arm-linux启动过程(2)

5. 为kernel建立临时页表

前面提及到，kernel里面的所有符号在链接时，都使用了虚拟地址值。在完成基本的初始化后，kernel代码将跳到第一个C语言函数start_kernl来执行，在哪个时候，这些虚拟地址必须能够对它所存放在真正内存位置，否则运行将为出错。为此，CPU必须开启MMU，但在开启MMU前，必须为虚拟地址到物理地址的映射建立相应的面表。在开启MMU后，kernel指并不马上将PC值指向start_kernl，而是要做一些C语言运行期的设置，如堆栈，重定义等工作后才跳到start_kernel去执行。在此过程中，PC值还是物理地址，因此还需要为这段内存空间建立va
=
pa的内存映射关系。当然，本函数建立的所有页表都会在将来paging_init销毁再重建，这是临时过度性的映射关系和页表。

在介绍__create_table_pages前，先认识一个macro
pgtbl，它将KERNL_RAM_PADDR –
0x4000的值赋给rd寄存器，从下面的使用中可以看它，该值是页表在物理内存的基础，也即页表放在kernel开始地址下的16K的地方。

[cpp] view
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.macro pgtbl, rd

ldr \rd, =(KERNEL_RAM_PADDR - 0x4000)

.endm

[cpp] view
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__create_page_tables:

pgtbl r4 @ page table address

mov r0, r4

mov r3, #0

add r6, r0, #0x4000

1: str r3, [r0], #4

str r3, [r0], #4

str r3, [r0], #4

str r3, [r0], #4

teq r0, r6

bne 1b

ldr r7, [r10, #PROCINFO_MM_MMUFLAGS] @ mm_mmuflags

str r3, [r4, r6, lsl #2] @ identity mapping

str r3, [r0, #(KERNEL_START & 0x00f00000) >> 18]!

ldr r6, =(KERNEL_END - 1)

add r0, r0, #4

add r6, r4, r6, lsr #18

1: cmp r0, r6

add r3, r3, #1 << 20

strls r3, [r0], #4

bls 1b

#ifdef CONFIG_XIP_KERNEL

#endif

add r0, r4, #PAGE_OFFSET >> 18

orr r6, r7, #(PHYS_OFFSET & 0xff000000)

.if (PHYS_OFFSET & 0x00f00000)

orr r6, r6, #(PHYS_OFFSET & 0x00f00000)

.endif

str r6, [r0]

#ifdef CONFIG_DEBUG_LL

#if defined(CONFIG_ARCH_NETWINDER) || defined(CONFIG_ARCH_CATS)

#endif

#ifdef CONFIG_ARCH_RPC

#endif

#endif

mov pc, lr

ENDPROC(__create_page_tables)

一口气将__create_pages_table分析完，但里涉及的代码还是需要细细品读。尤其是右移20位和18位两个地方与页表目录项的地址关系比较复杂。执行完该函数后，虚拟内存和物理内存的映射关系如下图所示：

6. 开启MMU

看完页表的建立，想必开启MMU的代码也是小菜一碟吧。此函数的主要功能是将页表的基址加到cp15中的面表指针寄存器，同时设置域访问(domain
access)寄存器。

[cpp] view
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__enable_mmu:

#ifdef CONFIG_ALIGNMENT_TRAP

orr r0, r0, #CR_A

#else

bic r0, r0, #CR_A

#endif

#ifdef CONFIG_CPU_DCACHE_DISABLE

bic r0, r0, #CR_C

#endif

#ifdef CONFIG_CPU_BPREDICT_DISABLE

bic r0, r0, #CR_Z

#endif

#ifdef CONFIG_CPU_ICACHE_DISABLE

bic r0, r0, #CR_I

#endif

mov r5, #(domain_val(DOMAIN_USER, DOMAIN_MANAGER) | \

domain_val(DOMAIN_KERNEL, DOMAIN_MANAGER) | \

domain_val(DOMAIN_TABLE, DOMAIN_MANAGER) | \

domain_val(DOMAIN_IO, DOMAIN_CLIENT))

mcr p15, 0, r5, c3, c0, 0 @ load domain access register

mcr p15, 0, r4, c2, c0, 0 @ load page table pointer

b __turn_mmu_on

ENDPROC(__enable_mmu)

.align 5

__turn_mmu_on:

mov r0, r0

mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0 @ write control reg

mrc p15, 0, r3, c0, c0, 0 @ read id reg

mov r3, r3

mov r3, r3

mov pc, r13

ENDPROC(__turn_mmu_on)

7．__mmap_switched函数

__mmap_switched函数专用来设置C语言的执行环境，比如重定位工作，堆栈，以及BSS段的清零。

__switch_data变量先定义了一系里面处量的数据，如重定位和数据段的地址，BSS段的地址，pocessor_id和__mach_arch_type变量的地址等。

[cpp] view
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.type __switch_data, %object

__switch_data:

.long __mmap_switched

.long __data_loc @ r4

.long _data @ r5

.long __bss_start @ r6

.long _end @ r7

.long processor_id @ r4

.long __machine_arch_type @ r5

.long __atags_pointer @ r6

.long cr_alignment @ r7

.long init_thread_union + THREAD_START_SP @ sp

__mmap_switched:

adr r3, __switch_data + 4

ldmia r3!, {r4, r5, r6, r7}

cmp r4, r5 @ Copy data segment if needed

1: cmpne r5, r6

ldrne fp, [r4], #4

strne fp, [r5], #4

bne 1b

mov fp, #0 @ Clear BSS (and zero fp)

1: cmp r6, r7

strcc fp, [r6],#4

bcc 1b

ldmia r3, {r4, r5, r6, r7, sp}

str r9, [r4] @ Save processor ID

str r1, [r5] @ Save machine type

str r2, [r6] @ Save atags pointer

bic r4, r0, #CR_A @ Clear 'A' bit

stmia r7, {r0, r4} @ Save control register values

b start_kernel

ENDPROC(__mmap_switched)

全文完, by linyt

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