linux 3.6 启动源码分析(一)
作为需要和硬件打交道的工程师来说，比较关注的是驱动和CPU初始化这一块。所以我沿着启动的路线，重点学习一下和硬件相关的代码。就从linux解压的入口说起。学习阶段，基本是参考大神文章http://blog.chinaunix.net/uid/20543672/cid-6411-list-7.html所写。
linux自解压完成后就跳转到了解压后的内核（也就是vmlinux的bin版本Image），具体的入口可以在arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S（最终的链接脚本是通过这个文件产生的）中获得：
这个入口在arch/arm/kernel/head.S中，这个文件就是Linux内核真正启动的地方，是初始化部分的开始，用汇编写成。他必须为后面的C代码做好准备
1./*
2. * linux/arch/arm/kernel/head.S
3. *
4. * Copyright (C) 1994-2002 Russell King
5. * Copyright (c) 2003 ARM Limited
6. * All Rights Reserved
7. *
8. * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
9. * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
10. * published by the Free Software Foundation.
11. *
12. * 所有32-bit CPU的内核启动代码
13. */
14. #include <linux/linkage.h>
15. #include <linux/init.h>
16.
17. #include <asm/assembler.h>
18. #include <asm/domain.h>
19. #include <asm/ptrace.h>
20. #include <asm/asm-offsets.h>
21. #include <asm/memory.h>
22. #include <asm/thread_info.h>
23. #include <asm/system.h>
24.
25. #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
26. #include <mach/debug-macro.S>
27. #endif
28.
29. /*
30. * swapper_pg_dir 是初始页表的虚拟地址.
31. * 我们将页表放在KERNEL_RAM_VADDR以下16K的空间中. 因此我们必须保证
32. * KERNEL_RAM_VADDR已经被正常设置.当前, 我们期望的是
33. * 这个地址的最后16 bits为0x8000, 但我们或许可以放宽这项限制到
34. * KERNEL_RAM_VADDR >= PAGE_OFFSET + 0x4000.
35. */
36. #define KERNEL_RAM_VADDR (PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET)
37. #if (KERNEL_RAM_VADDR & 0xffff) != 0x8000
38. #error KERNEL_RAM_VADDR must start at 0xXXXX8000
39. #endif
40.
41. .globl swapper_pg_dir
42. .equ swapper_pg_dir, KERNEL_RAM_VADDR - 0x4000
43.
44. /*
45. * TEXT_OFFSET 是内核代码（解压后）相对于RAM起始的偏移.
46. * 而#TEXT_OFFSET - 0x4000就是页表相对于RAM起始的偏移.
47. * 这个宏的作用是将phys（RAM的启示地址）加上页表的偏移，
48. * 而得到页表的起始物理地址
49. */
50. .macro pgtbl, rd, phys
51. add \rd, \phys, #TEXT_OFFSET - 0x4000
52. .endm
53.
54. #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
55. #define KERNEL_START XIP_VIRT_ADDR(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR)
56. #define KERNEL_END _edata_loc
57. #else
58. #define KERNEL_START KERNEL_RAM_VADDR
59. #define KERNEL_END _end
60. #endif
61.
62. /*
63. * 内核启动入口点.
64. * ---------------------------
65. *
66. * 这个入口正常情况下是在解压完成后被调用的.
67. * 调用条件: MMU = off, D-cache = off, I-cache = dont care, r0 = 0,
68. * r1 = machine nr, r2 = atags or dtb pointer.
69. * 这些条件在解压完成后会被逐一满足，然后才跳转过来。
70. *
71. * 这些代码大多数是位置无关的, 如果你的内核入口地址在连接时确定为
72. * 0xc0008000, 你调用此函数的物理地址就是 __pa(0xc0008000).
73. *
74. * 完整的machineID列表，请参见 linux/arch/arm/tools/mach-types
75. *
76. * 我们尽量让代码简洁; 不在此处添加任何设备特定的代码
77. * - 这些特定的初始化代码是boot loader的工作(或在极端情况下，
78. * 有充分理由的情况下, 可以由zImage完成)。
79. */
80. __HEAD
81. ENTRY(stext)
82. setmode PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE, r9 @ CPU模式设置宏
83. @ （进入svc模式并且关闭中断）
84. mrc p15, 0, r9, c0, c0 @ 获取处理器id-->r9
85. bl __lookup_processor_type @ 返回r5=procinfo r9=cpuid
86. movs r10, r5 @ r10=r5，并可以检测r5=0?注意当前r10的值
87. THUMB( it eq ) @ force fixup-able long branch encoding
88. beq __error_p @ yes, error 'p'如果r5=0，则内核处理器不匹配，出错～死循环
89.
