uclinux的启动主要分为两个阶段：
第一部分bootloader启动阶段
第二部分linux 内核初始化和启动阶段
第一节：start_kernel
第二节：用户模式( user_mode )开始，start_kernel结束
第三节：加载linux内核完毕，转入cpu_idle进程
Specification of the machine
- CPU: S3C2410
- MEM: 64MB (bank 0)
- ROM: 64MB (Inte Starata Flash Memory)
- got UART ports
64MB RAM (DRAM)
0x3400 0000 +----------------------+
|VIVI RAM (size: 1M) |
0x33F0 0000 +----------------------+ VIVI_RAM_BASE
|HEAP AREA(size: 1M) |
0x33E0 0000 +----------------------+ HEAP_BASE
|MMU TABLE(size: 16k) |
0x33DF C000 +----------------------+ MMU_TABLE_BASE
| |
mtd partition table (size: 16k)| MTD_PART_SIZE -----/
0x33DF 8000 +----------------------+ |
vivi parameter table(size: 16k)| PARAMETER_TLB_SIZE | vivi pri data
0x33DF 4000 |----------------------+ |
linux command line (size: 16k) | LINUX_CMD_SIZE -----/
| |
0x33DF 0000 +----------------------+ VIVI_PRIV_RAM_BASE
| |
| free memory |
| |
0x3010 8000 +----------------------+
| kernel (size: 1MB) |
0x3000 8000 +----------------------+
| |
| free memory |
| |
0x3000 0100 +----------------------+
kernel param (size 256Byte) |
0x3000 0000 +----------------------+ DRAM_BASE
64MB ROM (NAND Flash)
* 0x0400 0000 +-----------------------------+
* | |
* | jffs2 (size: 61M) | user
* | |
* 0x0030 0000 +-----------------------------+
* | root (size: 2048k) |
* 0x0010 0000 +-----------------------------+
* | kernel (size: 832k) |
* 0x0003 0000 +-----------------------------+
* | param (size: 64k) |
* 0x0002 0000 +-----------------------------+
* | vivi (size: 128k) |
* 0x0000 0000 +-----------------------------+
[root@localhost root]# minicom
Welcome to minicom 2.00.0
OPTIONS: History Buffer, F-key Macros, Search History Buffer, I18nCompiled on Jan 25 2003, 00:15:18.Press CTRL-A Z for help on special keys
minicom信息
VIVI version 0.1.4 (root@BC) (gcc version 2.95.2 20000516 (release) [Rebel.com]5
Bootloader头信息，版本等，这个因不同的bootloader的设计而有所不同，由此你能看出bootloader的版本信息，有很多使用的是通用的bootloader，如u-boot，redboot等。
链接
Boot Loader VIVI
源代码: vivi/lib/version.c vivi/main.c
#define VIVI_RELEASE "0.1.4"
#define VIVI_COMPILE_BY "root"
#define VIVI_COMPILE_HOST "localhost.localdomain"
#define VIVI_COMPILER "gcc version 2.95.2 20000516 (release)[Rebel.com]"
#define UTS_VERSION "#0.1.4 六 6月 5 05:27:07 CST 2004"
const char *vivi_banner = "VIVI version " VIVI_RELEASE " (" VIVI_COMPILE_BY "@" VIVI_COMPILE_HOST ") (" VIVI_COMPILER ") " UTS_VERSION "/r/n";putstr(vivi_banner);
MMU table base address = 0x33DFC000
Succeed memory mapping.
