* 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）

191145685

　　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：

• ......
  
• SECTIONS
  
• {
  
• #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
  
• . = XIP_VIRT_ADDR(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR);
  
• #else
  
• . = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET;
  
• #endif
  
• 
  
• .init : {/* Init code and data*/
  
• _stext = .;
  
• _sinittext = .;
  
• ......
  

    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

• /*
  
• * linux/arch/arm/kernel/head.S
  
• *
  
• * Copyright (C) 1994-2002 Russell King
  
• * Copyright (c) 2003 ARM Limited
  
• * All Rights Reserved
  
• *
  
• * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  
• * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  
• * published by the Free Software Foundation.
  
• *
  
• * 所有32-bit CPU的内核启动代码
  
• */
  
• #include
  
• #include
  
• 
  
• #include
  
• #include
  
• #include
  
• #include
  
• #include
  
• #include
  
• #include
  
• 
  
• #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
  
• #include
  
• #endif
  
• 
  
• /*
  
  
• * swapper_pg_dir 是初始页表的虚拟地址.
  
•   * 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
  
  
•   * KERNEL_RAM_VADDR已经被正常设置. 当前, 我们期望的是
  
  
•   * 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
  
  
•   * KERNEL_RAM_VADDR >= PAGE_OFFSET + 0x4000.
  
•   */
  
• #define KERNEL_RAM_VADDR    (PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET)
  
• #if (KERNEL_RAM_VADDR & 0xffff) != 0x8000
  
• #error KERNEL_RAM_VADDR must start at 0xXXXX8000
  
• #endif
  
• 
  
•     .globl    swapper_pg_dir
  
•     .equ    swapper_pg_dir, KERNEL_RAM_VADDR - 0x4000
  
• 
  
• /*
  
  
•   * TEXT_OFFSET 是内核代码（解压后）相对于RAM起始的偏移.
  
  
•   * 而#TEXT_OFFSET - 0x4000就是页表相对于RAM起始的偏移.
  
  
•   * 这个宏的作用是将phys（RAM的启示地址）加上页表的偏移，
  
  
•   * 而得到页表的起始物理地址
  
  
•   */
  
•     .macro    pgtbl, rd, phys
  
•     add    \rd, \phys, #TEXT_OFFSET - 0x4000
  
•     .endm
  
• 
  
• #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL
  
• #define KERNEL_START    XIP_VIRT_ADDR(CONFIG_XIP_PHYS_ADDR)
  
• #define KERNEL_END    _edata_loc
  
• #else
  
• #define KERNEL_START    KERNEL_RAM_VADDR
  
  
• #define KERNEL_END    _end
  
• #endif
  
• 
  
• /*
  
  
•   * 内核启动入口点.
  
  
•   * ---------------------------
  
  
•   *
  
  
•   * 这个入口正常情况下是在解压完成后被调用的.
  
  
•   * 调用条件: MMU = off, D-cache = off, I-cache = dont care, r0 = 0,
  
  
•   * r1 = machine nr, r2 = atags or dtb pointer.
  
  
•   * 这些条件在解压完成后会被逐一满足，然后才跳转过来。
  
  
•   *
  
  
•   * 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
  
  
•   * 0xc0008000, 你调用此函数的物理地址就是 __pa(0xc0008000).
  
  
•   *
  
  
•   * 完整的machineID列表，请参见 linux/arch/arm/tools/mach-types
  
  
•   *
  
  
•   * 我们尽量让代码简洁; 不在此处添加任何设备特定的代码
  
  
•   * - 这些特定的初始化代码是boot loader的工作(或在极端情况下，
  
  
•   * 有充分理由的情况下, 可以由zImage完成)。
  
  
•   */
  
•     __HEAD
  
• ENTRY(stext)
  
•      setmode    PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE, r9 @ CPU模式设置宏
  
  
•                                                     @ （进入svc模式并且关闭中断）
  
  
•      mrc    p15, 0, r9, c0, c0                       @ 获取处理器id-->r9
  
  
•      bl    __lookup_processor_type                   @ 返回r5=procinfo r9=cpuid
  
  
•      movs    r10, r5                                 @ r10=r5，并可以检测r5=0?注意当前r10的值
  