90. /*
91. * 获取RAM的起始物理地址，并保存于 r8 = phys_offset
92. * XIP内核与普通在RAM中运行的内核不同
93. * （1）CONFIG_XIP_KERNEL
94. * 通过运行时计算？？？？
95. * （2）正常RAM中运行的内核
96. * 通过编译时确定（PLAT_PHYS_OFFSET 一般在arch/arm/mach-xxx/include/mach/memory.h定义）
97. *
98. */
99. #ifndef CONFIG_XIP_KERNEL
100. adr r3, 2f
101. ldmia r3, {r4, r8}
102. sub r4, r3, r4 @ (PHYS_OFFSET - PAGE_OFFSET)
103. add r8, r8, r4 @ PHYS_OFFSET
104. #else
105. ldr r8, =PLAT_PHYS_OFFSET
106. #endif
107.
108. /*
109. * r1 = machine no, r2 = atags or dtb,
110. * r8 = phys_offset, r9 = cpuid, r10 = procinfo
111. */
112. bl __vet_atags @ 判断r2（内核启动参数）指针的有效性
113. #ifdef CONFIG_SMP_ON_UP
114. bl __fixup_smp @ ???如果运行SMP内核在单处理器系统中启动，做适当调整
115. #endif
116. #ifdef CONFIG_ARM_PATCH_PHYS_VIRT
117. bl __fixup_pv_table @ ????根据内核在内存中的位置修正物理地址与虚拟地址的转换机制
118. #endif
119. bl __create_page_tables @ 初始化页表！
120.
121. /*
122. * 以下使用位置无关的方法调用的是CPU特定代码。
123. * 详情请见arch/arm/mm/proc-*.S
124. * r10 = xxx_proc_info 结构体的基地址（在上面__lookup_processor_type函数中选中的）
125. * 返回时, CPU 已经为 MMU 的启动做好了准备，
126. * 且 r0 保存着CPU控制寄存器的值.
127. */
128. ldr r13, =__mmap_switched @ 在MMU启动之后跳入的第一个虚拟地址
129. adr lr, BSYM(1f) @ 设置返回的地址(PIC)
130. mov r8, r4 @ 将swapper_pg_dir的物理地址放入r8，
131. @ 以备__enable_mmu中将其放入TTBR1
132. ARM( add pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC ) @ 跳入构架相关的初始化处理器函数(例如A8的是__v7_setup)
133. THUMB( add r12, r10, #PROCINFO_INITFUNC ) @主要目的只配置CP15（包括缓存配置）
134. THUMB( mov pc, r12 )
135. 1: b __enable_mmu @ 启动MMU
136. ENDPROC(stext)
137. .ltorg
138. #ifndef CONFIG_XIP_KERNEL
139. 2: .long .
140. .long PAGE_OFFSET
141. #endif
142.
143. /*
144. * 创建初始化页表.我们只创建最基本的页表，
145. * 以满足内核运行的需要，
146. * 这通常意味着仅映射内核代码本身.
147. *
148. * r8 = phys_offset, r9 = cpuid, r10 = procinfo
149. *
150. * 返回:
151. *r0, r3, r5-r7 被篡改
152. *r4 = 页表物理地址
153. */
154. __create_page_tables:
155. pgtbl r4, r8 @ 现在r4 = 页表的起始物理地址
156.
157. /*
158. * 清零16K的一级初始页表区
159. * 这些页表在内核自解压时被设置过
160. * （此时MMU已关闭）
161. */
162. mov r0, r4
163. mov r3, #0
164. add r6, r0, #0x4000
165. 1: str r3, [r0], #4
166. str r3, [r0], #4
167. str r3, [r0], #4
168. str r3, [r0], #4
169. teq r0, r6
170. bne 1b
171.
172. /*
173. * 获取节描述符的默认配置（除节基址外的其他配置）
174. * 这个数据依构架而不同，数据是用汇编文件配置的：
175. * arch/arm/mm/proc-xxx.S
176. * （此时MMU已关闭）
177. */
178. ldr r7, [r10, #PROCINFO_MM_MMUFLAGS] @ 获取mm_mmuflags(节描述符默认配置)，保存于r7
179.
180. /*
181. * 创建特定映射，以满足__enable_mmu的需求。
182. * 此特定映射将被paging_init()删除。
183. *
184. * 其实这个特定的映射就是仅映射__enable_mmu功能函数区的页表
185. * 以保证在启用mmu时代码的正确执行--1:1映射（物理地址=虚拟地址）
186. */
187. adr r0, __enable_mmu_loc
188. ldmia r0, {r3, r5, r6}
189. sub r0, r0, r3 @ 获取编译时确定的虚拟地址到当前物理地址的偏移
190. add r5, r5, r0 @ __enable_mmu的当前物理地址
191. add r6, r6, r0 @ __enable_mmu_end的当前物理地址
192. mov r5, r5, lsr #20 @ __enable_mmu的节基址
193. mov r6, r6, lsr #20 @ __enable_mmu_end的节基址
194.
