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。

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：

struct machine_desc {

unsigned intnr; /* 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nr，以取到机器信息。

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boot_params的值是否等于theKernel传递过来的第三个参数（0x30000100）

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：

i. linux内核镜像空间的映射（0xc0008***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0X30008000+

iii. uboot传递过来的tags参数也需要进行映射(虚拟0XC**映射到0X3**），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arch/arm/mm/proc-v7.S的__v7_setup去执行，跳转前将__enable_mmu放到lr，即__v7_setup执行完就返回到__enable_mmu。__v7_setup主要是CPU体系相关的初始化，如icache，dcache等。

8）__enable_mmu打开MMU，cache等，最后将r13出栈，取出arch/arm/kernel/head-common.S的__switch_data的第一个内容__mmap_switched函数，并赋给PC：

__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）__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。

10）b start_kernel 跳转到linux启动的第二部分，为C语言编写。