Arm linux 内核移植及系统初始化过程分析.docx
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Armlinux内核移植及系统初始化过程分析
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Armlinux内核移植及系统初始化过程分析
分类：
Linux2011-03-2514:
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浅谈分析Armlinux内核移植及系统初始化的过程
（一）
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学习嵌入式ARMlinux，主要想必三个方向发展：
1、嵌入式linux应用软件开发
2、linux内核的剪裁和移植
3、嵌入式linux底层驱动的开发
本文就Armlinux内核移植及系统初始化过程进行分析：
咨询QQ：
313807838
主要介绍内核移植过程中涉及文件的分布及其用途，以及简单介绍系统的初始化过程。
整个armlinux内核的启动可分为三个阶段：
第一阶段主要是进行cpu和体系结构的检查、cpu本身的初始化以及页表的建立等；第二阶段主要是对系统中的一些基础设施进行初始化；最后则是更高层次的初始化，如根设备和外部设备的初始化。
了解系统的初始化过程，有益于更好地移植内核。
1.内核移植
2.涉及文件分布介绍
2.1.内核移植
2.2.涉及的头文件
/linux-2.6.18.8/include
[root@localhostinclude]#tree-L1
.
|--Kbuild
|--acpi
|--asm->asm-arm
|--asm-alpha
|--asm-arm------------------------------->
（1）
|--asm-sparc
|--asm-sparc64
|--config
|--keys
|--linux------------------------------->
（2）
|--math-emu
|--media
|--mtd
|--net
|--pcmcia
|--rdma
|--rxrpc
|--scsi
|--sound
`--video
内核移植过程中涉及到的头文件包括处理器相关的头文件
（1）和处理器无关的头文件
（2）。
2.3.内核移植2.4.涉及的源文件
/linux-2.6.18.8/arch/arm
[root@localhostarm]#tree-L1
.
|--Kconfig
|--Kconfig-nommu
|--Kconfig.debug
|--Makefile
|--boot------------------------------->
（2）
|--common
|--configs
|--kernel------------------------------->（3）
|--lib
|--mach-at91rm9200
……
|--mach-omap1
|--mach-omap2
|--mach-realview
|--mach-rpc
|--mach-s3c2410------------------------------->（4）
|--mach-sa1100
|--mach-versatile
|--mm------------------------------->（5）
|--nwfpe
|--oprofile
|--plat-omap
|--tools------------------------------->
（1）
`--vfp
（1）
/linux-2.6.18.8/arch/arm/tools
[root@localhosttools]#tree-L1
.
|--Makefile
|--gen-mach-types
`--mach-types
Mach-types文件定义了不同系统平台的系统平台号。
移植linux内核到新的平台上需要对新的平台登记系统平台号。
Mach-types文件格式如下：
#machine_is_xxxCONFIG_xxxxMACH_TYPE_xxxnumber
s3c2410ARCH_S3C2410S3C2410182
smdk2410ARCH_SMDK2410SMDK2410193
之所以需要这些信息，是因为脚本文件linux/arch/arm/tools/gen-mach-types需要linux/arch/tools/mach-types来产生linux/include/asm-arm/mach-types.h文件，该文件中设置了一些宏定义，需要这些宏定义来为目标系统选择合适的代码。
（2）
linux-2.6.18.8/arch/arm/boot/compressed
[root@localhostcompressed]#tree-L1
.
|--Makefile
|--Makefile.debug
|--big-endian.S
|--head-at91rm9200.S
2浅谈分析Armlinux内核移植及系统初始化的过程
|--head.S
|--ll_char_wr.S
|--misc.c
|--ofw-shark.c
|--piggy.S
`--vmlinux.lds.in
Head.s是内核映像的入口代码，是自引导程序。
自引导程序包含一些初始化程序，这些程序都是体系结构相关的。
在对系统作完初始化设置工作后，调用misc.c文件中的decompress_kernel（）函数解压缩内核映像到指定的位置，然后跳转到kernel的入口地址。
Vmlinux.lds.in用来生成内核映像的内存配置文件。
（3）
linux-2.6.18.8/arch/arm/kernel
[root@localhostkernel]#tree-L1
.