195. 1: orr r3, r7, r5, lsl #20 @ 生成节描述符：flags + 节基址
196. str r3, [r4, r5, lsl #2] @ 设置节描述符,1:1映射（物理地址=虚拟地址）
197. teq r5, r6 @ 完成映射？（理论上一次就够了，这个函数应该不会大于1M吧～）
198. addne r5, r5, #1 @ r5 = 下一节的基址
199. bne 1b
200.
201. /*
202. * 现在创建内核的逻辑映射区页表（节映射）
203. * 创建范围：KERNEL_START---KERNEL_END
204. * KERNEL_START：内核最终运行的虚拟地址
205. * KERNEL_END：内核代码结束的虚拟地址（bss段之后，但XIP不是）
206. */
207. mov r3, pc @ 获取当前物理地址
208. mov r3, r3, lsr #20 @ r3 = 当前物理地址的节基址
209. orr r3, r7, r3, lsl #20 @ r3 为当前物理地址的节描述符
210. /*
211. * 下面是为了确定页表项的入口地址
212. * 其实页表入口项的偏移就反应了对应的虚拟地址的高位
213. *
214. * 由于ARM指令集的8bit位图问题，只能分两次得到
215. * KERNEL_START：内核最终运行的虚拟地址
216. *
217. */
218. add r0, r4, #(KERNEL_START & 0xff000000) >> 18
219. str r3, [r0, #(KERNEL_START & 0x00f00000) >> 18]!
220. ldr r6, =(KERNEL_END - 1)
221. add r0, r0, #4
222. add r6, r4, r6, lsr #18 @ r6 = 内核逻辑映射结束的节基址
223. 1: cmp r0, r6
224. add r3, r3, #1 << 20 @ 生成节描述符（只需做基址递增）
225. strls r3, [r0], #4 @ 设置节描述符
226. bls 1b
227.
228. #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
229. /*
230. * 如果是XIP技术的内核，上面的映射只能映射内核代码和只读数据部分
231. * 这里我们再映射一些RAM来作为 .data and .bss 空间.
232. */
233. add r3, r8, #TEXT_OFFSET
234. orr r3, r3, r7 @ 生成节描述符：flags + 节基址
235. add r0, r4, #(KERNEL_RAM_VADDR & 0xff000000) >> 18
236. str r3, [r0, #(KERNEL_RAM_VADDR & 0x00f00000) >> 18]!
237. ldr r6, =(_end - 1)
238. add r0, r0, #4
239. add r6, r4, r6, lsr #18
240. 1: cmp r0, r6
241. add r3, r3, #1 << 20
242. strls r3, [r0], #4
243. bls 1b
244. #endif
245.
246. /*
247. * 然后映射启动参数区（现在r2中的atags物理地址）
248. * 或者
249. * 如果启动参数区的虚拟地址没有确定（或者无效），则会映射RAM的头1MB.
250. */
251. mov r0, r2, lsr #20
252. movs r0, r0, lsl #20
253. moveq r0, r8 @ 如果atags指针无效，则r0 = r8（映射RAM的头1MB）
254. sub r3, r0, r8
255. add r3, r3, #PAGE_OFFSET @ 转换为虚拟地址
256. add r3, r4, r3, lsr #18 @ 确定页表项（节描述符）入口地址
257. orr r6, r7, r0 @ 生成节描述符
258. str r6, [r3] @ 设置节描述符
259.
260. /*
261. * 下面是调试信息的输出函数区
262. * 这里做了IO内存空间的节映射
263. */
264. #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
265. #ifndef CONFIG_DEBUG_ICEDCC
266. /*
267. * 为串口调试映射IO内存空间（将串口IO内存之上的所有地址都映射了）
268. * 这允许调试信息（在paging_init之前）从串口控制台输出
269. *
270. */
271. addruart r7, r3 @ 宏代码，位于arch/arm/mach-xxx/include/mach/debug-macro.S
272. @ 作用是将串口控制寄存器的基址放入r7(物理地址)和r3(虚拟地址)
273. mov r3, r3, lsr #20
274. mov r3, r3, lsl #2
275.
276. add r0, r4, r3 @ r0为串口IO内存映射页表项的入口地址
277. rsb r3, r3, #0x4000 @ 16K(PTRS_PER_PGD*sizeof(long))-r3
278. cmp r3, #0x0800 @ limit to 512MB,入口地址有效性检查（只能在最后#0x0800内）
279. movhi r3, #0x0800 @ 也就是说虚拟地址被限制在3.5G以上
280. add r6, r0, r3 @ r6为页表结束地址
281. mov r3, r7, lsr #20
282. ldr r7, [r10, #PROCINFO_IO_MMUFLAGS] @ io_mmuflags
283. orr r3, r7, r3, lsl #20 @ 生成节描述符
284. 1: str r3, [r0], #4
285. add r3, r3, #1 << 20
286. teq r0, r6
287. bne 1b
288.
