Boot Loader 的主è¦ä»»åŠ¡ä¸Žå…¸åž‹ç»“构框架
在继ç»æœ¬èŠ‚的讨论之å‰ï¼Œé¦–先我们åšä¸€ä¸ªå‡å®šï¼Œé‚£å°±æ˜¯ï¼šå‡å®šå†…æ ¸æ˜ åƒä¸Žæ ¹æ–‡ä»¶ç³»ç»Ÿæ˜ åƒéƒ½è¢«åŠ 载到 RAM ä¸è¿è¡Œã€‚之所以æå‡ºè¿™æ ·ä¸€ä¸ªå‡è®¾å‰ææ˜¯å› ä¸ºï¼Œåœ¨åµŒå…¥å¼ç³»ç»Ÿä¸å†…æ ¸æ˜ åƒä¸Žæ ¹æ–‡ä»¶ç³»ç»Ÿæ˜ åƒä¹Ÿå¯ä»¥ç›´æŽ¥åœ¨ ROM 或 Flash è¿™æ ·çš„å›ºæ€å˜å‚¨è®¾å¤‡ä¸ç›´æŽ¥è¿è¡Œã€‚但这ç§åšæ³•æ— 疑是以è¿è¡Œé€Ÿåº¦çš„牺牲为代价的。
从æ“作系统的角度看,Boot Loader çš„æ€»ç›®æ ‡å°±æ˜¯æ£ç¡®åœ°è°ƒç”¨å†…æ ¸æ¥æ‰§è¡Œã€‚
å¦å¤–,由于 Boot Loader 的实现ä¾èµ–于 CPU çš„ä½“ç³»ç»“æž„ï¼Œå› æ¤å¤§å¤šæ•° Boot Loader 都分为 stage1 å’Œ stage2 两大部分。ä¾èµ–于 CPU 体系结构的代ç ,比如设备åˆå§‹åŒ–代ç ç‰ï¼Œé€šå¸¸éƒ½æ”¾åœ¨ stage1 ä¸ï¼Œè€Œä¸”通常都用汇编è¯è¨€æ¥å®žçŽ°ï¼Œä»¥è¾¾åˆ°çŸå°ç²¾æ‚的目的。而 stage2 则通常用Cè¯è¨€æ¥å®žçŽ°ï¼Œè¿™æ ·å¯ä»¥å®žçŽ°ç»™å¤æ‚的功能,而且代ç 会具有更好的å¯è¯»æ€§å’Œå¯ç§»æ¤æ€§ã€‚
Boot Loader çš„ stage1 通常包括以下æ¥éª¤(以执行的先åŽé¡ºåº):
硬件设备åˆå§‹åŒ–。
ä¸ºåŠ è½½ Boot Loader çš„ stage2 准备 RAM 空间。
æ‹·è´ Boot Loader çš„ stage2 到 RAM 空间ä¸ã€‚
è®¾ç½®å¥½å †æ ˆã€‚
跳转到 stage2 çš„ C å…¥å£ç‚¹ã€‚
Boot Loader çš„ stage2 通常包括以下æ¥éª¤(以执行的先åŽé¡ºåº):
åˆå§‹åŒ–本阶段è¦ä½¿ç”¨åˆ°çš„硬件设备。
检测系统内å˜æ˜ å°„(memory map)。
å°† kernel æ˜ åƒå’Œæ ¹æ–‡ä»¶ç³»ç»Ÿæ˜ åƒä»Ž flash 上读到 RAM 空间ä¸ã€‚
ä¸ºå†…æ ¸è®¾ç½®å¯åŠ¨å‚数。
è°ƒç”¨å†…æ ¸ã€‚ (一)Boot Loader çš„ stage1 基本的硬件åˆå§‹åŒ–
这是 Boot Loader 一开始就执行的æ“作,其目的是为 stage2 的执行以åŠéšåŽçš„ kernel 的执行准备好一些基本的硬件环境。它通常包括以下æ¥éª¤ï¼ˆä»¥æ‰§è¡Œçš„å…ˆåŽé¡ºåºï¼‰ï¼š
1.å±è”½æ‰€æœ‰çš„ä¸æ–。为ä¸æ–æä¾›æœåŠ¡é€šå¸¸æ˜¯ OS 设备驱动程åºçš„è´£ä»»ï¼Œå› æ¤åœ¨ Boot Loader 的执行全过程ä¸å¯ä»¥ä¸å¿…å“应任何ä¸æ–。ä¸æ–å±è”½å¯ä»¥é€šè¿‡å†™ CPU çš„ä¸æ–å±è”½å¯„å˜å™¨æˆ–状æ€å¯„å˜å™¨ï¼ˆæ¯”如 ARM çš„ CPSR 寄å˜å™¨ï¼‰æ¥å®Œæˆã€‚
2.设置 CPU 的速度和时钟频率。
3.RAM åˆå§‹åŒ–。包括æ£ç¡®åœ°è®¾ç½®ç³»ç»Ÿçš„内å˜æŽ§åˆ¶å™¨çš„功能寄å˜å™¨ä»¥åŠå„内å˜åº“控制寄å˜å™¨ç‰ã€‚
4.åˆå§‹åŒ– LED。典型地,通过 GPIO æ¥é©±åŠ¨ LED,其目的是表明系统的状æ€æ˜¯ OK 还是 Error。如果æ¿å上没有 LED,那么也å¯ä»¥é€šè¿‡åˆå§‹åŒ– UART å‘串å£æ‰“å° Boot Loader çš„ ** å—符信æ¯æ¥å®Œæˆè¿™ä¸€ç‚¹ã€‚
