arm linux 启动之一：汇编启动到start_kernel

描述arm linux启动的概要过程，以S5PV210(Cortex A8)为例，本文描述第一个阶段。

一、arm linux的引导

uboot在引导arm linux（uImage镜像）到SDRAM之后，通过bootm命令对uImage镜像的64个字节头进行解释，获取linux的entry入口地址，并赋值给theKernel函数指针（一般该值是0x30008000），并将uboot的环境变量参数（如平台的内存块区域信息、linux启动命令信息bootargs等）按linux要求的tags形式放置在0x30000100起始的地方。接着关掉MMU，清除icache，dcache，最后通过该函数将控制权交给arm
linux：

theKernel (0, machid, bd->bi_boot_params)；

其中，machid是平台的id，其需要与arch/arm/tools/mach_types 中定义的机器ID一致，否则无法启动。 bd->bi_boot_params即0x30000100，描述了linux启动所需要的信息。

二、arm linux启动的第一部分

该部分是体系相关的汇编部分，代码位于arch\arm\kernel\head.S，入口是ENTRY(stext)，其主要完成的工作包括：

1) 设置当前arm工作模式是svc mode，关中断

2）__lookup_processor_type 获取对应的CPU信息数据结构地址，主要是arm v7架构相关的信息，如MMU，cache标志值等，数据结构如下：

struct proc_info_list {
unsigned int cpu_val;
unsigned int cpu_mask;
unsigned long __cpu_mm_mmu_flags; /* used by head.S */
unsigned long __cpu_io_mmu_flags; /* used by head.S */
unsigned long __cpu_flush; /* used by head.S */
const char *arch_name;
const char *elf_name;
unsigned int elf_hwcap;
const char *cpu_name;
struct processor *proc;
struct cpu_tlb_fns *tlb;
struct cpu_user_fns *user;
struct cpu_cache_fns *cache;
};
arm linux支持各种CPU体系架构，其描述在.proc.info.init 段，对应S5PV210即arch\arm\mm\proc-v7.S, lookup_processor_type先通过协处理器CP15读出CPU
ID并跟[b]cpu_val比较，匹配即可得到数据结构地址。该地址是链接到虚拟地址，而此时MMU是关闭的，需要将该地址转为物理地址访问。[/b]

[b] 3）__lookup_machine_type获取对应平台机器的数据结构地址，主要是平台板子相关的数据信息，如内存起始地址和大小，中断和timer初始化函数等，如下：[/b]



struct machine_desc {
unsigned int nr; /* architecture number */
unsigned int phys_io; /* start of physicalio */
unsigned int io_pg_offst; /* byte offsetfor io * page tabe entry */
const char *name; /* architecture name */
unsigned long boot_params; /*tagged list */
unsigned int video_start; /* start of videoRAM */
unsigned int video_end; /* end ofvideo RAM */
unsigned int reserve_lp0 :1; /* never haslp0 */
unsigned int reserve_lp1 :1; /* never haslp1 */
unsigned int reserve_lp2 :1; /* never haslp2 */
unsigned int soft_reboot :1; /* softreboot */
void (*fixup)(struct machine_desc *, struct tag *, char **, struct meminfo *);
void (*map_io)(void);/* IO mapping function */
void (*init_irq)(void);
struct sys_timer *timer; /* system tick timer */
void (*init_machine)(void);
};
arm linux支持各种平台板子，其描述在.arch.info.init 段，对应S5PV210即\arch\arm\mach-s5pv210\mach-smdkv210.c。UBOOT的machid即用于搜索匹配[b]nr，以取到机器信息。[/b]
4）检查uboot传递过来的tags是否符合标准，并检测machine数据结构的[b]boot_params的值是否等于theKernel传递过来的第三个参数（0x30000100）[/b]
[b] 5）create_page_tables 创建临时页表，均是以1M为单位进行映射，所以4G空间需要16K，从0x30004000到0X30008000。共映射三个部分：[/b]
[b] i. linux内核镜像空间的映射（0xc0008***[/b]开始的内核空间映射到0x30008***）

ii. 创建页表到开启mmu之间还有一段代码需要运行，因为还需要为linux启动的初始1M空间创建一段直接映射，此时还是0X30008000+的地址运行，所以映射是0X30008000+映射到[b]0X30008000+[/b]
[b] iii. uboot传递过来的tags参数也需要进行映射(虚拟0XC**映射到0X3[/b]**），以进行访问。
6）ldr r13, __switch_data，将 __switch_data数据结构的地址入栈。
7）add pc,r10, #PROCINFO_INITFUNC，即将PC改到[b]arch\arm\mm\proc-v7.S的 [/b]__v7_setup去执行，跳转前将__enable_mmu放到lr，即__v7_setup执行完就返回到[b]__enable_mmu。[b]__v7_setup主要是CPU体系相关的初始化，如icache，dcache等。[/b][/b]
8）__enable_mmu打开MMU，cache等，最后将r13出栈，取出arch/[b]arm/kernel/head-common.S的__switch_data的第一个内容[b]__mmap_switched函数，并赋给PC：[/b][/b]
[b][/b]
__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
9）[b]__mmap_switched初始化data，bss等相关段，保存相关的数据结构地址到相关变量。设置以后系统启动init进程的栈空间。[/b]
[b] 10）[b]b start_kernel 跳转到linux启动的第二部分，为C语言编写。[/b][/b]