289. #else /* CONFIG_DEBUG_ICEDCC */
290. /* 我们无需任何串口调试映射 for ICEDCC */
291. ldr r7, [r10, #PROCINFO_IO_MMUFLAGS] @ io_mmuflags
292. #endif /* !CONFIG_DEBUG_ICEDCC */
293.
294. #if defined(CONFIG_ARCH_NETWINDER) || defined(CONFIG_ARCH_CATS)
295. /*
296. * 如果我们在使用 NetWinder 或 CATS,我们也需要为调试信息映射
297. * 16550-type 串口
298. */
299. add r0, r4, #0xff000000 >> 18
300. orr r3, r7, #0x7c000000
301. str r3, [r0]
302. #endif
303. #ifdef CONFIG_ARCH_RPC
304. /*
305. * Map in screen at 0x02000000 & SCREEN2_BASE
306. * Similar reasons here - for debug. This is
307. * only for Acorn RiscPC architectures.
308. */
309. add r0, r4, #0x02000000 >> 18
310. orr r3, r7, #0x02000000
311. str r3, [r0]
312. add r0, r4, #0xd8000000 >> 18
313. str r3, [r0]
314. #endif
315. #endif
316. mov pc, lr @页表创建结束，返回
317. ENDPROC(__create_page_tables)
318. .ltorg
319. .align
320. __enable_mmu_loc:
321. .long .
322. .long __enable_mmu
323. .long __enable_mmu_end
324.
325. #if defined(CONFIG_SMP)
326. __CPUINIT
327. ENTRY(secondary_startup)
328. /*
329. * Common entry point for secondary CPUs.
330. *
331. * Ensure that we're in SVC mode, and IRQs are disabled. Lookup
332. * the processor type - there is no need to check the machine type
333. * as it has already been validated by the primary processor.
334. */
335. setmode PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE, r9
336. mrc p15, 0, r9, c0, c0 @ get processor id
337. bl __lookup_processor_type
338. movs r10, r5 @ invalid processor?
339. moveq r0, #'p' @ yes, error 'p'
340. THUMB( it eq ) @ force fixup-able long branch encoding
341. beq __error_p
342.
343. /*
344. * Use the page tables supplied from __cpu_up.
345. */
346. adr r4, __secondary_data
347. ldmia r4, {r5, r7, r12} @ address to jump to after
348. sub lr, r4, r5 @ mmu has been enabled
349. ldr r4, [r7, lr] @ get secondary_data.pgdir
350. add r7, r7, #4
351. ldr r8, [r7, lr] @ get secondary_data.swapper_pg_dir
352. adr lr, BSYM(__enable_mmu) @ return address
353. mov r13, r12 @ __secondary_switched address
354. ARM( add pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC ) @ initialise processor
355. @ (return control reg)
356. THUMB( add r12, r10, #PROCINFO_INITFUNC )
357. THUMB( mov pc, r12 )
358. ENDPROC(secondary_startup)
359.
360. /*
361. * r6 = &secondary_data
362. */
363. ENTRY(__secondary_switched)
364. ldr sp, [r7, #4] @ get secondary_data.stack
365. mov fp, #0
366. b secondary_start_kernel
367. ENDPROC(__secondary_switched)
368.
369. .align
370.
371. .type __secondary_data, %object
372. __secondary_data:
373. .long .
374. .long secondary_data
375. .long __secondary_switched
376. #endif /* defined(CONFIG_SMP) */
377.
378.
379.
380. /*
381. * 在最后启动MMU前，设置一些常用位 Essentially
382. * 其实，这里只是加载了页表指针和域访问控制数据寄存器
383. *
384. *
385. *r0 = cp#15 control register
386. * r1 = machine ID
387. * r2 = atags or dtb pointer
388. * r4 = page table pointer
389. * r9 = processor ID
390. * r13 = 最后要跳入的虚拟地址
391. */
392. __enable_mmu:
393. #ifdef CONFIG_ALIGNMENT_TRAP
394. orr r0, r0, #CR_A
395. #else
396. bic r0, r0, #CR_A
397. #endif
398. #ifdef CONFIG_CPU_DCACHE_DISABLE
399. bic r0, r0, #CR_C
400. #endif
401. #ifdef CONFIG_CPU_BPREDICT_DISABLE
402. bic r0, r0, #CR_Z
403. #endif
404. #ifdef CONFIG_CPU_ICACHE_DISABLE
405. bic r0, r0, #CR_I
406. #endif
407. mov r5, #(domain_val(DOMAIN_USER, DOMAIN_MANAGER) | \
408. domain_val(DOMAIN_KERNEL, DOMAIN_MANAGER) | \
409. domain_val(DOMAIN_TABLE, DOMAIN_MANAGER) | \
410. domain_val(DOMAIN_IO, DOMAIN_CLIENT)) @设置域访问控制数据
411. mcr p15, 0, r5, c3, c0, 0 @ 载入域访问控制数据到DACR
412. mcr p15, 0, r4, c2, c0, 0 @ 载入页表基址到TTBR0
413. b __turn_mmu_on @ 开启MMU
414. ENDPROC(__enable_mmu)
415.