• THUMB( it    eq )            @ force fixup-able long branch encoding
  
•      beq    __error_p            @ yes, error 'p'如果r5=0，则内核处理器不匹配，出错～死循环
  
• 
  
•     /*
  
•       * 获取RAM的起始物理地址，并保存于 r8 = phys_offset
  
•      * XIP内核与普通在RAM中运行的内核不同
  
•      * （1）CONFIG_XIP_KERNEL
  
•      *         通过运行时计算？？？？
  
•      * （2）正常RAM中运行的内核
  
  
•       *         通过编译时确定（PLAT_PHYS_OFFSET 一般在arch/arm/mach-xxx/include/mach/memory.h定义）
  
•      *
  
•      */
  
• #ifndef CONFIG_XIP_KERNEL
  
•     adr    r3, 2f
  
•     ldmia    r3, {r4, r8}
  
•     sub    r4, r3, r4            @ (PHYS_OFFSET - PAGE_OFFSET)
  
•     add    r8, r8, r4            @ PHYS_OFFSET
  
• #else
  
•    ldr    r8, =PLAT_PHYS_OFFSET
  
• #endif
  
• 
  
•     /*
  
•      * r1 = machine no, r2 = atags or dtb,
  
•      * r8 = phys_offset, r9 = cpuid, r10 = procinfo
  
•      */
  
•     bl    __vet_atags            @ 判断r2（内核启动参数）指针的有效性
  
• #ifdef CONFIG_SMP_ON_UP
  
•     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
  
• #endif
  
• #ifdef CONFIG_ARM_PATCH_PHYS_VIRT
  
•     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
  
• #endif
  
•      bl    __create_page_tables    @ 初始化页表！
  
• 
  
•      /*
  
  
•       * 以下使用位置无关的方法调用的是CPU特定代码。
  
  
•       * 详情请见arch/arm/mm/proc-*.S
  
  
•       * r10 = xxx_proc_info 结构体的基地址（在上面__lookup_processor_type函数中选中的）
  
  
•       * 返回时, CPU 已经为 MMU 的启动做好了准备，
  
  
•       * 且 r0 保存着CPU控制寄存器的值.
  
  
•       */
  
•      ldr    r13, =__mmap_switched                @ 在MMU启动之后跳入的第一个虚拟地址
  
  
•      adr    lr, BSYM(1f)                        @ 设置返回的地址(PIC)
  
  
•      mov    r8, r4                                @ 将swapper_pg_dir的物理地址放入r8，
  
  
•                                              @ 以备__enable_mmu中将其放入TTBR1
  
  
•   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)
  
• THUMB(    add    r12, r10, #PROCINFO_INITFUNC    )    @主要目的只配置CP15（包括缓存配置）
  
• THUMB(    mov    pc, r12                )
  
• 1:    b    __enable_mmu                        @ 启动MMU
  
• ENDPROC(stext)
  
•     .ltorg
  
• #ifndef CONFIG_XIP_KERNEL
  
• 2:    .long    .
  
•     .long    PAGE_OFFSET
  
• #endif
  
• 
  
• /*
  
  
•   * 创建初始化页表. 我们只创建最基本的页表，
  
  
•   * 以满足内核运行的需要，
  
  
•   * 这通常意味着仅映射内核代码本身.
  
  
•   *
  
  
•   * r8 = phys_offset, r9 = cpuid, r10 = procinfo
  
  
•   *
  
  
•   * 返回:
  
  
•   * r0, r3, r5-r7 被篡改
  
  
•   * r4 = 页表物理地址
  
  
•   */
  
• __create_page_tables:
  
