.c的改动了，主要是多定义了void printascii(char *)可以直接输出。
完善了debug-macro.S后可以用printascii了。建立了内存映射后，哪里都可以用，无论汇编还是C，无论开mmu前还是开mmu后。代码会判断有没有开mmu的。
同时prink会在缓冲池保留一份数据，也同时调用printkasii直接输出，因此内核启动后会看到信息输出了两次。


最后贴上debug-macro.S，writed by leeming，注意其中的io地址和处理器架构相关，不能直接使用。
/* linux/include/asm-arm/arch-sep0718/debug-macro.S
*
* Debugging macro include header
*
* This program is free software; you can redistribute it and/or modify
* it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
* published by the Free Software Foundation.
*
*/
#include


   .macro addruart,rx
   mrc p15, 0, \rx, c1, c0
   tst \rx, #1    @ MMU enabled?
   moveq \rx, #0x10000000
   movne \rx, #0xe0000000
   add \rx, \rx, #0x5000
   .endm


   .macro senduart,rd,rx
   str \rd, [\rx] @ UARTDR
   .endm
            
   .macro waituart,rd,rx
1001:   ldr \rd, [\rx, #0x14] @ SYSFLGx
   tst \rd, #1 << 6   @ UBUSYx
   beq 1001b
   .endm


   .macro busyuart,rd,rx
1001:   ldr \rd, [\rx, #0x14] @ SYSFLGx
   tst \rd, #1 << 6   @ UBUSYx
   beq 1001b
   .endm