416. /*
417. * 使能 MMU.这完全改变了可见的内存地址空间结构。
418. * 您将无法通过这里跟踪执行。
419. * 如果你已对此进行探究, *请*在向邮件列表发送另一个新帖之前，
420. * 检查linux-arm-kernel的邮件列表归档
421. *
422. *r0 = cp#15 control register
423. * r1 = machine ID
424. * r2 = atags or dtb pointer
425. * r9 = processor ID
426. * r13 = 最后要跳入的*虚拟*地址
427. *
428. * 其他寄存器依赖上面的调用函数
429. */
430. .align 5
431. __turn_mmu_on:
432. mov r0, r0
433. mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ 设置cp#15控制寄存器（启用MMU）
434. mrc p15, 0, r3, c0, c0, 0 @ read id reg
435. mov r3, r3
436. mov r3, r13 @ r3中装入最后要跳入的*虚拟*地址
437. mov pc, r3 @ 跳转到__mmap_switched
438. __enable_mmu_end:
439. ENDPROC(__turn_mmu_on)
440.
441.
442. #ifdef CONFIG_SMP_ON_UP
443. __INIT
444. __fixup_smp:
445. and r3, r9, #0x000f0000 @ architecture version
446. teq r3, #0x000f0000 @ CPU ID supported?
447. bne __fixup_smp_on_up @ no, assume UP
448.
449. bic r3, r9, #0x00ff0000
450. bic r3, r3, #0x0000000f @ mask 0xff00fff0
451. mov r4, #0x41000000
452. orr r4, r4, #0x0000b000
453. orr r4, r4, #0x00000020 @ val 0x4100b020
454. teq r3, r4 @ ARM 11MPCore?
455. moveq pc, lr @ yes, assume SMP
456.
457. mrc p15, 0, r0, c0, c0, 5 @ read MPIDR
458. and r0, r0, #0xc0000000 @ multiprocessing extensions and
459. teq r0, #0x80000000 @ not part of a uniprocessor system?
460. moveq pc, lr @ yes, assume SMP
461.
462. __fixup_smp_on_up:
463. adr r0, 1f
464. ldmia r0, {r3 - r5}
465. sub r3, r0, r3
466. add r4, r4, r3
467. add r5, r5, r3
468. b __do_fixup_smp_on_up
469. ENDPROC(__fixup_smp)
470.
471. .align
472. 1: .word .
473. .word __smpalt_begin
474. .word __smpalt_end
475.
476. .pushsection .data
477. .globl smp_on_up
478. smp_on_up:
479. ALT_SMP(.long 1)
480. ALT_UP(.long 0)
481. .popsection
482. #endif
483.
484. .text
485. __do_fixup_smp_on_up:
486. cmp r4, r5
487. movhs pc, lr
488. ldmia {r0, r6}
489. ARM( str r6, [r0, r3] )
490. THUMB( add r0, r0, r3 )
491. #ifdef __ARMEB__
492. THUMB( mov r6, r6, ror #16 ) @ Convert word order for big-endian.
493. #endif
494. THUMB( strh r6, [r0], #2 ) @ For Thumb-2, store as two halfwords
495. THUMB( mov r6, r6, lsr #16 ) @ to be robust against misaligned r3.
496. THUMB( strh r6, [r0] )
497. b __do_fixup_smp_on_up
498. ENDPROC(__do_fixup_smp_on_up)
499.
500. ENTRY(fixup_smp)
501. stmfd {r4 - r6, lr}
502. mov r4, r0
503. add r5, r0, r1
504. mov r3, #0
505. bl __do_fixup_smp_on_up
506. ldmfd {r4 - r6, pc}
507. ENDPROC(fixup_smp)
508.
509. #ifdef CONFIG_ARM_PATCH_PHYS_VIRT
510.
511. /* __fixup_pv_table - patch the stub instructions with the delta between
512. * PHYS_OFFSET and PAGE_OFFSET, which is assumed to be 16MiB aligned and
513. * can be expressed by an immediate shifter operand. The stub instruction
514. * has a form of '(add|sub) rd, rn, #imm'.