•      pgtbl    r4, r8                @ 现在r4 = 页表的起始物理地址
  
• 
  
•      /*
  
  
•       * 清零16K的一级初始页表区
  
  
•       * 这些页表在内核自解压时被设置过
  
  
•       * （此时MMU已关闭）
  
  
•       */
  
•     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
  
• 
  
•      /*
  
  
•       * 获取节描述符的默认配置（除节基址外的其他配置）
  
  
•       * 这个数据依构架而不同，数据是用汇编文件配置的：
  
  
•       * arch/arm/mm/proc-xxx.S
  
  
•       * （此时MMU已关闭）
  
  
•       */
  
•     ldr    r7, [r10, #PROCINFO_MM_MMUFLAGS] @ 获取mm_mmuflags(节描述符默认配置)，保存于r7
  
• 
  
•      /*
  
  
•       * 创建特定映射，以满足__enable_mmu的需求。
  
  
•       * 此特定映射将被paging_init()删除。
  
  
•       *
  
  
•       * 其实这个特定的映射就是仅映射__enable_mmu功能函数区的页表
  
  
•       * 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）
  
  
•       */
  
•     adr    r0, __enable_mmu_loc
  
•     ldmia    r0, {r3, r5, r6}
  
•     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
  
•     add    r5, r5, r0            @ __enable_mmu的当前物理地址
  
•     add    r6, r6, r0            @ __enable_mmu_end的当前物理地址
  
•     mov    r5, r5, lsr #20        @ __enable_mmu的节基址
  
•     mov    r6, r6, lsr #20        @ __enable_mmu_end的节基址
  
• 
  
• 1:    orr    r3, r7, r5, lsl #20        @ 生成节描述符：flags + 节基址
  
•     str    r3, [r4, r5, lsl #2]    @ 设置节描述符,1:1映射（物理地址=虚拟地址）
  
•     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～）
  
•     addne    r5, r5, #1            @ r5 = 下一节的基址
  
•     bne    1b
  
• 
  
•      /*
  
  
•       * 现在创建内核的逻辑映射区页表（节映射）
  
  
•       * 创建范围：KERNEL_START---KERNEL_END
  
  
•       * KERNEL_START：内核最终运行的虚拟地址
  
  
•       * KERNEL_END：内核代码结束的虚拟地址（bss段之后，但XIP不是）
  
  
•       */
  
•     mov    r3, pc                @ 获取当前物理地址
  
•     mov    r3, r3, lsr #20        @ r3 = 当前物理地址的节基址
  
•     orr    r3, r7, r3, lsl #20    @ r3 为当前物理地址的节描述符
  
•      /*
  
  
•       * 下面是为了确定页表项的入口地址
  
  
•       * 其实页表入口项的偏移就反应了对应的虚拟地址的高位
  
  
•       *
  
  
•       * 由于ARM指令集的8bit位图问题，只能分两次得到
  
  
•       * KERNEL_START：内核最终运行的虚拟地址
  
  
•       *
  
  
•       */
  
•     add    r0, r4, #(KERNEL_START & 0xff000000) >> 18
  
•     str    r3, [r0, #(KERNEL_START & 0x00f00000) >> 18]!
  
•     ldr    r6, =(KERNEL_END - 1)
  
•     add    r0, r0, #4
  
•     add    r6, r4, r6, lsr #18    @ r6 = 内核逻辑映射结束的节基址
  
• 1:    cmp    r0, r6
  
•     add    r3, r3, #1 18
  
•     str    r3, [r0, #(KERNEL_RAM_VADDR & 0x00f00000) >> 18]!
  
•     ldr    r6, =(_end - 1)
  
•     add    r0, r0, #4
  
•     add    r6, r4, r6, lsr #18
  
• 1:    cmp    r0, r6
  
•     add    r3, r3, #1 18
  
•     orr    r3, r7, #0x02000000
  
•     str    r3, [r0]
  
•     add    r0, r4, #0xd8000000 >> 18
  
•     str    r3, [r0]
  
• #endif
  
• #endif
  
•      mov    pc, lr        @页表创建结束，返回
  
• ENDPROC(__create_page_tables)
  
•     .ltorg
  
•     .align
  
• __enable_mmu_loc:
  
•     .long    .
  
•     .long    __enable_mmu
  
•     .long    __enable_mmu_end
  
• 
  
• #if defined(CONFIG_SMP)
  
•     __CPUINIT
  
• ENTRY(secondary_startup)
  
•     /*
  
•      * Common entry point for secondary CPUs.
  
•      *
  
•      * Ensure that we're in SVC mode, and IRQs are disabled. Lookup
  
•      * the processor type - there is no need to check the machine type
  
•      * as it has already been validated by the primary processor.
  
•      */
  
•     setmode    PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE, r9
  
•     mrc    p15, 0, r9, c0, c0        @ get processor id
  
•     bl    __lookup_processor_type
  
•     movs    r10, r5                @ invalid processor?
  
•     moveq    r0, #'p'            @ yes, error 'p'
  
• THUMB( it    eq )        @ force fixup-able long branch encoding
  
•     beq    __error_p
  
• 
  
•     /*
  
•      * Use the page tables supplied from  __cpu_up.
  