5ï¼Žå…³é— CPU 内部指令ï¼æ•°æ® cache。
(二) ä¸ºåŠ è½½ stage2 准备 RAM 空间
为了获得更快的执行速度,通常把 stage2 åŠ è½½åˆ° RAM 空间ä¸æ¥æ‰§è¡Œï¼Œå› æ¤å¿…é¡»ä¸ºåŠ è½½ Boot Loader çš„ stage2 准备好一段å¯ç”¨çš„ RAM 空间范围。
由于 stage2 通常是 C è¯è¨€æ‰§è¡Œä»£ç ï¼Œå› æ¤åœ¨è€ƒè™‘空间大å°æ—¶ï¼Œé™¤äº† stage2 å¯æ‰§è¡Œæ˜ 象的大å°å¤–ï¼Œè¿˜å¿…é¡»æŠŠå †æ ˆç©ºé—´ä¹Ÿè€ƒè™‘è¿›æ¥ã€‚æ¤å¤–,空间大å°æœ€å¥½æ˜¯ memory page 大å°(通常是 4KB)çš„å€æ•°ã€‚一般而言,1M çš„ RAM 空间已ç»è¶³å¤Ÿäº†ã€‚具体的地å€èŒƒå›´å¯ä»¥ä»»æ„安排,比如 blob 就将它的 stage2 å¯æ‰§è¡Œæ˜ åƒå®‰æŽ’到从系统 RAM èµ·å§‹åœ°å€ 0xc0200000 开始的 1M 空间内执行。但是,将 stage2 安排到整个 RAM 空间的最顶 1MB(也å³(RamEnd-1MB) - RamEnd)是一ç§å€¼å¾—推è的方法。
为了åŽé¢çš„å™è¿°æ–¹ä¾¿ï¼Œè¿™é‡ŒæŠŠæ‰€å®‰æŽ’çš„ RAM 空间范围的大å°è®°ä¸ºï¼šstage2_size(å—节),把起始地å€å’Œç»ˆæ¢åœ°å€åˆ†åˆ«è®°ä¸ºï¼šstage2_start å’Œ stage2_end(这两个地å€å‡ä»¥ 4 å—节边界对é½)ã€‚å› æ¤ï¼š
stage2_endï¼stage2_start+stage2_size
å¦å¤–,还必须确ä¿æ‰€å®‰æŽ’的地å€èŒƒå›´çš„的确确是å¯è¯»å†™çš„ RAM ç©ºé—´ï¼Œå› æ¤ï¼Œå¿…é¡»å¯¹ä½ æ‰€å®‰æŽ’çš„åœ°å€èŒƒå›´è¿›è¡Œæµ‹è¯•ã€‚具体的测试方法å¯ä»¥é‡‡ç”¨ç±»ä¼¼äºŽ blob 的方法,也å³ï¼šä»¥ memory page 为被测试å•ä½ï¼Œæµ‹è¯•æ¯ä¸ª memory page 开始的两个å—是å¦æ˜¯å¯è¯»å†™çš„。为了åŽé¢å™è¿°çš„方便,我们记这个检测算法为:test_mempage,其具体æ¥éª¤å¦‚下:
1. å…ˆä¿å˜ memory page 一开始两个å—的内容。
2. å‘这两个å—ä¸å†™å…¥ä»»æ„çš„æ•°å—。比如:å‘第一个å—写入 0x55,第 2 个å—写入 0xaa。
3. 然åŽï¼Œç«‹å³å°†è¿™ä¸¤ä¸ªå—的内容读回。显然,我们读到的内容应该分别是 0x55 å’Œ 0xaa。如果ä¸æ˜¯ï¼Œåˆ™è¯´æ˜Žè¿™ä¸ª memory page 所å æ®çš„地å€èŒƒå›´ä¸æ˜¯ä¸€æ®µæœ‰æ•ˆçš„ RAM 空间。
4. å†å‘这两个å—ä¸å†™å…¥ä»»æ„çš„æ•°å—。比如:å‘第一个å—写入 0xaa,第 2 个å—ä¸å†™å…¥ 0x55。
5. 然åŽï¼Œç«‹å³å°†è¿™ä¸¤ä¸ªå—的内容立å³è¯»å›žã€‚显然,我们读到的内容应该分别是 0xaa å’Œ 0x55。如果ä¸æ˜¯ï¼Œåˆ™è¯´æ˜Žè¿™ä¸ª memory page 所å æ®çš„地å€èŒƒå›´ä¸æ˜¯ä¸€æ®µæœ‰æ•ˆçš„ RAM 空间。
6. æ¢å¤è¿™ä¸¤ä¸ªå—的原始内容。测试完毕。
为了得到一段干净的 RAM 空间范围,我们也å¯ä»¥å°†æ‰€å®‰æŽ’çš„ RAM 空间范围进行清零æ“作。