515. */
516. __HEAD
517. __fixup_pv_table:
518. adr r0, 1f
519. ldmia r0, {r3-r5, r7}
520. sub r3, r0, r3 @ PHYS_OFFSET - PAGE_OFFSET
521. add r4, r4, r3 @ adjust table start address
522. add r5, r5, r3 @ adjust table end address
523. add r7, r7, r3 @ adjust __pv_phys_offset address
524. str r8, [r7] @ save computed PHYS_OFFSET to __pv_phys_offset
525. #ifndef CONFIG_ARM_PATCH_PHYS_VIRT_16BIT
526. mov r6, r3, lsr #24 @ constant for add/sub instructions
527. teq r3, r6, lsl #24 @ must be 16MiB aligned
528. #else
529. mov r6, r3, lsr #16 @ constant for add/sub instructions
530. teq r3, r6, lsl #16 @ must be 64kiB aligned
531. #endif
532. THUMB( it ne @ cross section branch )
533. bne __error
534. str r6, [r7, #4] @ save to __pv_offset
535. b __fixup_a_pv_table
536. ENDPROC(__fixup_pv_table)
537.
538. .align
539. 1: .long .
540. .long __pv_table_begin
541. .long __pv_table_end
542. 2: .long __pv_phys_offset
543.
544. .text
545. __fixup_a_pv_table:
546. #ifdef CONFIG_THUMB2_KERNEL
547. #ifdef CONFIG_ARM_PATCH_PHYS_VIRT_16BIT
548. lsls r0, r6, #24
549. lsr r6, #8
550. beq 1f
551. clz r7, r0
552. lsr r0, #24
553. lsl r0, r7
554. bic r0, 0x0080
555. lsrs r7, #1
556. orrcs r0, #0x0080
557. orr r0, r0, r7, lsl #12
558. #endif
559. 1: lsls r6, #24
560. beq 4f
561. clz r7, r6
562. lsr r6, #24
563. lsl r6, r7
564. bic r6, #0x0080
565. lsrs r7, #1
566. orrcs r6, #0x0080
567. orr r6, r6, r7, lsl #12
568. orr r6, #0x4000
569. b 4f
570. 2: @ at this point the C flag is always clear
571. add r7, r3
572. #ifdef CONFIG_ARM_PATCH_PHYS_VIRT_16BIT
573. ldrh ip, [r7]
574. tst ip, 0x0400 @ the i bit tells us LS or MS byte
575. beq 3f
576. cmp r0, #0 @ set C flag, and ...
577. biceq ip, 0x0400 @ immediate zero value has a special encoding
578. streqh ip, [r7] @ that requires the i bit cleared
579. #endif
580. 3: ldrh ip, [r7, #2]
581. and ip, 0x8f00
582. orrcc ip, r6 @ mask in offset bits 31-24
583. orrcs ip, r0 @ mask in offset bits 23-16
584. strh ip, [r7, #2]
585. 4: cmp r4, r5
586. ldrcc r7, [r4], #4 @ use branch for delay slot
587. bcc 2b
588. bx lr
589. #else
590. #ifdef CONFIG_ARM_PATCH_PHYS_VIRT_16BIT
591. and r0, r6, #255 @ offset bits 23-16
592. mov r6, r6, lsr #8 @ offset bits 31-24
593. #else
594. mov r0, #0 @ just in case...
595. #endif
596. b 3f
597. 2: ldr ip, [r7, r3]
598. bic ip, ip, #0x000000ff
599. tst ip, #0x400 @ rotate shift tells us LS or MS byte
600. orrne ip, ip, r6 @ mask in offset bits 31-24
601. orreq ip, ip, r0 @ mask in offset bits 23-16
602. str ip, [r7, r3]
603. 3: cmp r4, r5
604. ldrcc r7, [r4], #4 @ use branch for delay slot
605. bcc 2b
606. mov pc, lr
607. #endif
608. ENDPROC(__fixup_a_pv_table)
609.
610. ENTRY(fixup_pv_table)
611. stmfd {r4 - r7, lr}
612. ldr r2, 2f @ get address of __pv_phys_offset
613. mov r3, #0 @ no offset
614. mov r4, r0 @ r0 = table start
615. add r5, r0, r1 @ r1 = table size
616. ldr r6, [r2, #4] @ get __pv_offset
617. bl __fixup_a_pv_table
618. ldmfd {r4 - r7, pc}
619. ENDPROC(fixup_pv_table)
620.
621. .align
622. 2: .long __pv_phys_offset
623.
624. .data
625. .globl __pv_phys_offset
626. .type __pv_phys_offset, %object
627. __pv_phys_offset:
628. .long 0
629. .size __pv_phys_offset, . - __pv_phys_offset
630. __pv_offset:
631. .long 0
632. #endif
633.
634. #include "head-common.S"
arch/arm/kernel/head-common.S
1./*
2. * linux/arch/arm/kernel/head-common.S
3. *
4. * Copyright (C) 1994-2002 Russell King
5. * Copyright (c) 2003 ARM Limited
6. * All Rights Reserved
7. *
8. * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
9. * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
10. * published by the Free Software Foundation.
11. *
12. */
13.