链接
MMU
内存映射（memory map）就是指在整个4GB物理地址空间中有哪些地址范围被分配用来寻址系统的RAM单元。比如，在SA-1100CPU中，从0xC000,0000开始的512M地址空间被用作系统的RAM地址空间，而在Samsung S3C44B0X CPU中，从0x0c00,0000到0x1000,0000之间的64M地址空间被用作系统的RAM地址空间。虽然 CPU 通常预留出一大段足够的地址空间给系统 RAM，但是在搭建具体的嵌入式系统时却不一定会实现CPU预留的全部RAM地址空间。也就是说，具体的嵌入式系统往往只把CPU预留的全部RAM地址空间中的一部分映射到RAM单元上，而让剩下的那部分预留RAM地址空间处于未使用（unused）状态。由于上述这个事实，因此Boot Loader的stage2必须在它想干点什么之前——比如，将存储在flash上的内核映像读到RAM空间中——检测整个系统的内存映射情况，也即它必须知道CPU预留的全部RAM地址空间中的哪些被真正映射到RAM地址单元，哪些是处于unused状态的。
VIVI中用CONFIG_BOOTUP_MEMTEST中的memtest完成基本的RAM检测，针对
Samsung
S3C2410
CPU
，
从0x3000,0000到0x3400,0000之间的64M地址空间被用作系统的RAM地址空间。
源代码：vivi/arch/s3c2410/mmu.c
#define MMU_TABLE_BASE (HEAP_BASE - MMU_TABLE_SIZE)
#define HEAP_BASE (VIVI_RAM_BASE - HEAP_SIZE)
#define VIVI_RAM_BASE (DRAM_BASE + DRAM_SIZE - VIVI_RAM_SIZE)
#define DRAM_BASE DRAM_BASE0
#define DRAM_BASE0 0x30000000 /* base address of dram bank 0 */
#define DRAM_SIZE SZ_64M
#define SZ_8M 0x00800000
#define VIVI_RAM_SIZE SZ_1M
#define HEAP_SIZE SZ_1M
#define SZ_1M 0x00100000
#define MMU_TABLE_SIZE SZ_16K
#define SZ_16K 0x00004000static
unsigned long *mmu_tlb_base = (unsigned long *) MMU_TABLE_BASE;
putstr_hex("MMU table base address = 0x", (unsigned long)mmu_tlb_base);
源代码：vivi/main.c
mem_map_init();
mmu_init();
putstr("Succeed memory mapping./r/n");
NAND device: Manufacture ID: 0xec, Chip ID: 0x76 (Samsung K9D1208V0M)
链接：
闪存芯片
NAND Flash：1989年，东芝公司发明。是以块和页为单位来读写的，不能随机访问某个指定的点。因而相对来说读取速度较慢，而擦除和写入的速度则比较快。一般适用在大容量的多媒体应用中，如：CF，SM。
NOR Flash：Intel于1988年发明．随机读取的速度比较快，随机按字节写，写入和擦除速度很低。一般适合应用于数据/程序的存贮应用中，如：手机，机顶盒。NOR还可以片内执行(execute-in-place)XIP。
简单的说，NAND类似于硬盘，NOR类似于内存
源代码：vivi/drivers/mtd/nand/smc_core.c
struct nand_flash_dev {
char * name;
int manufacture_id;
int model_id;
int chipshift;
char page256;
char pageadrlen;
unsigned long erasesize;
};
static struct nand_flash_dev nand_flash_ids[] = {
{"Toshiba TC5816BDC", NAND_MFR_TOSHIBA, 0x64, 21, 1, 2, 0x1000}, // 2Mb 5V
{"Toshiba TC58V16BDC", NAND_MFR_TOSHIBA, 0xea, 21, 1, 2, 0x1000}, // 2Mb 3.3V
{"Toshiba TC5832DC", NAND_MFR_TOSHIBA, 0x6b, 22, 0, 2, 0x2000}, // 4Mb 5V
{"Toshiba TC58V32DC", NAND_MFR_TOSHIBA, 0xe5, 22, 0, 2, 0x2000}, // 4Mb 3.3V
{"Toshiba TC58V64AFT/DC", NAND_MFR_TOSHIBA, 0xe6, 23, 0, 2, 0x2000}, // 8Mb 3.3V
{"Toshiba TH58V128DC", NAND_MFR_TOSHIBA, 0x73, 24, 0, 2, 0x4000}, // 16Mb
{"Toshiba TC58256FT/DC", NAND_MFR_TOSHIBA, 0x75, 25, 0, 2, 0x4000}, // 32Mb
{"Toshiba TH58512FT", NAND_MFR_TOSHIBA, 0x76, 26, 0, 3, 0x4000}, // 64Mb
{"Toshiba TH58NS100/DC", NAND_MFR_TOSHIBA, 0x79, 27, 0, 3, 0x4000}, // 128Mb
{"Samsung KM29N16000", NAND_MFR_SAMSUNG, 0x64, 21, 1, 2, 0x1000}, // 2Mb 5V
{"Samsung KM29W16000", NAND_MFR_SAMSUNG, 0xea, 21, 1, 2, 0x1000}, // 2Mb 3.3V
{"Samsung unknown 4Mb", NAND_MFR_SAMSUNG, 0x6b, 22, 0, 2, 0x2000}, // 4Mb 5V
{"Samsung KM29W32000", NAND_MFR_SAMSUNG, 0xe3, 22, 0, 2, 0x2000}, // 4Mb 3.3V
{"Samsung unknown 4Mb", NAND_MFR_SAMSUNG, 0xe5, 22, 0, 2, 0x2000}, // 4Mb 3.3V
{"Samsung KM29U64000", NAND_MFR_SAMSUNG, 0xe6, 23, 0, 2, 0x2000}, // 8Mb 3.3V
{"Samsung KM29U128T", NAND_MFR_SAMSUNG, 0x73, 24, 0, 2, 0x4000}, // 16Mb
{"Samsung KM29U256T", NAND_MFR_SAMSUNG, 0x75, 25, 0, 2, 0x4000}, // 32Mb
{"Samsung K9D1208V0M", NAND_MFR_SAMSUNG, 0x76, 26, 0, 3, 0x4000}, // 64Mb
{"Samsung K9D1G08V0M", NAND_MFR_SAMSUNG, 0x79, 27, 0, 3, 0x4000}, // 128Mb
{NULL,}
};
mtd->name = nand_flash_ids[i].name;
printk("NAND device: Manufacture ID:" /
" 0x%02x, Chip ID: 0x%02x (%s)/n",
nand_maf_id, nand_dev_id, mtd->name);
Could not found stored vivi parameters. Use default vivi parameters.