•      */
  
•     adr    r4, __secondary_data
  
•     ldmia    r4, {r5, r7, r12}        @ address to jump to after
  
•     sub    lr, r4, r5            @ mmu has been enabled
  
•     ldr    r4, [r7, lr]            @ get secondary_data.pgdir
  
•     add    r7, r7, #4
  
•     ldr    r8, [r7, lr]            @ get secondary_data.swapper_pg_dir
  
•     adr    lr, BSYM(__enable_mmu)        @ return address
  
•     mov    r13, r12            @ __secondary_switched address
  
• ARM(    add    pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC    ) @ initialise processor
  
•                           @ (return control reg)
  
• THUMB(    add    r12, r10, #PROCINFO_INITFUNC    )
  
• THUMB(    mov    pc, r12                )
  
• ENDPROC(secondary_startup)
  
• 
  
•     /*
  
•      * r6 = &secondary_data
  
•      */
  
• ENTRY(__secondary_switched)
  
•     ldr    sp, [r7, #4]            @ get secondary_data.stack
  
•     mov    fp, #0
  
•     b    secondary_start_kernel
  
• ENDPROC(__secondary_switched)
  
• 
  
•     .align
  
• 
  
•     .type    __secondary_data, %object
  
• __secondary_data:
  
•     .long    .
  
•     .long    secondary_data
  
•     .long    __secondary_switched
  
• #endif /* defined(CONFIG_SMP) */
  
• 
  
• 
  
• 
  
• /*
  
  
•   * 在最后启动MMU前，设置一些常用位 Essentially
  
  
•   * 其实，这里只是加载了页表指针和域访问控制数据寄存器
  
  
•   *
  
  
•   *
  
  
•   * r0 = cp#15 control register
  
  
•   * r1 = machine ID
  
  
•   * r2 = atags or dtb pointer
  
  
•   * r4 = page table pointer
  
  
•   * r9 = processor ID
  
  
•   * r13 = 最后要跳入的虚拟地址
  
  
•   */
  
• __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))    @设置域访问控制数据
  
•     mcr    p15, 0, r5, c3, c0, 0        @ 载入域访问控制数据到DACR
  
•     mcr    p15, 0, r4, c2, c0, 0        @ 载入页表基址到TTBR0
  
•     b    __turn_mmu_on                @ 开启MMU
  
• ENDPROC(__enable_mmu)
  
• 
  
• /*
  
  
•   * 使能 MMU. 这完全改变了可见的内存地址空间结构。
  
  
•   * 您将无法通过这里跟踪执行。
  
  
•   * 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，
  
  
•   * 检查linux-arm-kernel的邮件列表归档
  
  
•   *
  
  
•   * r0 = cp#15 control register
  
  
•   * r1 = machine ID
  
  
•   * r2 = atags or dtb pointer
  
  
•   * r9 = processor ID
  
  
•   * r13 = 最后要跳入的*虚拟*地址
  
  
•   *
  
  
•   * 其他寄存器依赖上面的调用函数
  
  
•   */
  
•     .align    5
  
• __turn_mmu_on:
  
•     mov    r0, r0
  
•     mcr    p15, 0, r0, c1, c0, 0        @ 设置cp#15控制寄存器（启用MMU）
  
•     mrc    p15, 0, r3, c0, c0, 0        @ read id reg
  
•     mov    r3, r3
  
•     mov    r3, r13                        @ r3中装入最后要跳入的*虚拟*地址
  
•     mov    pc, r3                        @ 跳转到__mmap_switched
  
• __enable_mmu_end:
  
• ENDPROC(__turn_mmu_on)
  
• 
  
• 
  
• #ifdef CONFIG_SMP_ON_UP
  
•     __INIT
  
• __fixup_smp:
  
•     and    r3, r9, #0x000f0000    @ architecture version
  
•     teq    r3, #0x000f0000        @ CPU ID supported?
  
•     bne    __fixup_smp_on_up    @ no, assume UP
  
• 
  
•     bic    r3, r9, #0x00ff0000
  
•     bic    r3, r3, #0x0000000f    @ mask 0xff00fff0
  
•     mov    r4, #0x41000000
  
•     orr    r4, r4, #0x0000b000
  
•     orr    r4, r4, #0x00000020    @ val 0x4100b020
  
•     teq    r3, r4            @ ARM 11MPCore?
  
•     moveq    pc, lr            @ yes, assume SMP
  
• 
  
•     mrc    p15, 0, r0, c0, c0, 5    @ read MPIDR
  
•     and    r0, r0, #0xc0000000    @ multiprocessing extensions and
  
•     teq    r0, #0x80000000        @ not part of a uniprocessor system?
  
•     moveq    pc, lr            @ yes, assume SMP
  
• 
  
• __fixup_smp_on_up:
  
•     adr    r0, 1f
  
•     ldmia    r0, {r3 - r5}
  
•     sub    r3, r0, r3
  
•     add    r4, r4, r3
  
•     add    r5, r5, r3
  
•     b    __do_fixup_smp_on_up
  
• ENDPROC(__fixup_smp)
  
• 
  
•     .align
  
• 1:    .word    .
  
