uboot和linux机器码分析

在u-boot和kernel中都会有一个机器码(即：MACH_TYPE)，只有这两个机器码一致时才能引导内核，否则就会出现如下mach的错误信息：

    Error: unrecognized/unsupported machine ID (r1 = 0x0000270f).

    Available machine support:

    ID (hex)   NAME

    0000016a SMDK2440

    Please check your kernel config and/or bootloader.

    这是因为在uboot中的机器码是0x0000270f，即9999，跟linux内核机器码不一致造成的。下面我们来查看一下uboot的机器码：

    a.打开uboot目录下的board/GT2440/GT2440.c文件，找到如下语句：

   
    gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_GT2440;

    这里的MACH_TYPE_GT2440就是uboot的机器码，我们查看一下这个码值。

    b.打开uboot目录下的include/asm-arm/mach_types.h文件，在头文件里面找到：

    #define MACH_TYPE_GT2440  9999

    下面我们对uboot和linux内核的机器码作更改使其保持一致。

    1.打开uboot目录下的board/GT2440/GT2440.c文件，将“gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_GT2440;”更改为“gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_S3C2440;”，此处的机器码值为362；

    2.打开linux内核目录下的arch/arm/mach-s3c2440/mach_smdk2440.c文件，将其“MACHINE_START(S3C2440, "SMDK2440")”中的第一项改为与uboot码值对应的宏，在这里是S3C2440。

    经过上述更改，重新编译后运行就不再出现机器码不匹配的问题了。

玩过或者移植过arm-linux的都应该知道在/arch/arm目录下有许多与具体处理器相关的目录，当然对于s3c2440的话所对应的目录就是 arch/arm/mach-s3c2440/，在里面找到与具体板子相关的文件mach-mini2440.c，这个文件大部分内容是对平台设备（例如串口，LCD，Nand falsh等）的结构体初始化，在这个文件的最后有一个非常重要的宏：

 MACHINE_START(MINI2440, "MINI2440")
     /* Maintainer: Michel Pollet <buserror@gmail.com> */
     .atag_offset = 0x100,
     .map_io = mini2440_map_io,
     .init_machine = mini2440_init,
     .init_irq = s3c24xx_init_irq,
     .timer = &s3c24xx_timer,
     .restart = s3c244x_restart,
 MACHINE_END

MINI2440这个宏在/arch/arm/tools/mach-types文件里定义:

 mini2440 MACH_MINI2440 MINI2440 1999

MACHINE_START 的定义在arch/arm/include/asm/mach/arch.h，如下：

 /*
  * Set of macros to define architecture features. This is built into
  * a table by the linker.
  */
 #define MACHINE_START(_type,_name) \
 static const struct machine_desc __mach_desc_##_type \
  __used \
  __attribute__((__section__(".arch.info.init"))) = { \
     .nr = MACH_TYPE_##_type, \
     .name = _name,

 #define MACHINE_END \
 };

就是定义了一个struct machine_desc类型结构体变量，这个结构体还定义了其他一些成员，接下来着重关注.init_machine这个成员，它是一个函数指针，值为mini2440_init，这个函数也在mach-mini2440.c中定义。内这个结构体变量在哪里被调用，从而调用它里面的成员和成员函数呢？先来看 arch/arm/kernel/setup.c 里面的setup_arch()函数：

 void __init setup_arch(char **cmdline_p)
 {
     struct machine_desc *mdesc;

     setup_processor();
     mdesc = setup_machine_fdt(__atags_pointer);
     if (!mdesc)
         mdesc = setup_machine_tags(machine_arch_type);
     machine_desc = mdesc;
     machine_name = mdesc->name
 ...........
 ...........

这个函数在 init/main.c 的start_kernel()函数里被调用。看到第10行, 这里的setup_machine()函数的作用就是找到我们想要的struct machine_desc类型的变量，也就是在mach-mini2440.c里定义那个变量。函数的参数machine_arch_type的值是什么呢？继续看：include/generated/mach-types.h

 #ifdef CONFIG_ARCH_S3C2440
 # ifdef machine_arch_type
 # undef machine_arch_type
 # define machine_arch_type __machine_arch_type
 # else
 # define machine_arch_type MACH_TYPE_S3C2440
 # endif
 # define machine_is_s3c2440() (machine_arch_type == MACH_TYPE_S3C2440)
 #else
 # define machine_is_s3c2440() (0)
 #endif

 #define MACH_TYPE_S3C2440              362

也就是说参数 machine_arch_type的值为362。在setup_machine()函数里主要调用了lookup_machine_type()函数来查找对应的type，应该是出于效率的原因，这个函数是通过汇编实现的，在此就不给出具体代码了。

到这里，知道了在/init/main.c的start_kernel()函数里调用了setup_arch()，在setup_arch()里找到了具体的struct machine_desc类型的变量，但是在哪里通过这个变量调用里面的成员或成员函数的呢？继续找。还是在setup.c里，看到了这样一个函数：

 static int __init customize_machine(void)
  {
          /* customizes platform devices, or adds new ones */
          if (machine_desc->init_machine)
                  machine_desc->init_machine();
          return 0;
  }
  arch_initcall(customize_machine);

 #define arch_initcall(fn) __define_initcall("3",fn,3)

 __initcall_start = .;
  *(.initcallearly.init) __early_initcall_end = .;
  *(.initcall0.init) *(.initcall0s.init)
  *(.initcall1.init) *(.initcall1s.init)
  *(.initcall2.init) *(.initcall2s.init)
  *(.initcall3.init) *(.initcall3s.init)
  *(.initcall4.init) *(.initcall4s.init)
  *(.initcall5.init) *(.initcall5s.init)
  *(.initcallrootfs.init)
  *(.initcall6.init) *(.initcall6s.init)
  *(.initcall7.init) *(.initcall7s.init)
  __initcall_end = .;

成员函数init_machine就是在这里被调用的。但是它没有被显式调用，而是放在了arch_initcall这个宏里，它被链接到了.initcall段里，现在简单看看 arch/arm/kernel/vmlinux.lds这个链接脚本里关于initcall的定义：可以看到customize_machine()被放到了.initcall3.init里。说了那么多定义，究竟它在哪里被调用啊？好吧，它是在/init/main.c里一个叫do_initcalls()的函数里被调用，去看看呗：

 extern initcall_t __initcall_start[], __initcall_end[], __early_initcall_end[];

  static void __init do_initcalls(void)
  {
          initcall_t *fn;

          for (fn = __early_initcall_end; fn < __initcall_end; fn++)
                  do_one_initcall(*fn);
  }

看到第1行，很熟悉吧。在for循环里依次调用了从__early_initcall_end开始到__initcall_end结束的所有函数。customize_machine()也是在其间被调用。

好了，到这里差不多该结束了，最后总结一下这些函数调用顺序：

start_kernel()--->setup_arch()--->do_initcalls()--->customize_machine()--->mini2440_init()