vivi参数
vivi_parameter_t default_vivi_parameters[] = {
{ "mach_type", MACH_TYPE, NULL },
{ "media_type", MT_S3C2410, NULL },
{ "boot_mem_base", 0x30000000, NULL },
{ "baudrate", UART_BAUD_RATE, NULL },
{ "xmodem_one_nak", 0, NULL },
{ "xmodem_initial_timeout", 300000, NULL },
{ "xmodem_timeout", 1000000, NULL },
{ "ymodem_initial_timeout", 1500000, NULL },
{ "boot_delay", 0x1000000, NULL }
};
#define MACH_TYPE 193
#define MT_S3C2410 MT_SMC_S3C2410
#define UART_BAUD_RATE 115200
源代码：vivi/lib/priv_data.c
int init_priv_data(void)
{
int ret_def;
#ifdef CONFIG_PARSE_PRIV_DATA //#define CONFIG_PARSE_PRIV_DATA 1
int ret_saved;
#endif
ret_def = get_default_priv_data();
#ifdef CONFIG_PARSE_PRIV_DATA
ret_saved = load_saved_priv_data();
if (ret_def && ret_saved) {
printk("Could not found vivi parameters./n");
return -1;
} else if (ret_saved && !ret_def) {
printk("Could not found stored vivi parameters.");
printk(" Use default vivi parameters./n");
} else {
printk("Found saved vivi parameters./n");
}
#else
if (ret_def) {
printk("Could not found vivi parameters/n");
return -1;
} else {
printk("Found default vivi parameters/n");
}
#endif
#ifdef CONFIG_DEBUG_VIVI_PRIV
display_param_tlb();
display_mtd_partition();
#endif
return 0;
Press Return to start the LINUX now, any other key for vivi
按回车进入linux，其它键进vivi。当然，从vivi中boot也可以。
源代码：vivi/main.c
void boot_or_vivi(void)
{
char c;
int ret;
ulong boot_delay;
boot_delay = get_param_value("boot_delay", &ret);
if (ret) boot_delay = DEFAULT_BOOT_DELAY;
/* If a value of boot_delay is zero,
* unconditionally call vivi shell */
if (boot_delay == 0) vivi_shell();
/*
* wait for a keystroke (or a button press if you want.)
