ARM Linux从入口到Start_kernel代码分析 - (1)

1. Boot loader在跳转到kernel之前，必须完成

    (1). CPU必须处于SVC(supervisor)模式,并且IRQ和FIQ中断都是禁止的;
    (2). MMU(内存管理单元)必须是关闭的, 此时虚拟地址对物理地址;
    (3). 数据cache(Data cache)必须是关闭的
    (4). 指令cache(Instruction cache)可以是打开的,也可以是关闭的,这个没有强制要求;
    (5). CPU 通用寄存器0 (r0)必须是 0;
    (6). CPU 通用寄存器1 (r1)必须是 ARM Linux machine type (关于machine type, 我们后面会有讲解)
    (7). CPU 通用寄存器2 (r2) 必须是 kernel parameter list 的物理地址

          (parameter list 是由boot loader传递给kernel,用来描述设备信息属性的列表,详细内容可参考"Booting ARM Linux"文档).

2. 几个重要的宏

         宏                                      位置                                        默认值                               说明
KERNEL_RAM_ADDR  arch/arm/kernel/head.S +26              0xc0008000              kernel在RAM中的的虚拟地址
PAGE_OFFSET           include/asm-arm/memeory.h +50       0xc0000000              内核空间的起始虚拟地址
TEXT_OFFSET            arch/arm/Makefile +137                     0x00008000              内核相对于存储空间的偏移
TEXTADDR                  arch/arm/kernel/head.S +49              0xc0008000              kernel的起始虚拟地址
PHYS_OFFSET           include/asm-arm/arch-xxx/memory.h   平台相关                   RAM的起始物理地址

3. 代码分析

    下面我们将arm linux boot的主要代码列出来进行一个概括的介绍,然后,我们会逐个的进行详细的讲解.
 
 在arch/arm/kernel/head.S中 72 - 94 行,是arm linux boot的主代码:

00072: ENTRY(stext)                                                       
00073:  msr cpsr_c, #PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE @ ensure svc mode
00074:       @ and irqs disabled       
00075:  mrc p15, 0, r9, c0, c0  @ get processor id        
00076:  bl __lookup_processor_type  @ r5=procinfo r9=cpuid    
00077:  movs r10, r5    @ invalid processor (r5=0)?
00078:  beq __error_p   @ yes, error 'p'          
00079:  bl __lookup_machine_type  @ r5=machinfo             
00080:  movs r8, r5    @ invalid machine (r5=0)? 
00081:  beq __error_a   @ yes, error 'a'          
00082:  bl __create_page_tables                                      
00083:                                                                    
00084:                                                                 
00091:  ldr r13, __switch_data  @ address to jump to after
00092:       @ mmu has been enabled    
00093:  adr lr, __enable_mmu  @ return (PIC) address    
00094:  add pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC                               
其中,73行是确保kernel运行在SVC模式下,并且IRQ和FIRQ中断已经关闭,这样做是很谨慎的.

arm linux boot的主线可以概括为以下几个步骤:
 1. 确定 processor type                 (75 - 78行)
 2. 确定 machine type                 (79 - 81行)
 3. 创建页表                  (82行)    
 4. 调用平台特定的__cpu_flush函数        (在struct proc_info_list中) (94 行)                           
 5. 开启mmu                  (93行)
 6. 切换数据                   (91行)
 
 最终跳转到start_kernel                 (在__switch_data的结束的时候,调用了 b start_kernel)

下面,我们按照这个主线,逐步的分析Code.