|--Makefile
|--apm.c
|--armksyms.c
|--arthur.c
|--asm-offsets.c
|--bios32.c
|--calls.S
|--dma.c
|--ecard.c
|--entry-armv.S
|--entry-common.S
|--entry-header.S
|--fiq.c
|--head-common.S
|--head-nommu.S
|--head.S
|--init_task.c
|--io.c
|--irq.c
|--isa.c
|--module.c
|--process.c
|--ptrace.c
|--ptrace.h
|--semaphore.c
|--setup.c
|--smp.c
|--sys_arm.c
|--time.c
|--traps.c
`--vmlinux.lds.S
内核入口处也是由一段汇编语言实现的，由head.s和head-common.s两个文件组成。
Head.s是内核的入口文件，在head.s的末尾处＃include"head-common.S"。
经过一系列的初始化后，跳转到linux-2.6.18.8/init/main.c中的start_kernel（）函数中，开始内核的基本初始化过程。
/linux-2.6.18.8/init
[root@localhostinit]#tree
.
|--Kconfig
|--Makefile
|--calibrate.c
|--do_mounts.c
|--do_mounts.h
|--do_mounts_initrd.c
|--do_mounts_md.c
|--do_mounts_rd.c
|--initramfs.c
|--main.c
`--version.c
（4）
/linux-2.6.18.8/arch/arm/mach-s3c2410
[root@localhostmach-s3c2410]#tree-L1
.
|--Kconfig
|--Makefile
|--Makefile.boot
|--bast-irq.c
|--bast.h
|--clock.c
|--clock.h
|--common-smdk.c
|--common-smdk.h
|--cpu.c
|--cpu.h
|--devs.c
|--devs.h
|--dma.c
|--gpio.c
|--irq.c
|--irq.h
|--mach-anubis.c
|--mach-smdk2410.c
|--pm-simtec.c
|--pm.c
|--pm.h
|--s3c2400-gpio.c
|--s3c2400.h
|--s3c2410-clock.c
|--s3c2410-gpio.c
|--s3c2410.c
|--s3c2410.h
|--sleep.S
|--time.c
|--usb-simtec.c
`--usb-simtec.h
这个目录中的文件都是板级相关的，其中比较重要是如下几个：
linux/arch/arm/mach-s3c2410/cpu.c
linux/arch/arm/mach-s3c2410/common-smdk.c
linux/arch/arm/mach-s3c2410/devs.c
linux/arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c
linux/arch/arm/mach-s3c2410/Makefile.boot
linux/arch/arm/mach-s3c2410/s3c2410.c
3.处理器和设备4.
这里主要介绍处理器和设备的描述和操作过程。
设备描述在linux/arch/arm/mach-s3c2410/devs.c和linux/arch/arm/mach-s3c2410/common-smdk.c中实现。
最后以nandflash为例具体介绍。
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浅谈分析Armlinux内核移植及系统初始化的过程
（二）
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3浅谈分析Armlinux内核移植及系统初始化的过程。
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4.1.处理器、设备4.2.描述
设备描述主要两个结构体完成：
structresource和structplatform_device。
先来看看着两个结构体的定义：
structresource{
resource_size_tstart;
resource_size_tend;
constchar*name;
unsignedlongflags;
structresource*parent,*sibling,*child;
};
Resource结构体主要是描述了设备在系统中的起止地址、名称、标志以及为了链式描述方便指向本结构体类型的指针。
Resource定义的实例将被添加到platform_device结构体对象中去。
structplatform_device{
constchar*name;
u32id;
structdevicedev;
u32num_resources;
structresource*resource;
};
Platform_device结构体包括结构体的名称、ID号、平台相关的信息、设备的数目以及上面定义的resource信息。
Platform_device结构对象将被直接通过设备操作函数注册导系统中去。
具体注册和注销过程在下一节介绍。
4.3.处理器、设备4.4.操作
（1）intplatform_device_register（structplatform_device*pdev）；注册设备
（2）voidplatform_device_unregister（structplatform_device*pdev）；注销设备
（3）intplatform_add_devices（structplatform_device**devs,intnum）；添加设备，通过调用上面两个函数实现。
4.5.添加Nandflash设备4.6.