*/
printk("Press Return to start the LINUX now, any other key for vivi/n");
c = awaitkey(boot_delay, NULL);
if (((c != '/r') && (c != '/n') && (c != '/0'))) {
printk("type /"help/" for help./n");
vivi_shell();
} // 有问题，'/r' '/n'都是回车，'/0'是什么？
run_autoboot();
return;
}
【注：这里还有个小问题。就是在这里添加的时候，/n/r要合起来用，不能只用/n。原因如下：
计算机还没有出现之前，有一种叫做电传打字机（Teletype Model 33）的玩意，每秒钟可以打10个字符。但是它有一个问题，就是打完一行换行的时候，要用去0.2秒，正好可以打两个字符。要是在这0.2秒里面，又有新的字符传过来，那么这个字符将丢失。
于是，研制人员想了个办法解决这个问题，就是在每行后面加两个表示结束的字符。一个叫做“回车”，告诉打字机把打印头定位在左边界；另一个叫做“换行”，告诉打字机把纸向下移一行。
这就是“换行”和“回车”的来历，从它们的英语名字上也可以看出一二。
后来，计算机发明了，这两个概念也就被般到了计算机上。那时，存储器很贵，一些科学家认为在每行结尾加两个字符太浪费了，加一个就可以。于是，就出现了分歧。Unix 系统里，每行结尾只有“<换行>”，即“/n”；Windows系统里面，每行结尾是“<换行><回车>”，即“/ n/r”；Mac系统里，每行结尾是“<回车>”。一个直接后果是，Unix/Mac系统下的文件在Windows里打开的话，所有文字会变成一行；而Windows里的文件在Unix/Mac下打开的话，在每行的结尾可能会多出一个^M符号。
这几个地方我都遇到过，不过一直没有搞清楚。现在才算是找到根源了。】
Copy linux kernel from 0x00030000 to 0x30008000, size = 0x00100000 ... done
启动linux kernel，kernel映像必须被放到MTD设备的一个分区中，from、size分别表示linux kernel起始地址和kernel的大小。为什么要指定kernel大小呢？因为kernel首先要被copy到boot_mem_base + 0x8000的地方，然后在boot_mem_base + 0x100开始的地方设置内核启动参数。要拷贝 kernel，当然需要知道kernel的大小啦，这个大小不一定非要和kernel实际大小一样，但是必须大于等于kernel的大小。（单位字节）
media_type是指定的媒介类型，因为boot命令对不同媒介的处理方式是不同的，例如如果kernel在 SDRAM中，那么boot执行的过程中就可以跳过拷贝kernel映像到SDRAM中这一步骤了
Boot命令识别的媒介类型有以下三种：
ram 表示从RAM中启动linux kernel，linux kernel必须要放在RAM中，我的S3C2410平台就是如此。
nor 表示从NOR Flash中启动linux kernel，linux kernel必须已经被烧写到了NOR Flash中
smc 表示从NAND Flash中启动linux kernel，linux kernel必须已经被烧写到了NAND Flash中
源代码：vivi/lib/boot-kernel.c
int boot_kernel(ulong from, size_t size, int media_type)
{
int ret;
ulong boot_mem_base; /* base address of bootable memory */
ulong to;
boot_mem_base = get_param_value("boot_mem_base", &ret);
if (ret) {
printk("Can't get base address of bootable memory/n");
printk("Get default DRAM address. (0x%08lx/n", DRAM_BASE);
boot_mem_base = DRAM_BASE;
} //boot_mem_base = 0x30000000
/* copy kerne image */
to = boot_mem_base + LINUX_KERNEL_OFFSET;
// #define LINUX_KERNEL_OFFSET 0x8000
// to = 0x30008000
printk("Copy linux kernel from 0x%08lx to 0x%08lx, size = 0x%08lx ... ",from, to, size);
ret = copy_kernel_img(to, (char *)from, size, media_type);
//
将内核镜像从NAND FLASH拷入RAM
//
media_type=
MT_SMC_S3C2410
if (ret) {
printk("failed/n");
return -1;
} else {
printk("done/n");
}
return 0;
}
void command_boot(int argc, const char **argv)
{
int media_type = 0;
ulong from = 0;
size_t size = 0;
mtd_partition_t *kernel_part;
int ret;
media_type = get_param_value("media_type", &ret);
if (ret) {
printk("Can't get default 'media_type'/n");
return;
}
kernel_part = get_mtd_partition("kernel");
if (kernel_part == NULL) {
printk("Can't find default 'kernel' partition/n");
return;
}
from = kernel_part->offset;
size = kernel_part->size;
boot_kernel(from, size, media_type);
}
user_command_t boot_cmd = {
"boot",
command_boot,
NULL,
"boot [{cmds}] /t/t/t-- Booting linux kernel"
};
zImage magic = 0x016f2818
判断内核文件是否为压缩镜像，而当前文件是压缩镜像
源文件: vivi/lib/boot-kernel.c
#define LINUX_ZIMAGE_MAGIC 0x016f2818
if (*(ulong *)(to + 9*4) != LINUX_ZIMAGE_MAGIC) {
printk("Warning: this binary is not compressed linux kernel image/n");
printk("zImage magic = 0x%08lx/n", *(ulong *)(to + 9*4));
} else {
printk("zImage magic = 0x%08lx/n", *(ulong *)(to + 9*4));
}
Setup linux parameters at 0x30000100
linux command line is: "noinitrd root=/dev/bon/3 init=/linuxrc console=ttyS0"
设置linux参数和控制行
static void setup_linux_param(ulong param_base)
{
/*
linux parameters*/
struct param_struct *params = (struct param_struct *)param_base;
char *linux_cmd;
printk("Setup linux parameters at 0x%08lx/n", param_base);
memset(params, 0, sizeof(struct param_struct));
params->u1.s.page_size = LINUX_PAGE_SIZE;
params->u1.s.nr_pages = (DRAM_SIZE >> LINUX_PAGE_SHIFT);
/* set linux command line */
linux_cmd = get_linux_cmd_line();//
linux_cmd =
0x33DF8008
if (linux_cmd == NULL) {
printk("Wrong magic: could not found linux command line/n");
} else {
memcpy(params->commandline, linux_cmd, strlen(linux_cmd) + 1);
printk("linux command line is: /"%s/"/n", linux_cmd);
}
}
//
#define
boot_mem_base 0x30000000
//#define LINUX_PARAM_OFFSET 0x100
setup_linux_param(boot_mem_base + LINUX_PARAM_OFFSET);
MACH_TYPE = 193
/* Get machine type */
mach_type = get_param_value("mach_type", &ret);
printk("MACH_TYPE = %d/n", mach_type);
NOW, Booting Linux......