•     .word    __smpalt_begin
  
•     .word    __smpalt_end
  
• 
  
•     .pushsection .data
  
•     .globl    smp_on_up
  
• smp_on_up:
  
•     ALT_SMP(.long    1)
  
•     ALT_UP(.long    0)
  
•     .popsection
  
• #endif
  
• 
  
•     .text
  
• __do_fixup_smp_on_up:
  
•     cmp    r4, r5
  
•     movhs    pc, lr
  
•     ldmia     {r0, r6}
  
• ARM(    str    r6, [r0, r3]    )
  
• THUMB(    add    r0, r0, r3    )
  
• #ifdef __ARMEB__
  
• THUMB(    mov    r6, r6, ror #16    )    @ Convert word order for big-endian.
  
• #endif
  
• THUMB(    strh    r6, [r0], #2    )    @ For Thumb-2, store as two halfwords
  
• THUMB(    mov    r6, r6, lsr #16    )    @ to be robust against misaligned r3.
  
• THUMB(    strh    r6, [r0]    )
  
•     b    __do_fixup_smp_on_up
  
• ENDPROC(__do_fixup_smp_on_up)
  
• 
  
• ENTRY(fixup_smp)
  
•     stmfd     {r4 - r6, lr}
  
•     mov    r4, r0
  
•     add    r5, r0, r1
  
•     mov    r3, #0
  
•     bl    __do_fixup_smp_on_up
  
•     ldmfd     {r4 - r6, pc}
  
• ENDPROC(fixup_smp)
  
• 
  
• #ifdef CONFIG_ARM_PATCH_PHYS_VIRT
  
• 
  
• /* __fixup_pv_table - patch the stub instructions with the delta between
  
• * PHYS_OFFSET and PAGE_OFFSET, which is assumed to be 16MiB aligned and
  
• * can be expressed by an immediate shifter operand. The stub instruction
  
• * has a form of '(add|sub) rd, rn, #imm'.
  
• */
  
•     __HEAD
  
• __fixup_pv_table:
  
•     adr    r0, 1f
  
•     ldmia    r0, {r3-r5, r7}
  
•     sub    r3, r0, r3    @ PHYS_OFFSET - PAGE_OFFSET
  
•     add    r4, r4, r3    @ adjust table start address
  
•     add    r5, r5, r3    @ adjust table end address
  
•     add    r7, r7, r3    @ adjust __pv_phys_offset address
  
•     str    r8, [r7]    @ save computed PHYS_OFFSET to __pv_phys_offset
  
• #ifndef CONFIG_ARM_PATCH_PHYS_VIRT_16BIT
  
•     mov    r6, r3, lsr #24    @ constant for add/sub instructions
  
•     teq    r3, r6, lsl #24 @ must be 16MiB aligned
  
• #else
  
•     mov    r6, r3, lsr #16    @ constant for add/sub instructions
  
•     teq    r3, r6, lsl #16    @ must be 64kiB aligned
  
• #endif
  
• THUMB(    it    ne        @ cross section branch )
  
•     bne    __error
  
•     str    r6, [r7, #4]    @ save to __pv_offset
  
•     b    __fixup_a_pv_table
  
• ENDPROC(__fixup_pv_table)
  
• 
  
•     .align
  
• 1:    .long    .
  
•     .long    __pv_table_begin
  
•     .long    __pv_table_end
  
• 2:    .long    __pv_phys_offset
  
• 
  
•     .text
  
• __fixup_a_pv_table:
  
• #ifdef CONFIG_THUMB2_KERNEL
  
• #ifdef CONFIG_ARM_PATCH_PHYS_VIRT_16BIT
  
•     lsls    r0, r6, #24
  
•     lsr    r6, #8
  
•     beq    1f
  
•     clz    r7, r0
  
•     lsr    r0, #24
  
•     lsl    r0, r7
  
•     bic    r0, 0x0080
  
•     lsrs    r7, #1
  
•     orrcs   r0, #0x0080
  
•     orr    r0, r0, r7, lsl #12
  
• #endif
  
• 1:    lsls    r6, #24
  
•     beq    4f
  
•     clz    r7, r6
  
•     lsr    r6, #24
  
•     lsl    r6, r7
  
•     bic    r6, #0x0080
  
•     lsrs    r7, #1
  
•     orrcs    r6, #0x0080
  
•     orr    r6, r6, r7, lsl #12
  
•     orr    r6, #0x4000
  
•     b    4f
  
• 2:    @ at this point the C flag is always clear
  
•     add     r7, r3
  
• #ifdef CONFIG_ARM_PATCH_PHYS_VIRT_16BIT
  
•     ldrh    ip, [r7]
  
•     tst    ip, 0x0400    @ the i bit tells us LS or MS byte
  
•     beq    3f
  
•     cmp    r0, #0        @ set C flag, and ...
  