(三) æ‹·è´ stage2 到 RAM ä¸
æ‹·è´æ—¶è¦ç¡®å®šä¸¤ç‚¹ï¼š(1) stage2 çš„å¯æ‰§è¡Œæ˜ 象在固æ€å˜å‚¨è®¾å¤‡çš„å˜æ”¾èµ·å§‹åœ°å€å’Œç»ˆæ¢åœ°å€ï¼›(2) RAM 空间的起始地å€ã€‚
(四) è®¾ç½®å †æ ˆæŒ‡é’ˆ sp
å †æ ˆæŒ‡é’ˆçš„è®¾ç½®æ˜¯ä¸ºäº†æ‰§è¡Œ C è¯è¨€ä»£ç 作好准备。通常我们å¯ä»¥æŠŠ sp 的值设置为(stage2_end-4),也å³åœ¨ 3.1.2 节所安排的那个 1MB çš„ RAM 空间的最顶端(å †æ ˆå‘下生长)。
æ¤å¤–ï¼Œåœ¨è®¾ç½®å †æ ˆæŒ‡é’ˆ sp 之å‰ï¼Œä¹Ÿå¯ä»¥å…³é— led ç¯ï¼Œä»¥æ示用户我们准备跳转到 stage2。
(五)跳转到 stage2 çš„ C å…¥å£ç‚¹
在上述一切都就绪åŽï¼Œå°±å¯ä»¥è·³è½¬åˆ° Boot Loader çš„ stage2 去执行了。比如,在 ARM 系统ä¸ï¼Œè¿™å¯ä»¥é€šè¿‡ä¿®æ”¹ PC 寄å˜å™¨ä¸ºåˆé€‚的地å€æ¥å®žçŽ°ã€‚
(å…) Boot Loader çš„ stage2 æ£å¦‚å‰é¢æ‰€è¯´ï¼Œstage2 的代ç 通常用 C è¯è¨€æ¥å®žçŽ°ï¼Œä»¥ä¾¿äºŽå®žçŽ°æ›´å¤æ‚的功能和å–得更好的代ç å¯è¯»æ€§å’Œå¯ç§»æ¤æ€§ã€‚但是与普通 C è¯è¨€åº”用程åºä¸åŒçš„是,在编译和链接 boot loader è¿™æ ·çš„ç¨‹åºæ—¶ï¼Œæˆ‘们ä¸èƒ½ä½¿ç”¨ glibc 库ä¸çš„任何支æŒå‡½æ•°ã€‚å…¶åŽŸå› æ˜¯æ˜¾è€Œæ˜“è§çš„。这就给我们带æ¥ä¸€ä¸ªé—®é¢˜ï¼Œé‚£å°±æ˜¯ä»Žé‚£é‡Œè·³è½¬è¿› main() 函数呢?直接把 main() 函数的起始地å€ä½œä¸ºæ•´ä¸ª stage2 æ‰§è¡Œæ˜ åƒçš„å…¥å£ç‚¹æˆ–è®¸æ˜¯æœ€ç›´æŽ¥çš„æƒ³æ³•ã€‚ä½†æ˜¯è¿™æ ·åšæœ‰ä¸¤ä¸ªç¼ºç‚¹ï¼š1)æ— æ³•é€šè¿‡main() å‡½æ•°ä¼ é€’å‡½æ•°å‚æ•°ï¼›2)æ— æ³•å¤„ç† main() 函数返回的情况。一ç§æ›´ä¸ºå·§å¦™çš„方法是利用 trampoline(弹簧床)的概念。也å³ï¼Œç”¨æ±‡ç¼–è¯è¨€å†™ä¸€æ®µtrampoline å°ç¨‹åºï¼Œå¹¶å°†è¿™æ®µ trampoline å°ç¨‹åºæ¥ä½œä¸º stage2 å¯æ‰§è¡Œæ˜ 象的执行入å£ç‚¹ã€‚然åŽæˆ‘们å¯ä»¥åœ¨ trampoline 汇编å°ç¨‹åºä¸ç”¨ CPU 跳转指令跳入 main() 函数ä¸åŽ»æ‰§è¡Œï¼›è€Œå½“ main() 函数返回时,CPU 执行路径显然å†æ¬¡å›žåˆ°æˆ‘们的 trampoline 程åºã€‚简而言之,这ç§æ–¹æ³•çš„æ€æƒ³å°±æ˜¯ï¼šç”¨è¿™æ®µ trampoline å°ç¨‹åºæ¥ä½œä¸º main() 函数的外部包裹(external wrapper)。
下é¢ç»™å‡ºä¸€ä¸ªç®€å•çš„ trampoline 程åºç¤ºä¾‹(æ¥è‡ªblob):
.text
.globl _trampoline _trampoline: bl main /* if main ever returns we just call it again */ b _trampoline
å¯ä»¥çœ‹å‡ºï¼Œå½“ main() 函数返回åŽï¼Œæˆ‘们åˆç”¨ä¸€æ¡è·³è½¬æŒ‡ä»¤é‡æ–°æ‰§è¡Œ trampoline 程åºâ€•â€•å½“然也就é‡æ–°æ‰§è¡Œ main() 函数,这也就是 trampoline(弹簧床)一è¯çš„æ„æ€æ‰€åœ¨ã€‚