激动人心的消息，终于可以引导linux了。。。
源代码： vivi/lib/boot-kernel.c
printk("NOW, Booting Linux....../n");
call_linux(0, mach_type, to);
#elif defined(CONFIG_ARCH_S3C2410)
void call_linux(long a0, long a1, long a2)
{
cache_clean_invalidate();
tlb_invalidate();
__asm__(
"mov r0, %0/n"
"mov r1, %1/n"
"mov r2, %2/n"
"mov ip, #0/n"
"mcr p15, 0, ip, c13, c0, 0/n" /* zero PID */
"mcr p15, 0, ip, c7, c7, 0/n" /* invalidate I,D caches */
"mcr p15, 0, ip, c7, c10, 4/n" /* drain write buffer */
"mcr p15, 0, ip, c8, c7, 0/n" /* invalidate I,D TLBs */
"mrc p15, 0, ip, c1, c0, 0/n" /* get control register */
"bic ip, ip, #0x0001/n" /* disable MMU */
"mcr p15, 0, ip, c1, c0, 0/n" /* write control register */
"mov pc, r2/n"
"nop/n"
"nop/n"
: /* no outpus */
: "r" (a0), "r" (a1), "r" (a2)
);
//全是汇编，有空再研究
Boot Loader 调用 Linux 内核的方法是直接跳转到内核的第一条指令处，也即直接跳转到 MEM_START＋0x8000 地址处。在跳转时，下列条件要满足：
1． CPU 寄存器的设置：
R0＝0；
R1＝机器类型 ID；关于 Machine Type Number，可以参见 linux/arch/arm/tools/mach-types。
R2＝启动参数标记列表在 RAM 中起始基地址；
2． CPU 模式：
必须禁止中断（IRQs和FIQs）；
CPU 必须 SVC 模式；
3． Cache 和 MMU 的设置：
MMU 必须关闭；
指令 Cache 可以打开也可以关闭；
数据 Cache 必须关闭；
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| 发表于： 2007-07-16，修改于： 2008-02-26 19:46 已浏览1054次，有评论4条 推荐 投诉 |
| 网友评论 |
| justin_1222 |
时间：2007-07-16 15:50:42 IP地址：220.205.138.★ |
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我在网上搜了一圈，发现相似内容的文章仅有一篇，而且是针对kernel-2.4.20-uc0的，不知道是什么原因，是否大家认为研究此内容没有意义？
我的kernel是2.4.18-rmk7-pxa1的，是博创提供的原版内核。
我准备利用半个月时间，结合kernel的配置文件，仔细研究下。
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| justin_1222 |
时间：2007-07-30 08:40:15 IP地址：211.94.88.★ |
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规划内存占用的布局
这里包括两个方面：(1)内核映像所占用的内存范围；（2）根文件系统所占用的内存范围。在规划内存占用的布局时，主要考虑基地址和映像的大小两个方面。
对于内核映像，一般将其拷贝到从(MEM_START＋0x8000) 这个基地址开始的大约1MB大小的内存范围内(嵌入式 Linux 的内核一般都不操过 1MB)。为什么要把从 MEM_START 到 MEM_START＋0x8000 这段 32KB 大小的内存空出来呢？这是因为 Linux 内核要在这段内存中放置一些全局数据结构，如：启动参数和内核页表等信息。
而对于根文件系统映像，则一般将其拷贝到 MEM_START+0x0010,0000 开始的地方。如果用 Ramdisk 作为根文件系统映像，则其解压后的大小一般是1MB。 |
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