•     biceq    ip, 0x0400    @ immediate zero value has a special encoding
  
•     streqh    ip, [r7]    @ that requires the i bit cleared
  
• #endif
  
• 3:    ldrh    ip, [r7, #2]
  
•     and    ip, 0x8f00
  
•     orrcc    ip, r6    @ mask in offset bits 31-24
  
•     orrcs    ip, r0    @ mask in offset bits 23-16
  
•     strh    ip, [r7, #2]
  
• 4:    cmp    r4, r5
  
•     ldrcc    r7, [r4], #4    @ use branch for delay slot
  
•     bcc    2b
  
•     bx    lr
  
• #else
  
• #ifdef CONFIG_ARM_PATCH_PHYS_VIRT_16BIT
  
•     and    r0, r6, #255    @ offset bits 23-16
  
•     mov    r6, r6, lsr #8    @ offset bits 31-24
  
• #else
  
•     mov    r0, #0        @ just in case...
  
• #endif
  
•     b    3f
  
• 2:    ldr    ip, [r7, r3]
  
•     bic    ip, ip, #0x000000ff
  
•     tst    ip, #0x400    @ rotate shift tells us LS or MS byte
  
•     orrne    ip, ip, r6    @ mask in offset bits 31-24
  
•     orreq    ip, ip, r0    @ mask in offset bits 23-16
  
•     str    ip, [r7, r3]
  
• 3:    cmp    r4, r5
  
•     ldrcc    r7, [r4], #4    @ use branch for delay slot
  
•     bcc    2b
  
•     mov    pc, lr
  
• #endif
  
• ENDPROC(__fixup_a_pv_table)
  
• 
  
• ENTRY(fixup_pv_table)
  
•     stmfd     {r4 - r7, lr}
  
•     ldr    r2, 2f            @ get address of __pv_phys_offset
  
•     mov    r3, #0            @ no offset
  
•     mov    r4, r0            @ r0 = table start
  
•     add    r5, r0, r1        @ r1 = table size
  
•     ldr    r6, [r2, #4]        @ get __pv_offset
  
•     bl    __fixup_a_pv_table
  
•     ldmfd     {r4 - r7, pc}
  
• ENDPROC(fixup_pv_table)
  
• 
  
•     .align
  
• 2:    .long    __pv_phys_offset
  
• 
  
•     .data
  
•     .globl    __pv_phys_offset
  
•     .type    __pv_phys_offset, %object
  
• __pv_phys_offset:
  
•     .long    0
  
•     .size    __pv_phys_offset, . - __pv_phys_offset
  
• __pv_offset:
  
•     .long    0
  
• #endif
  
• 
  
• #include "head-common.S"
  

arch/arm/kernel/head-common.S

• /*
  
• * linux/arch/arm/kernel/head-common.S
  
• *
  
• * Copyright (C) 1994-2002 Russell King
  
• * Copyright (c) 2003 ARM Limited
  
• * All Rights Reserved
  
• *
  
• * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  
• * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  
• * published by the Free Software Foundation.
  
• *
  
• */
  
• 
  
• #define ATAG_CORE 0x54410001
  
• #define ATAG_CORE_SIZE ((2*4 + 3*4) >> 2)
  
• #define ATAG_CORE_SIZE_EMPTY ((2*4) >> 2)
  
• 
  
• #ifdef CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN
  
• #define OF_DT_MAGIC 0xd00dfeed
  
• #else
  
• #define OF_DT_MAGIC 0xedfe0dd0 /* 0xd00dfeed in big-endian */
  
• #endif
  
• 
  
• /*
  
• * 异常处理. 一些我们无法处理的错误.
  
• * 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，
  
• * 所以我们什么都不做（死循环）。
  
• *
  
• * 如果 CONFIG_DEBUG_LL 被设置，我们试图打印出错误信息，
  
• * 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
  
• * 是有帮助的).
  
• */
  
•     __HEAD
  
• 
  
• /* 确定r2（内核启动参数）指针的有效性。  The heuristic 要求
  
  
•   * 是4Byte对齐的、在物理内存的头16K中，且以ATAG_CORE标记开头。
  
  
•   * 如果选择了CONFIG_OF_FLATTREE，dtb指针也是可以接受的.
  