(七)åˆå§‹åŒ–本阶段è¦ä½¿ç”¨åˆ°çš„硬件设备
这通常包括:(1)åˆå§‹åŒ–至少一个串å£ï¼Œä»¥ä¾¿å’Œç»ˆç«¯ç”¨æˆ·è¿›è¡Œ I/O 输出信æ¯ï¼›ï¼ˆ2)åˆå§‹åŒ–计时器ç‰ã€‚
在åˆå§‹åŒ–这些设备之å‰ï¼Œä¹Ÿå¯ä»¥é‡æ–°æŠŠ LED ç¯ç‚¹äº®ï¼Œä»¥è¡¨æ˜Žæˆ‘们已ç»è¿›å…¥ main() 函数执行。
设备åˆå§‹åŒ–完æˆåŽï¼Œå¯ä»¥è¾“出一些打å°ä¿¡æ¯ï¼Œç¨‹åºåå—å—符串ã€ç‰ˆæœ¬å·ç‰ã€‚
(八) 检测系统的内å˜æ˜ 射(memory map)
所谓内å˜æ˜ 射就是指在整个 4GB 物ç†åœ°å€ç©ºé—´ä¸æœ‰å“ªäº›åœ°å€èŒƒå›´è¢«åˆ†é…用æ¥å¯»å€ç³»ç»Ÿçš„ RAM å•å…ƒã€‚比如,在 SA-1100 CPU ä¸ï¼Œä»Ž 0xC000,0000 开始的 512M 地å€ç©ºé—´è¢«ç”¨ä½œç³»ç»Ÿçš„ RAM 地å€ç©ºé—´ï¼Œè€Œåœ¨ Samsung S3C44B0X CPU ä¸ï¼Œä»Ž 0x0c00,0000 到 0x1000,0000 之间的 64M 地å€ç©ºé—´è¢«ç”¨ä½œç³»ç»Ÿçš„ RAM 地å€ç©ºé—´ã€‚虽然 CPU 通常预留出一大段足够的地å€ç©ºé—´ç»™ç³»ç»Ÿ RAM,但是在æ建具体的嵌入å¼ç³»ç»Ÿæ—¶å´ä¸ä¸€å®šä¼šå®žçŽ° CPU 预留的全部 RAM 地å€ç©ºé—´ã€‚也就是说,具体的嵌入å¼ç³»ç»Ÿå¾€å¾€åªæŠŠ CPU 预留的全部 RAM 地å€ç©ºé—´ä¸çš„ä¸€éƒ¨åˆ†æ˜ å°„åˆ° RAM å•å…ƒä¸Šï¼Œè€Œè®©å‰©ä¸‹çš„那部分预留 RAM 地å€ç©ºé—´å¤„于未使用状æ€ã€‚ç”±äºŽä¸Šè¿°è¿™ä¸ªäº‹å®žï¼Œå› æ¤ Boot Loader çš„ stage2 必须在它想干点什么 (比如,将å˜å‚¨åœ¨ flash ä¸Šçš„å†…æ ¸æ˜ åƒè¯»åˆ° RAM 空间ä¸) 之å‰æ£€æµ‹æ•´ä¸ªç³»ç»Ÿçš„内å˜æ˜ 射情况,也å³å®ƒå¿…é¡»çŸ¥é“ CPU 预留的全部 RAM 地å€ç©ºé—´ä¸çš„哪些被真æ£æ˜ 射到 RAM 地å€å•å…ƒï¼Œå“ªäº›æ˜¯å¤„于 "unused" 状æ€çš„。
(1) 内å˜æ˜ å°„çš„æè¿°
å¯ä»¥ç”¨å¦‚下数æ®ç»“æž„æ¥æè¿° RAM 地å€ç©ºé—´ä¸çš„一段连ç»(continuous)的地å€èŒƒå›´ï¼š
typedef struct memory_area_struct { u32 start; /* the base address of the memory region */ u32 size; /* the byte number of the memory region */ int used; } memory_area_t;
这段 RAM 地å€ç©ºé—´ä¸çš„è¿žç»åœ°å€èŒƒå›´å¯ä»¥å¤„于两ç§çŠ¶æ€ä¹‹ä¸€ï¼š(1)used=1,则说明这段连ç»çš„地å€èŒƒå›´å·²è¢«å®žçŽ°ï¼Œä¹Ÿå³çœŸæ£åœ°è¢«æ˜ 射到 RAM å•å…ƒä¸Šã€‚(2)used=0,则说明这段连ç»çš„地å€èŒƒå›´å¹¶æœªè¢«ç³»ç»Ÿæ‰€å®žçŽ°ï¼Œè€Œæ˜¯å¤„于未使用状æ€ã€‚
基于上述 memory_area_t æ•°æ®ç»“构,整个 CPU 预留的 RAM 地å€ç©ºé—´å¯ä»¥ç”¨ä¸€ä¸ª memory_area_t 类型的数组æ¥è¡¨ç¤ºï¼Œå¦‚下所示:
memory_area_t memory_map[NUM_MEM_AREAS] = { [0 ... (NUM_MEM_AREAS - 1)] = { .start = 0, .size = 0, .used = 0 }, };
(2) 内å˜æ˜ 射的检测
下é¢æˆ‘们给出一个å¯ç”¨æ¥æ£€æµ‹æ•´ä¸ª RAM 地å€ç©ºé—´å†…å˜æ˜ 射情况的简å•è€Œæœ‰æ•ˆçš„算法:
/* 数组åˆå§‹åŒ– */ for(i = 0; i < NUM_MEM_AREAS; i++) memory_map.used = 0;
/* first write a 0 to all memory locations */ for(addr = MEM_START; addr < MEM_END; addr += PAGE_SIZE) * (u32 *)addr = 0;
for(i = 0, addr = MEM_START; addr < MEM_END; addr += PAGE_SIZE) { /* * æ£€æµ‹ä»ŽåŸºåœ°å€ MEM_START+i*PAGE_SIZE 开始,大å°ä¸º * PAGE_SIZE 的地å€ç©ºé—´æ˜¯å¦æ˜¯æœ‰æ•ˆçš„RAM地å€ç©ºé—´ã€‚ */ 调用3.1.2节ä¸çš„算法test_mempage()ï¼› if ( current memory page isnot a valid ram page) { /* no RAM here */ if(memory_map.used ) i++; continue; } /* * 当å‰é¡µå·²ç»æ˜¯ä¸€ä¸ªè¢«æ˜ 射到 RAM 的有效地å€èŒƒå›´ * 但是还è¦çœ‹çœ‹å½“å‰é¡µæ˜¯å¦åªæ˜¯ 4GB 地å€ç©ºé—´ä¸æŸä¸ªåœ°å€é¡µçš„别å? */ if(* (u32 *)addr != 0) { /* alias? */ /* 这个内å˜é¡µæ˜¯ 4GB 地å€ç©ºé—´ä¸æŸä¸ªåœ°å€é¡µçš„别å */ if ( memory_map.used ) i++; continue; } /* * 当å‰é¡µå·²ç»æ˜¯ä¸€ä¸ªè¢«æ˜ 射到 RAM 的有效地å€èŒƒå›´ * 而且它也ä¸æ˜¯ 4GB 地å€ç©ºé—´ä¸æŸä¸ªåœ°å€é¡µçš„别å。 */ if (memory_map.used == 0) { memory_map.start = addr; memory_map.size = PAGE_SIZE; memory_map.used = 1; } else { memory_map.size += PAGE_SIZE; } } /* end of for (…) */
在用上述算法检测完系统的内å˜æ˜ 射情况åŽï¼ŒBoot Loader 也å¯ä»¥å°†å†…å˜æ˜ 射的详细信æ¯æ‰“å°åˆ°ä¸²å£ã€‚
(ä¹ï¼‰åŠ è½½å†…æ ¸æ˜ åƒå’Œæ ¹æ–‡ä»¶ç³»ç»Ÿæ˜ åƒ
(1) 规划内å˜å 用的布局
这里包括两个方é¢ï¼š(1)å†…æ ¸æ˜ åƒæ‰€å 用的内å˜èŒƒå›´ï¼›ï¼ˆ2ï¼‰æ ¹æ–‡ä»¶ç³»ç»Ÿæ‰€å 用的内å˜èŒƒå›´ã€‚在规划内å˜å 用的布局时,主è¦è€ƒè™‘基地å€å’Œæ˜ åƒçš„大å°ä¸¤ä¸ªæ–¹é¢ã€‚
å¯¹äºŽå†…æ ¸æ˜ åƒï¼Œä¸€èˆ¬å°†å…¶æ‹·è´åˆ°ä»Ž(MEM_START+0x8000) 这个基地å€å¼€å§‹çš„大约1MB大å°çš„内å˜èŒƒå›´å†…(åµŒå…¥å¼ Linux çš„å†…æ ¸ä¸€èˆ¬éƒ½ä¸æ“过 1MB)。为什么è¦æŠŠä»Ž MEM_START 到 MEM_START+0x8000 这段 32KB 大å°çš„内å˜ç©ºå‡ºæ¥å‘¢ï¼Ÿè¿™æ˜¯å› 为 Linux å†…æ ¸è¦åœ¨è¿™æ®µå†…å˜ä¸æ”¾ç½®ä¸€äº›å…¨å±€æ•°æ®ç»“构,如:å¯åŠ¨å‚æ•°å’Œå†…æ ¸é¡µè¡¨ç‰ä¿¡æ¯ã€‚