14. #define ATAG_CORE 0x54410001
15. #define ATAG_CORE_SIZE ((2*4 + 3*4) >> 2)
16. #define ATAG_CORE_SIZE_EMPTY ((2*4) >> 2)
17.
18. #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
19. #define OF_DT_MAGIC 0xd00dfeed
20. #else
21. #define OF_DT_MAGIC 0xedfe0dd0 /* 0xd00dfeed in big-endian */
22. #endif
23.
24. /*
25. * 异常处理.一些我们无法处理的错误.
26. * 我们应当告诉用户(这些错误信息)，但因为我们甚至无法保证是在正确的架构上运行，
27. * 所以我们什么都不做（死循环）。
28. *
29. * 如果 CONFIG_DEBUG_LL 被设置，我们试图打印出错误信息，
30. * 并希望这可以对我们有帮助 (例如这对bootloader没有提供适当的处理器ID
31. * 是有帮助的).
32. */
33. __HEAD
34.
35. /* 确定r2（内核启动参数）指针的有效性。 The heuristic 要求
36. * 是4Byte对齐的、在物理内存的头16K中，且以ATAG_CORE标记开头。
37. * 如果选择了CONFIG_OF_FLATTREE，dtb指针也是可以接受的.
38. *
39. * 在这个函数的未来版本中 可能会对物理地址的要求更为宽松，
40. * 且如果有必要的话，可能可以移动ATAGS数据块.
41. *
42. * 返回:
43. *r2 可能是有效的 atags 指针, 有效的 dtb 指针，或者0
44. * r5, r6 被篡改
45. */
46. __vet_atags:
47. tst r2, #0x3 @ 是否4Byte对齐?
48. bne 1f @ 不是则认为指针无效，返回
49.
50. ldr r5, [r2, #0] @获取r2指向的前4Byte，用于下面测试
51. #ifdef CONFIG_OF_FLATTREE
52. ldr r6, =OF_DT_MAGIC @ is it a DTB?
53. cmp r5, r6
54. beq 2f
55. #endif
56.
57. /* 内核启动参数块的规范是：
58. * （wait for updata）
59. */
60. cmp r5, #ATAG_CORE_SIZE @ 第一个tag是ATAG_CORE吗?测试的是tag_header中的size
61. @ 如果为ATAG_CORE，那么必为ATAG_CORE_SIZE
62. cmpne r5, #ATAG_CORE_SIZE_EMPTY @ 如果第一个tag的tag_header中的size为ATAG_CORE_SIZE_EMPTY
63. @ 说明此处也有atags
64. bne 1f
65. ldr r5, [r2, #4] @ 第一个tag_header的tag（魔数）
66. ldr r6, =ATAG_CORE @ 获取ATAG_CORE的魔数
67. cmp r5, r6 @ 判断第一个tag是否为ATAG_CORE
68. bne 1f @ 不是则认为指针无效，返回
69.
70. 2: mov pc, lr @ atag/dtb 指针有效
71.
72. 1: mov r2, #0
73. mov pc, lr
74. ENDPROC(__vet_atags)
75.
76. /*
77. * 以下的代码段是在MMU开启的状态下执行的,
78. * 而且使用的是绝对地址; 这不是位置无关代码.
79. *
80. *r0 = cp#15 控制寄存器值
81. *r1 = machine ID
82. * r2 = atags/dtb pointer
83. * r9 = processor ID
84. */
85. __INIT
86. __mmap_switched:
87. adr r3, __mmap_switched_data
88.
89. ldmia {r4, r5, r6, r7}
90. cmp r4, r5 @ 如果有必要，拷贝数据段。
91. @ 对比__data_loc和_sdata
92. @ __data_loc是数据段在内核代码映像中的存储位置
93. @ _sdata是数据段的链接位置（在内存中的位置）
94. @ 如果是XIP技术的内核，这两个数据肯定不同
95. 1: cmpne r5, r6 @ 检测数据是否拷贝完成
96. ldrne fp, [r4], #4
97. strne fp, [r5], #4
98. bne 1b
99.
100. mov fp, #0 @ 清零 BSS 段(and zero fp)
101. 1: cmp r6, r7 @ 检测是否完成
102. strcc fp, [r6],#4
103. bcc 1b
104.
105. /* 这里将需要的数据从寄存器中转移到全局变量中，
106. * 因为最后会跳入C代码，寄存器会被使用。
107. */
108. ARM( ldmia r3, {r4, r5, r6, r7, sp})
109. THUMB( ldmia r3, {r4, r5, r6, r7} )
110. THUMB( ldr sp, [r3, #16] )
111. str r9, [r4] @ 保存 processor ID到全局变量processor_id
112. str r1, [r5] @ 保存 machine type到全局变量__machine_arch_type
113. str r2, [r6] @ 保存 atags指针到全局变量__atags_pointer
114. bic r4, r0, #CR_A @ 清除cp15 控制寄存器值的 'A' bit（禁用对齐错误检查）
115. stmia r7, {r0, r4} @ 保存控制寄存器值到全局变量cr_alignment(在arch/arm/kernel/entry-armv.S)
116. b start_kernel @ 跳入C代码（init/main.c）
117. ENDPROC(__mmap_switched)
118.