  
•   *
  
  
•   * 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，
  
  
•   * 且如果有必要的话，可能可以移动ATAGS数据块.
  
  
•   *
  
  
•   * 返回:
  
  
•   * r2 可能是有效的 atags 指针, 有效的 dtb 指针，或者0
  
  
•   * r5, r6 被篡改
  
  
•   */
  
• __vet_atags:
  
•     tst    r2, #0x3            @ 是否4Byte对齐?
  
•     bne    1f                    @ 不是则认为指针无效，返回
  
• 
  
•     ldr    r5, [r2, #0]        @获取r2指向的前4Byte，用于下面测试
  
• #ifdef CONFIG_OF_FLATTREE
  
•     ldr    r6, =OF_DT_MAGIC        @ is it a DTB?
  
•     cmp    r5, r6
  
•     beq    2f
  
• #endif
  
• 
  
•     /* 内核启动参数块的规范是：
  
•      * （wait for updata）
  
•      */
  
•     cmp    r5, #ATAG_CORE_SIZE        @ 第一个tag是ATAG_CORE吗?测试的是tag_header中的size
  
•                                 @ 如果为ATAG_CORE，那么必为ATAG_CORE_SIZE
  
•     cmpne    r5, #ATAG_CORE_SIZE_EMPTY    @ 如果第一个tag的tag_header中的size为ATAG_CORE_SIZE_EMPTY
  
•                                         @ 说明此处也有atags
  
•     bne    1f
  
•     ldr    r5, [r2, #4]            @ 第一个tag_header的tag（魔数）
  
•     ldr    r6, =ATAG_CORE            @ 获取ATAG_CORE的魔数
  
•     cmp    r5, r6                    @ 判断第一个tag是否为ATAG_CORE
  
•     bne    1f                        @ 不是则认为指针无效，返回
  
• 
  
• 2:    mov    pc, lr                @ atag/dtb 指针有效
  
• 
  
• 1:    mov    r2, #0
  
•     mov    pc, lr
  
• ENDPROC(__vet_atags)
  
• 
  
• /*
  
  
•   * 以下的代码段是在MMU开启的状态下执行的,
  
  
•   * 而且使用的是绝对地址; 这不是位置无关代码.
  
  
•   *
  
  
•   * r0 = cp#15 控制寄存器值
  
  
•   * r1 = machine ID
  
  
•   * r2 = atags/dtb pointer
  
  
•   * r9 = processor ID
  
  
•   */
  
•     __INIT
  
• __mmap_switched:
  
•     adr    r3, __mmap_switched_data
  
• 
  
•     ldmia     {r4, r5, r6, r7}
  
•     cmp    r4, r5                @ 如果有必要，拷贝数据段。
  
•                             @ 对比__data_loc和_sdata
  
•                             @ __data_loc是数据段在内核代码映像中的存储位置
  
•                             @ _sdata是数据段的链接位置（在内存中的位置）
  
•                             @ 如果是XIP技术的内核，这两个数据肯定不同
  
• 1:    cmpne    r5, r6            @ 检测数据是否拷贝完成
  
•     ldrne    fp, [r4], #4
  
•     strne    fp, [r5], #4
  
•     bne    1b
  
• 
  
•     mov    fp, #0                @ 清零 BSS 段(and zero fp)
  
• 1:    cmp    r6, r7                @ 检测是否完成
  
•     strcc    fp, [r6],#4
  
•     bcc    1b
  
• 
  
•      /* 这里将需要的数据从寄存器中转移到全局变量中，
  
  
•       * 因为最后会跳入C代码，寄存器会被使用。
  
  
•       */
  
• ARM(    ldmia    r3, {r4, r5, r6, r7, sp})
  
• THUMB(    ldmia    r3, {r4, r5, r6, r7}    )
  
• THUMB(    ldr    sp, [r3, #16]        )
  
•      str    r9, [r4]            @ 保存 processor ID到全局变量processor_id
  
  
•      str    r1, [r5]            @ 保存 machine type到全局变量__machine_arch_type
  
  
•      str    r2, [r6]            @ 保存 atags指针到全局变量__atags_pointer
  
  
•      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）
  
  
•      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)
  
•      b    start_kernel        @ 跳入C代码（init/main.c）
  
• ENDPROC(__mmap_switched)
  
• 
  
•     .align    2
  
•     .type    __mmap_switched_data, %object
  
• __mmap_switched_data:
  
•     .long    __data_loc            @ r4
  
•     .long    _sdata                @ 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
  