è€Œå¯¹äºŽæ ¹æ–‡ä»¶ç³»ç»Ÿæ˜ åƒï¼Œåˆ™ä¸€èˆ¬å°†å…¶æ‹·è´åˆ° MEM_START+0x0010,0000 开始的地方。如果用 Ramdisk ä½œä¸ºæ ¹æ–‡ä»¶ç³»ç»Ÿæ˜ åƒï¼Œåˆ™å…¶è§£åŽ‹åŽçš„大å°ä¸€èˆ¬æ˜¯1MB。
(2)从 Flash 上拷è´
ç”±äºŽåƒ ARM è¿™æ ·çš„åµŒå…¥å¼ CPU 通常都是在统一的内å˜åœ°å€ç©ºé—´ä¸å¯»å€ Flash ç‰å›ºæ€å˜å‚¨è®¾å¤‡çš„ï¼Œå› æ¤ä»Ž Flash 上读å–æ•°æ®ä¸Žä»Ž RAM å•å…ƒä¸è¯»å–æ•°æ®å¹¶æ²¡æœ‰ä»€ä¹ˆä¸åŒã€‚用一个简å•çš„循环就å¯ä»¥å®Œæˆä»Ž Flash 设备上拷è´æ˜ åƒçš„工作:
while(count) { *dest++ = *src++; /* they are all aligned with word boundary */ count -= 4; /* byte number */ };
(å) è®¾ç½®å†…æ ¸çš„å¯åŠ¨å‚æ•°
åº”è¯¥è¯´ï¼Œåœ¨å°†å†…æ ¸æ˜ åƒå’Œæ ¹æ–‡ä»¶ç³»ç»Ÿæ˜ åƒæ‹·è´åˆ° RAM 空间ä¸åŽï¼Œå°±å¯ä»¥å‡†å¤‡å¯åŠ¨ Linux å†…æ ¸äº†ã€‚ä½†æ˜¯åœ¨è°ƒç”¨å†…æ ¸ä¹‹å‰ï¼Œåº”该作一æ¥å‡†å¤‡å·¥ä½œï¼Œå³ï¼šè®¾ç½® Linux å†…æ ¸çš„å¯åŠ¨å‚数。
Linux 2.4.x 以åŽçš„å†…æ ¸éƒ½æœŸæœ›ä»¥æ ‡è®°åˆ—è¡¨(tagged list)çš„å½¢å¼æ¥ä¼ 递å¯åŠ¨å‚数。å¯åŠ¨å‚æ•°æ ‡è®°åˆ—è¡¨ä»¥æ ‡è®° ATAG_CORE å¼€å§‹ï¼Œä»¥æ ‡è®° ATAG_NONE 结æŸã€‚æ¯ä¸ªæ ‡è®°ç”±æ ‡è¯†è¢«ä¼ 递å‚æ•°çš„ tag_header 结构以åŠéšåŽçš„å‚数值数æ®ç»“æž„æ¥ç»„æˆã€‚æ•°æ®ç»“æž„ tag å’Œ tag_header 定义在 Linux å†…æ ¸æºç çš„include/asm/setup.h 头文件ä¸ï¼š
/* The list ends with an ATAG_NONE node. */ #define ATAG_NONE 0x00000000
struct tag_header { u32 size; /* 注æ„,这里size是å—数为å•ä½çš„ */ u32 tag; }; …… struct tag { struct tag_header hdr; union { struct tag_core core; struct tag_mem32 mem; struct tag_videotext videotext; struct tag_ramdisk ramdisk; struct tag_initrd initrd; struct tag_serialnr serialnr; struct tag_revision revision; struct tag_videolfb videolfb; struct tag_cmdline cmdline;
/* * Acorn specific */ struct tag_acorn acorn;
/* * DC21285 specific */ struct tag_memclk memclk; } u; };
