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  • Linux内核源码分析--内核启动之(2)Image内核启动(汇编部分)（Linux-3.0 ARMv7） 【转】

    转自：http://blog.chinaunix.net/uid-25909619-id-4938389.html 

    在完成了zImage自解压之后，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：

    1. ......
    2. SECTIONS
    3. {
    4. #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
    5. . = XIP_VIRT_ADDR(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR);
    6. #else
    7. . = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET;
    8. #endif
    10. .init : { /* Init code and data */
    11. _stext = .;
    12. _sinittext = .;
    13. ......
        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，下面先给出程序的流程图，后面是中文注释的代码。
     
        这里有一些宏定义必须知道他的含义：

    宏

    出现的位置

    默认值

    定义

    KERNEL_RAM_ADDR

    arch/arm/kernel/head.S

    0xC0008000

    内核在内存中的虚拟地址

    PAGE_OFFSET

    arch/arm/include/asm/memory.h 

    0xC0000000

    内核虚拟地址空间的起始地址

    TEXT_OFFSET

    arch/arm/Makefile

    0x00008000

    内核起始位置相对于内存起始位置的偏移

    PHYS_OFFSET

     

    arch/arm/include/asm/memory.h 

    构架相关

    物理内存的起始地址
     
     

    arch/arm/kernel/head.S

    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>
    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>
    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
    41.     .globl    swapper_pg_dir
    42.     .equ    swapper_pg_dir, KERNEL_RAM_VADDR - 0x4000
    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     d, phys, #TEXT_OFFSET - 0x4000
    52.     .endm
    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
    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
    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
    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！
    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
    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
    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
    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
    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
    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
    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
    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
    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
    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
    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
    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 */
    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
    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
    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)
    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)
    369.     .align
    371.     .type    __secondary_data, %object
    372. __secondary_data:
    373.     .long    .
    374.     .long    secondary_data
    375.     .long    __secondary_switched
    376. #endif /* defined(CONFIG_SMP) */
    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)
    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)
    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
    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
    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
    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)
    471.     .align
    472. 1:    .word    .
    473.     .word    __smpalt_begin
    474.     .word    __smpalt_end
    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
    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)
    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)
    509. #ifdef CONFIG_ARM_PATCH_PHYS_VIRT
    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)
    538.     .align
    539. 1:    .long    .
    540.     .long    __pv_table_begin
    541.     .long    __pv_table_end
    542. 2:    .long    __pv_phys_offset
    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)
    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)
    621.     .align
    622. 2:    .long    __pv_phys_offset
    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
    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.  */
    14. #define ATAG_CORE 0x54410001
    15. #define ATAG_CORE_SIZE ((2*4 + 3*4) >> 2)
    16. #define ATAG_CORE_SIZE_EMPTY ((2*4) >> 2)
    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
    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
    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
    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
    70. 2:    mov    pc, lr                @ atag/dtb 指针有效
    72. 1:    mov    r2, #0
    73.     mov    pc, lr
    74. ENDPROC(__vet_atags)
    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
    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
    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
    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)
    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
    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)
    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)
    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
    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    " Error: unrecognized/unsupported processor variant (0x"
    202. str_p2:    .asciz    "). "
    203.     .align
    204. #endif
    205. ENDPROC(__error_p)
    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)
     
     
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