•     .size    __mmap_switched_data, . - __mmap_switched_data
  
• 
  
• /*
  
• * 这里提供一个 C-API 版本的 __lookup_processor_type
  
• */
  
• ENTRY(lookup_processor_type)
  
•     stmfd     {r4 - r6, r9, lr}
  
•     mov    r9, r0
  
•     bl    __lookup_processor_type
  
•     mov    r0, r5
  
•     ldmfd     {r4 - r6, r9, pc}
  
• ENDPROC(lookup_processor_type)
  
• 
  
• /*
  
  
•   * 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
  
  
•   * 支持列表. 注意：我们不能对__proc_info使用绝对地址，
  
  
•   * 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）。
  
  
•   * (我们不在正确的地址空间：内核是按虚拟地址（0xc00008000）编译的，
  
  
•   * 而现在我们运行在MMU关闭的情况下)。
  
  
•   * 我们必须计算偏移量。
  
  
•   *
  
  
•   *    r9 = cpuid
  
  
•   * Returns:
  
  
•   *    r3, r4, r6 被篡改
  
  
•   *    r5 = proc_info 指针（物理地址空间）
  
  
•   *    r9 = cpuid (保留)
  
  
•   */
  
•     __CPUINIT
  
• __lookup_processor_type:
  
•     adr    r3, __lookup_processor_type_data        @获取运行时的地址数据
  
•     ldmia    r3, {r4 - r6}    @获取编译时确定的地址数据（虚拟地址）
  
•     sub    r3, r3, r4            @ 获取地址偏移 virt&phys(r3)
  
•     add    r5, r5, r3            @ 将虚拟地址空间转换为物理地址空间
  
•     add    r6, r6, r3            @ r5=__proc_info_begin r6=__proc_info_end
  
• 1:    ldmia    r5, {r3, r4}    @ 获取proc_info_list结构体中的value, mask
  
•     and    r4, r4, r9            @ 利用掩码处理从CP15获取的处理器ID
  
•     teq    r3, r4                @ 对比编译时确定的处理器ID
  
•     beq    2f                    @ 若处理器ID匹配，返回
  
•     add    r5, r5, #PROC_INFO_SZ        @ 利用sizeof(proc_info_list)跳入下一个处理器ID的匹配
  
•     cmp    r5, r6                @ 是否已经处理完proc_info_list数据
  
•     blo    1b                    @ 如果还有proc_info_list数据，再次检查匹配
  
•     mov    r5, #0                @ 否则，编译的内核与此处理器不匹配，r5 = #0
  
• 2:    mov    pc, lr
  
• ENDPROC(__lookup_processor_type)
  
• 
  
• /*
  
  
•   * 参见 中关于 __proc_info 结构体的信息.
  
  
•   */
  
•     .align    2
  
•     .type    __lookup_processor_type_data, %object
  
• __lookup_processor_type_data:
  
•     .long    .
  
•     .long    __proc_info_begin
  
•     .long    __proc_info_end
  
•     .size    __lookup_processor_type_data, . - __lookup_processor_type_data
  
• 
  
• /*
  
  
•   * 处理器ID不匹配时的入口
  
  
•   * 如果启用了调试信息，会从consol打印提示信息
  
  
•   * 之后会进入__error的死循环
  
  
•   */
  
• __error_p:
  
• #ifdef CONFIG_DEBUG_LL
  
•     adr    r0, str_p1
  
•     bl    printascii
  
•     mov    r0, r9
  
•     bl    printhex8
  
•     adr    r0, str_p2
  
•     bl    printascii
  
•     b    __error
  
• str_p1:    .asciz    "\nError: unrecognized/unsupported processor variant (0x"
  
• str_p2:    .asciz    ").\n"
  
•     .align
  
• #endif
  
• ENDPROC(__error_p)
  
• 
  
• /*
  
  
•   * 出错时的死循环入口
  
  
•   */
  
• __error:
  
• #ifdef CONFIG_ARCH_RPC
  
• /*
  
• * 出错时屏幕变红 - RiscPC only.
  
• */
  
•     mov    r0, #0x02000000
  
•     mov    r3, #0x11
  
•     orr    r3, r3, r3, lsl #8
  
•     orr    r3, r3, r3, lsl #16
  
•     str    r3, [r0], #4
  
•     str    r3, [r0], #4
  
•     str    r3, [r0], #4
  
•     str    r3, [r0], #4
  
• #endif
  
• 1:    mov    r0, r0
  
•     b    1b
  
• ENDPROC(__error)