åœ¨åµŒå…¥å¼ Linux 系统ä¸ï¼Œé€šå¸¸éœ€è¦ç”± Boot Loader 设置的常è§å¯åŠ¨å‚数有:ATAG_COREã€ATAG_MEMã€ATAG_CMDLINEã€ATAG_RAMDISKã€ATAG_INITRDç‰ã€‚
比如,设置 ATAG_CORE 的代ç 如下:
params = (struct tag *)BOOT_PARAMS;
params->hdr.tag = ATAG_CORE; params->hdr.size = tag_size(tag_core);
params->u.core.flags = 0; params->u.core.pagesize = 0; params->u.core.rootdev = 0;
params = tag_next(params);
å…¶ä¸ï¼ŒBOOT_PARAMS è¡¨ç¤ºå†…æ ¸å¯åŠ¨å‚数在内å˜ä¸çš„起始基地å€ï¼ŒæŒ‡é’ˆ params 是一个 struct tag ç±»åž‹çš„æŒ‡é’ˆã€‚å® tag_next() 将以指å‘当å‰æ ‡è®°çš„指针为å‚数,计算紧临当å‰æ ‡è®°çš„ä¸‹ä¸€ä¸ªæ ‡è®°çš„èµ·å§‹åœ°å€ã€‚注æ„ï¼Œå†…æ ¸çš„æ ¹æ–‡ä»¶ç³»ç»Ÿæ‰€åœ¨çš„è®¾å¤‡ID就是在这里设置的。
下é¢æ˜¯è®¾ç½®å†…å˜æ˜ 射情况的示例代ç :
for(i = 0; i < NUM_MEM_AREAS; i++) { if(memory_map.used) { params->hdr.tag = ATAG_MEM; params->hdr.size = tag_size(tag_mem32);
params->u.mem.start = memory_map.start; params->u.mem.size = memory_map.size; params = tag_next(params); } }
å¯ä»¥çœ‹å‡ºï¼Œåœ¨ memory_map[]数组ä¸ï¼Œæ¯ä¸€ä¸ªæœ‰æ•ˆçš„内å˜æ®µéƒ½å¯¹åº”一个 ATAG_MEM å‚æ•°æ ‡è®°ã€‚
Linux å†…æ ¸åœ¨å¯åŠ¨æ—¶å¯ä»¥ä»¥å‘½ä»¤è¡Œå‚æ•°çš„å½¢å¼æ¥æŽ¥æ”¶ä¿¡æ¯ï¼Œåˆ©ç”¨è¿™ä¸€ç‚¹æˆ‘们å¯ä»¥å‘å†…æ ¸æä¾›é‚£äº›å†…æ ¸ä¸èƒ½è‡ªå·±æ£€æµ‹çš„硬件å‚æ•°ä¿¡æ¯ï¼Œæˆ–者é‡è½½(override)å†…æ ¸è‡ªå·±æ£€æµ‹åˆ°çš„ä¿¡æ¯ã€‚æ¯”å¦‚ï¼Œæˆ‘ä»¬ç”¨è¿™æ ·ä¸€ä¸ªå‘½ä»¤è¡Œå‚æ•°å—符串"console=ttyS0,115200n8"æ¥é€šçŸ¥å†…æ ¸ä»¥ ttyS0 作为控制å°ï¼Œä¸”串å£é‡‡ç”¨ "115200bpsã€æ— 奇å¶æ ¡éªŒã€8ä½æ•°æ®ä½"è¿™æ ·çš„è®¾ç½®ã€‚ä¸‹é¢æ˜¯ä¸€æ®µè®¾ç½®è°ƒç”¨å†…æ ¸å‘½ä»¤è¡Œå‚æ•°å—符串的示例代ç :
char *p;
/* eat leading white space */ for(p = commandline; *p == ' '; p++) ;
/* skip non-existent command lines so the kernel will still * use its default command line. */ if(*p == ' ') return;
params->hdr.tag = ATAG_CMDLINE; params->hdr.size = (sizeof(struct tag_header) + strlen(p) + 1 + 4) >> 2;
strcpy(params->u.cmdline.cmdline, p);