119. .align 2
120. .type __mmap_switched_data, %object
121. __mmap_switched_data:
122. .long __data_loc @ r4
123. .long _sdata @ r5
124. .long __bss_start @ r6
125. .long _end @ r7
126. .long processor_id @ r4
127. .long __machine_arch_type @ r5
128. .long __atags_pointer @ r6
129. .long cr_alignment @ r7
130. .long init_thread_union + THREAD_START_SP @ sp
131. .size __mmap_switched_data, . - __mmap_switched_data
132.
133. /*
134. * 这里提供一个 C-API 版本的 __lookup_processor_type
135. */
136. ENTRY(lookup_processor_type)
137. stmfd {r4 - r6, r9, lr}
138. mov r9, r0
139. bl __lookup_processor_type
140. mov r0, r5
141. ldmfd {r4 - r6, r9, pc}
142. ENDPROC(lookup_processor_type)
143.
144. /*
145. * 读取处理器ID寄存器 (CP#15, CR0), 并且查找编译时确定的处理器
146. * 支持列表.注意：我们不能对__proc_info使用绝对地址，
147. * 因为我们还没有重新初始化页表（MMU已关闭，之前是解压时使用的1：1映射）。
148. * (我们不在正确的地址空间：内核是按虚拟地址（0xc00008000）编译的，
149. * 而现在我们运行在MMU关闭的情况下)。
150. * 我们必须计算偏移量。
151. *
152. * r9 = cpuid
153. * Returns:
154. * r3, r4, r6 被篡改
155. * r5 = proc_info 指针（物理地址空间）
156. * r9 = cpuid (保留)
157. */
158. __CPUINIT
159. __lookup_processor_type:
160. adr r3, __lookup_processor_type_data @获取运行时的地址数据
161. ldmia r3, {r4 - r6} @获取编译时确定的地址数据（虚拟地址）
162. sub r3, r3, r4 @ 获取地址偏移 virt&phys(r3)
163. add r5, r5, r3 @ 将虚拟地址空间转换为物理地址空间
164. add r6, r6, r3 @ r5=__proc_info_begin r6=__proc_info_end
165. 1: ldmia r5, {r3, r4} @ 获取proc_info_list结构体中的value, mask
166. and r4, r4, r9 @ 利用掩码处理从CP15获取的处理器ID
167. teq r3, r4 @ 对比编译时确定的处理器ID
168. beq 2f @ 若处理器ID匹配，返回
169. add r5, r5, #PROC_INFO_SZ @ 利用sizeof(proc_info_list)跳入下一个处理器ID的匹配
170. cmp r5, r6 @ 是否已经处理完proc_info_list数据
171. blo 1b @ 如果还有proc_info_list数据，再次检查匹配
172. mov r5, #0 @ 否则，编译的内核与此处理器不匹配，r5 = #0
173. 2: mov pc, lr
174. ENDPROC(__lookup_processor_type)
175.
176. /*
177. * 参见 <asm/procinfo.h> 中关于 __proc_info 结构体的信息.
178. */
179. .align 2
180. .type __lookup_processor_type_data, %object
181. __lookup_processor_type_data:
182. .long .
183. .long __proc_info_begin
184. .long __proc_info_end
185. .size __lookup_processor_type_data, . - __lookup_processor_type_data
186.
187. /*
188. * 处理器ID不匹配时的入口
189. * 如果启用了调试信息，会从consol打印提示信息
190. * 之后会进入__error的死循环
191. */
192. __error_p:
193. #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
194. adr r0, str_p1
195. bl printascii
196. mov r0, r9
197. bl printhex8
198. adr r0, str_p2
199. bl printascii
200. b __error
201. str_p1: .asciz "\nError: unrecognized/unsupported processor variant (0x"
202. str_p2: .asciz ").\n"
203. .align
204. #endif
205. ENDPROC(__error_p)
206.
207. /*
208. * 出错时的死循环入口
209. */
210. __error:
211. #ifdef CONFIG_ARCH_RPC
212. /*
213. * 出错时屏幕变红 - RiscPC only.
214. */
215. mov r0, #0x02000000
216. mov r3, #0x11
217. orr r3, r3, r3, lsl #8
218. orr r3, r3, r3, lsl #16
219. str r3, [r0], #4
220. str r3, [r0], #4
221. str r3, [r0], #4
222. str r3, [r0], #4
223. #endif
224. 1: mov r0, r0
225. b 1b
226. ENDPROC(__error)