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】

时间:2021-04-03 18:04:29

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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
  9. .init : { /* Init code and data */
  10. _stext = .;
  11. _sinittext = .;
  12. ......
    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:

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

 
 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】

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