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macropgtbl，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] viewplaincopyprint?

1.    
2.   
3. .macro    pgtbl, rd  
4.   
5.        ldr   \rd, =(KERNEL_RAM_PADDR - 0x4000)  
6.   
7. .endm  

 

[cpp] viewplaincopyprint?

1.   
2. __create_page_tables:  
3.     
4.        pgtbl       r4                         @ page table address  
5.   
6.      
7.   
8.        mov r0, r4  
9.        mov r3, #0  
10.        add r6, r0, #0x4000  
11.   
12. 1:     str   r3, [r0], #4  
13.        str   r3, [r0], #4  
14.        str   r3, [r0], #4  
15.        str   r3, [r0], #4  
16.        teq  r0, r6  
17.        bne  1b  
18.   
19.    
20.        
21.   
22.        ldr   r7, [r10, #PROCINFO_MM_MMUFLAGS] @ mm_mmuflags  
23.   
24.          
25.   
26.          
27.    
28.        str   r3, [r4, r6, lsl #2]         @ identity mapping  
29.   
30.    
31.          
32.   
33.          
34.   
35.   
36.          
37.   
38.        str   r3, [r0, #(KERNEL_START & 0x00f00000) >> 18]!  
39.   
40.         
41.   
42.        ldr   r6, =(KERNEL_END - 1)  
43.   
44.         
45.   
46.        add r0, r0, #4  
47.   
48.         
49.   
50.       add r6, r4, r6, lsr #18  
51. 1:    cmp       r0, r6  
52.   
53.         
54.       add r3, r3, #1 << 20  
55.       strls r3, [r0], #4  
56.       bls   1b  
57.   
58.  #ifdef CONFIG_XIP_KERNEL  
59.          
60. #endif  
61.   
62.       
63.        add r0, r4, #PAGE_OFFSET >> 18  
64.        orr   r6, r7, #(PHYS_OFFSET & 0xff000000)  
65.        .if    (PHYS_OFFSET & 0x00f00000)  
66.        orr   r6, r6, #(PHYS_OFFSET & 0x00f00000)  
67.        .endif  
68.        str   r6, [r0]  
69.   
70. #ifdef CONFIG_DEBUG_LL  
71.          
72. #if defined(CONFIG_ARCH_NETWINDER) || defined(CONFIG_ARCH_CATS)  
73.          
74. #endif  
75.   
76. #ifdef CONFIG_ARCH_RPC  
77.    
78. #endif  
79.   
80. #endif  
81.   
82.        mov pc, lr  
83. 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(domainaccess)寄存器。

 

[cpp] viewplaincopyprint?

1.   
2. __enable_mmu:  
3.    
4. #ifdef CONFIG_ALIGNMENT_TRAP  
5.        orr   r0, r0, #CR_A  
6. #else  
7.        bic   r0, r0, #CR_A  
8. #endif  
9.    
10. #ifdef CONFIG_CPU_DCACHE_DISABLE  
11.        bic   r0, r0, #CR_C  
12. #endif  
13.    
14. #ifdef CONFIG_CPU_BPREDICT_DISABLE  
15.        bic   r0, r0, #CR_Z  
16. #endif  
17.    
18. #ifdef CONFIG_CPU_ICACHE_DISABLE  
19.        bic   r0, r0, #CR_I  
20. #endif  
21.   
22.         
23.   
24.        mov r5, #(domain_val(DOMAIN_USER, DOMAIN_MANAGER) | \  
25.                     domain_val(DOMAIN_KERNEL, DOMAIN_MANAGER) | \  
26.                     domain_val(DOMAIN_TABLE, DOMAIN_MANAGER) | \  
27.                     domain_val(DOMAIN_IO, DOMAIN_CLIENT))  
28.        mcr p15, 0, r5, c3, c0, 0           @ load domain access register  
29.        mcr p15, 0, r4, c2, c0, 0           @ load page table pointer  
30.        b     __turn_mmu_on  
31. ENDPROC(__enable_mmu)  
32.   
33.   
34.   
35.        .align      5  
36. __turn_mmu_on:  
37.        mov r0, r0  
38.   
39.         
40.   
41.        mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0           @ write control reg  
42.        mrc p15, 0, r3, c0, c0, 0           @ read id reg  
43.   
44.        
45.        mov r3, r3  
46.        mov r3, r3  
47.   
48.        
49.   
50.        mov pc, r13  
51. 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] viewplaincopyprint?

1.        .type       __switch_data, %object  
2. __switch_data:  
3.        .long       __mmap_switched  
4.        .long       __data_loc                  @ r4  
5.        .long       _data                           @ r5  
6.        .long       __bss_start                  @ r6  
7.        .long       _end                            @ r7  
8.        .long       processor_id               @ r4  
9.        .long       __machine_arch_type         @ r5  
10.        .long       __atags_pointer                  @ r6  
11.        .long       cr_alignment                @ r7  
12.        .long       init_thread_union + THREAD_START_SP @ sp  
13.    
14.   
15. __mmap_switched:  
16.        adr  r3, __switch_data + 4  
17.          
18.        ldmia      r3!, {r4, r5, r6, r7}  
19.   
20.         
21.   
22.        cmp      r4, r5                           @ Copy data segment if needed  
23. 1:     cmpne    r5, r6  
24.        ldrne       fp, [r4], #4  
25.        strne       fp, [r5], #4  
26.        bne  1b  
27.   
28.          
29.   
30.        mov fp, #0                          @ Clear BSS (and zero fp)  
31. 1:     cmp     r6, r7  
32.        strcc       fp, [r6],#4  
33.        bcc  1b  
34.   
35.      
36.    
37.        ldmia      r3, {r4, r5, r6, r7, sp}  
38.        str   r9, [r4]                 @ Save processor ID  
39.        str   r1, [r5]                 @ Save machine type  
40.        str   r2, [r6]                 @ Save atags pointer  
41.        bic   r4, r0, #CR_A                    @ Clear 'A' bit  
42.   
43.       
44.   
45.        stmia      r7, {r0, r4}                  @ Save control register values  
46.   
47.        
48.   
49.        b     start_kernel  
50. ENDPROC(__mmap_switched)  

 

全文完, by linyt

[cpp] viewplaincopyprint?

1.