params = tag_next(params);
请注æ„在上述代ç ä¸ï¼Œè®¾ç½® tag_header 的大å°æ—¶ï¼Œå¿…须包括å—符串的终æ¢ç¬¦' ',æ¤å¤–还è¦å°†å—节数å‘上圆整4个å—èŠ‚ï¼Œå› ä¸º tag_header 结构ä¸çš„size æˆå‘˜è¡¨ç¤ºçš„是å—数。
下é¢æ˜¯è®¾ç½® ATAG_INITRD 的示例代ç ï¼Œå®ƒå‘Šè¯‰å†…æ ¸åœ¨ RAM ä¸çš„什么地方å¯ä»¥æ‰¾åˆ° initrd æ˜ è±¡(åŽ‹ç¼©æ ¼å¼)以åŠå®ƒçš„大å°ï¼š
params->hdr.tag = ATAG_INITRD2; params->hdr.size = tag_size(tag_initrd); params->u.initrd.start = RAMDISK_RAM_BASE; params->u.initrd.size = INITRD_LEN; params = tag_next(params);
下é¢æ˜¯è®¾ç½® ATAG_RAMDISK 的示例代ç ï¼Œå®ƒå‘Šè¯‰å†…æ ¸è§£åŽ‹åŽçš„ Ramdisk 有多大(å•ä½æ˜¯KB):
params->hdr.tag = ATAG_RAMDISK; params->hdr.size = tag_size(tag_ramdisk); params->u.ramdisk.start = 0; params->u.ramdisk.size = RAMDISK_SIZE; /* 请注æ„,å•ä½æ˜¯KB */ params->u.ramdisk.flags = 1; /* automatically load ramdisk */ params = tag_next(params);
最åŽï¼Œè®¾ç½® ATAG_NONE æ ‡è®°ï¼Œç»“æŸæ•´ä¸ªå¯åŠ¨å‚数列表:
static void setup_end_tag(void) { params->hdr.tag = ATAG_NONE; params->hdr.size = 0; }
(åä¸€ï¼‰è°ƒç”¨å†…æ ¸
Boot Loader 调用 Linux å†…æ ¸çš„æ–¹æ³•æ˜¯ç›´æŽ¥è·³è½¬åˆ°å†…æ ¸çš„ç¬¬ä¸€æ¡æŒ‡ä»¤å¤„,也å³ç›´æŽ¥è·³è½¬åˆ° MEM_START+0x8000 地å€å¤„。在跳转时,下列æ¡ä»¶è¦æ»¡è¶³ï¼š
1. CPU 寄å˜å™¨çš„设置:
R0ï¼0ï¼›
R1ï¼æœºå™¨ç±»åž‹ ID;关于 Machine Type Number,å¯ä»¥å‚è§linux/arch/arm/tools/mach-types。
R2ï¼å¯åŠ¨å‚æ•°æ ‡è®°åˆ—è¡¨åœ¨ RAM ä¸èµ·å§‹åŸºåœ°å€ï¼›
2. CPU 模å¼ï¼š
å¿…é¡»ç¦æ¢ä¸æ–(IRQså’ŒFIQs);
CPU å¿…é¡» SVC 模å¼ï¼›
3. Cache 和 MMU 的设置:
MMU 必须关é—ï¼›
指令 Cache å¯ä»¥æ‰“开也å¯ä»¥å…³é—ï¼›
æ•°æ® Cache 必须关é—ï¼› 如果用 C è¯è¨€ï¼Œå¯ä»¥åƒä¸‹åˆ—示例代ç è¿™æ ·æ¥è°ƒç”¨å†…æ ¸ï¼š
void (*theKernel)(int zero, int arch, u32 params_addr) = (void (*)(int, int, u32))KERNEL_RAM_BASE; …… theKernel(0, ARCH_NUMBER, (u32) kernel_params_start);
注æ„,theKernel()函数调用应该永远ä¸è¿”回的。如果这个调用返回,则说明出错。
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