下面以nandflash设备的描述为例，具体介绍下设备的描述和注册过程。
//resource结构体实例s3c_nand_resource对nandflash控制器描述，包括控制器的起止地址和标志。
staticstructresources3c_nand_resource[]={
[0]={
.start=S3C2410_PA_NAND,
.end=S3C2410_PA_NAND+S3C24XX_SZ_NAND-1,
.flags=IORESOURCE_MEM,
}
};
//platform_device结构体实例s3c_device_nand定义了设备的名称、ID号并把resource对象作为其成员之一。
structplatform_devices3c_device_nand={
.name="s3c2410-nand",
.id=-1,
.num_resources=ARRAY_SIZE（s3c_nand_resource）,
.resource=s3c_nand_resource,
};
//nandflash的分区情况，由mtd_partition结构体定义。
staticstructmtd_partitionsmdk_default_nand_part[]={
[0]={
.name="BootAgent",
.size=SZ_16K,
.offset=0,
},
[1]={
.name="S3C2410flashpartition1",
.offset=0,
.size=SZ_2M,
},
[2]={
.name="S3C2410flashpartition2",
.offset=SZ_4M,
.size=SZ_4M,
},
[3]={
.name="S3C2410flashpartition3",
.offset=SZ_8M,
.size=SZ_2M,
},
[4]={
.name="S3C2410flashpartition4",
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浅谈分析Armlinux内核移植及系统初始化的过程（三）
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4、浅谈分析Armlinux内核移植及系统初始化的过程QQ：
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.offset=SZ_1M*10,
.size=SZ_4M,
},
[5]={
.name="S3C2410flashpartition5",
.offset=SZ_1M*14,
.size=SZ_1M*10,
},
[6]={
.name="S3C2410flashpartition6",
.offset=SZ_1M*24,
.size=SZ_1M*24,
},
[7]={
.name="S3C2410flashpartition7",
.offset=SZ_1M*48,
.size=SZ_16M,
}
};
staticstructs3c2410_nand_setsmdk_nand_sets[]={
[0]={
.name="NAND",
.nr_chips=1,
.nr_partitions=ARRAY_SIZE（smdk_default_nand_part）,
.partitions=smdk_default_nand_part,
},
};
/*chooseasetoftimingswhichshouldsuitmost512Mbit
*chipsandbeyond.
*/
staticstructs3c2410_platform_nandsmdk_nand_info={
.tacls=20,
.twrph0=60,
.twrph1=20,
.nr_sets=ARRAY_SIZE（smdk_nand_sets）,
.sets=smdk_nand_sets,
};
/*devicesweinitialise*/
//最后将nandflash设备加入到系统即将注册的设备集合中。
staticstructplatform_device__initdata*smdk_devs[]={
&s3c_device_nand,
&smdk_led4,
&smdk_led5,
&smdk_led6,
&smdk_led7,
};
然后通过smdk_machine_init（）函数，调用设备添加函数platform_add_devices（smdk_devs,ARRAY_SIZE（smdk_devs））完成设备的注册。
具体过程参见系统初始化的相关部分。
5.系统初始化
5.1.系统初始化的主干线
Start_kernel（）èsetup_arch（）èreset_init（）èkernel_thread（init…）èinit（）èdo_basic_setup（）èdriver_init（）èdo_initcall（）
Start_kernel（）函数负责初始化内核各个子系统，最后调用reset_init（），启动一个叫做init的内核线程，继续初始化。
Start_kernel（）函数在init/main.c中实现。
asmlinkagevoid__initstart_kernel（void）
{
char*command_line;
externstructkernel_param__start___param[],__stop___param[];
smp_setup_processor_id（）;
/*
*Needtorunasearlyaspossible,toinitializethe
*lockdephash:
*/
lockdep_init（）;
local_irq_disable（）;
early_boot_irqs_off（）;
early_init_irq_lock_class（）;
/*
*Interruptsarestilldisabled.Donecessarysetups,then
*enablethem
*/
lock_kernel（）;
boot_cpu_init（）;
page_address_init（）;
printk（KERN_NOTICE）;
printk（linux_banner）;
setup_arch（&command_line）;
//setupprocessorandmachineanddestinatesomepointersfordo_initcalls（）s
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//forexampleinit_machinepointerisinitializedwithsmdk_machine_init（）,and//init_machine（）iscalledbycustomize_machine（）,andtheisprocessedby//arch_initcall（fn）.Thereforesmdk_machine_init（）isissured.byedwin
setup_per_cpu_areas（）;
smp_prepare_boot_cpu（）;/*arch-specificboot-cpuhooks*/
/*
*Setuptheschedulerpriorstartinganyinterrupts（suchasthe
*timerinterrupt）.Fulltopologysetuphappensatsmp_init（）
*time-butmeanwhilewestillhaveaingscheduler.
*/
sched_init（）;
/*
*Disablepreemption-earlybootupschedulingisextremely
*fragileuntilwecpu_idle（）forthefirsttime.
*/
preempt_disable（）;
build_all_zonelists（）;
page_alloc_init（）;
printk（KERN_NOTICE"Kernelcommandline:
%s/n",saved_command_line）;
parse_early_param（）;
parse_args（"Bootingkernel",command_line,__start___param,
__stop___param-__start___param,
&unknown_bootoption）;
sort_main_extable（）;
unwind_init（）;
trap_init（）;
rcu_init（）;
init_IRQ（）;
pidhash_init（）;
init_timers（）;
hrtimers_init（）;
softirq_init（
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