BootLoader與Linux內(nèi)核的參數(shù)傳遞

4. 內(nèi)核接收參數(shù)

下面從基于ARM體系結(jié)構(gòu)的zImage 映像啟動(dòng)來分析Linux 內(nèi)核是怎樣接收BootLoader傳遞過來的內(nèi)核參數(shù)，zImage 啟動(dòng)過程如下圖所示。

(圖有時(shí)間再畫)

在文件 arch/arm/boot/compressed/head.S[2]中 start 為zImage 的起始點(diǎn)，部分代碼如下：

start:

mov r7, r1

mov r8, r2

…...

mov r0, r4

mov r3, r7

bl decompress_kernel

b call_kernel

call_kernel：

……

mov r0, #0

mov r1, r7

mov r2, r8

mov pc, r4

首先將BootLoader 傳遞過來的r1(機(jī)器編號(hào))、r2(參數(shù)鏈表的物理地址)的值保存到r7、r8 中，再將r7 作為參數(shù)傳遞給解壓函數(shù)decompress_kernel()。在解壓函數(shù)中，再將r7 傳遞給全局變量__machine_arch_type。在跳到內(nèi)核(vmlinux)入口之前再將r7，r8 還原到r1，r2 中。

在文件 arch/arm/kernel/head.S[2]中，內(nèi)核(vmlinux)入口的部分代碼如下：

stext：

mrc p15, 0, r9, c0, c0

bl __lookup_processor_type

………

bl __lookup_machine_type

首先從處理器內(nèi)部特殊寄存器(CP15)中獲得ARM 內(nèi)核的類型，從處理器內(nèi)核描述符(proc_info_list)表(__proc_info_begin—__proc_info_end)中查詢有無此ARM 內(nèi)核的類型，如果無就出錯(cuò)退出。處理器內(nèi)核描述符定義在 include/asm-arm/procinfo.h[2]中，具體的函數(shù)實(shí)現(xiàn)在 arch/arm/mm/proc-xxx.S[2]中，在編譯連接過程中將各種處理器內(nèi)核描述符組合成表。接著從機(jī)器描述符(machine_desc)表(__mach_info_begin—__mach_info_end)中查詢有無r1 寄存器指定的機(jī)器編號(hào)，如果沒有就出錯(cuò)退出。機(jī)器編號(hào)mach_type_xxx 在arch/arm/tools/mach-types[2]文件中說明，每個(gè)機(jī)器描述符中包括一個(gè)唯一的機(jī)器編號(hào)，機(jī)器描述符的定義在 include/asm-arm/mach/arch.h[2]中，具體實(shí)現(xiàn)在 arch/arm/mach-xxxx[2]文件夾中，在編譯連接過程中將基于同一種處理器的不同機(jī)器描述符組合成表。例如，基于AT91RM9200 處理器的各種機(jī)器描述符可以參考 arch/arm/mach-at91rm9200/board-xxx.c[2]，機(jī)器編號(hào)為262 的機(jī)器描述符如下所示：

MACHINE_START(AT91RM9200DK, Atmel AT91RM9200-DK)

/* Maintainer: SAN People/Atmel */

.phys_io = AT91_BASE_SYS,

.io_pg_offst = (AT91_VA_BASE_SYS >> 18) 0xfffc,

.boot_params = AT91_SDRAM_BASE + 0x100,

.timer = at91rm9200_timer,

.map_io = dk_map_io,

.init_irq = dk_init_irq,

.init_machine = dk_board_init,

MACHINE_END

最后就是打開MMU，并跳轉(zhuǎn)到 init/main.c[2]的start_kernel(初始化系統(tǒng)。在 init/main.c[2] 中，函數(shù)start_kernel()的部分代碼如下：

{

……

setup_arch();

……

}

在 arch/arm/kernel/setup.c[2]中，函數(shù)setup_arch()的部分代碼如下：

{

……

setup_processor();

mdesc=setup_machine(machine_arch_type);

……

parse_tags(tags);

……

}

setup_processor()函數(shù)從處理器內(nèi)核描述符表中找到匹配的描述符，并初始化一些處理器變量。setup_machine()用機(jī)器編號(hào)(在解壓函數(shù)decompress_kernel 中被賦值)作為參數(shù)返回機(jī)器描述符。從機(jī)器描述符中獲得內(nèi)核參數(shù)的物理地址，賦值給tags 變量。然后調(diào)用parse_tags()函數(shù)分析內(nèi)核參數(shù)鏈表，把各個(gè)參數(shù)值傳遞給全局變量。這樣內(nèi)核就收到了BootLoader 傳遞的參數(shù)。

5. 參數(shù)傳遞的驗(yàn)證和測試

參數(shù)傳遞的結(jié)果可以通過內(nèi)核啟動(dòng)的打印信息來驗(yàn)證。

Machine: Atmel AT91RM9200-DK

……

Kernel command line: console=ttyS0,115200 root=/dev/ram rw init=/linuxrc

……

Memory: 64MB = 64MB total

……

checking if image is initramfs...it isn''t (no cpio magic); looks like an initrd

Freeing initrd memory: 1024K

……

RAMDISK: Compressed image found at block 0

一個(gè)完備的BootLoader 是一個(gè)很復(fù)雜的工程，本文所介紹的只是嵌入式系統(tǒng)的BootLoaer 基本功能。任何一個(gè)BootLoader 都離不開這個(gè)基本功能，內(nèi)核只有接收這些參數(shù)才能正確地啟動(dòng),同時(shí)也為內(nèi)核的移植和調(diào)試奠定了良好的基礎(chǔ)。