在中已经提到了uImage是一个压缩的包并且内含压缩程序，可以进行自解压。自解压完成之后内核代码从物理地址为0x30008000处开始运行。下面分析在进入C之前内核做的一些工作，以下是内核启动过程中打印出来的信息，其中Uncompressing Linux就是在自解压代码。make uImage编译的最后也给出了链接脚本arch/arm/kernel/vmlinux.lds，以及链接的顺序arch/arm/kernel/head.o 是第一个。

 

分析arch/arm/kernel/vmlinux.lds可以知道程序入口的地址是stext，并且是.text.head段

277    OUTPUT_ARCH(arm)278    ENTRY(stext)291    . = (0xc0000000) + 0x00008000;292293    .text.head : {294    _stext = .;295    _sinittext = .;296    *(.text.head)297    }

打开arch/arm/kernel/head.s。可见内核运行的第一条代码就是第79行的代码，从这条开始分析，首先将CPU设置为管理模式，并且关闭所有中断；然后获得CPU的id。

76        .section ".text.head", "ax" //.text.head段77        .type    stext, %function78    ENTRY(stext)                    //入口地址stext79        msr    cpsr_c, #PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE @ ensure svc mode//确保进入了管理模式80                            @ and irqs disabled                                     //并且禁止中断81        mrc    p15, 0, r9, c0, c0        @ get processor id                               //获得处理器的CPU id，并且存入 r9中82        bl    __lookup_processor_type        @ r5=procinfo r9=cpuid           //调用函数，输入参数r9=cpuid。返回值r5=procinfo83        movs    r10, r5                @ invalid processor (r5=0)?//如果不支持当前CPU，则r5=084        beq    __error_p            @ yes, error 'p'                              //如果r5=0，则打印错误85        bl    __lookup_machine_type        @ r5=machinfo          //调用函数，r5=返回值machinfo86        movs    r8, r5                @ invalid machine (r5=0)?  //如果不支持当前单板，则返回r5=087        beq    __error_a            @ yes, error 'a'               //如果r5=0，则打印错误88        bl    __create_page_tables//创建一级页表以建立虚拟地址到物理地址的映射关系，后面再研究

接着调用__lookup_processor_type，它位于arch\arm\kernel\head-common.S。它的功能是比较当前CPU的id与内核支持的CPU的id是否相符合。这段代码在.proc.info.init段中从__proc_info_begin开始到__proc_info_end结束，寻找符合当前CPU的ID号的proc_info_list结构

145        .type    __lookup_processor_type, %function146    __lookup_processor_type:147        adr    r3, 3f                        //r3 = 第178行代码的物理地址148        ldmda    r3, {r5 - r7}      //将r3地址开始的3个地址的内容赋给 r5、r6、r7 ;r5=__proc_info_begin,r6=__proc_info_end149        sub    r3, r3, r7            @ get offset between virt&phys//r3=r3-r7，即物理地址与虚拟地址的差值150        add    r5, r5, r3            @ convert virt addresses to//r5=__proc_info_begind对应的物理地址151        add    r6, r6, r3            @ physical address space   //r6=__proc_info_end对应的物理地址152    1:    ldmia    r5, {r3, r4}            @ value, mask//r3、r4等于proc_info_list结构中的cpu_val、cpu_mask153        and    r4, r4, r9            @ mask wanted bits//r4=r4&r9=cpu_mask&传入的cpuid154        teq    r3, r4                                                    //比较155        beq    2f                                                        //如果相等，则找到对应的proc_info_list结构，跳到160行156        add    r5, r5, #PROC_INFO_SZ        @ sizeof(proc_info_list)//r5指向下一个proc_info_list结构157        cmp    r5, r6                                                   //是否已经比较完所有proc_info_list158        blo    1b                                                       //没有则继续比较159        mov    r5, #0                @ unknown processor//比较完毕，但是没有找到匹配的proc_info_list结构，r5=0160    2:    mov    pc, lr//返回，返回的值为r5=proc_info_list176        .long    __proc_info_begin177        .long    __proc_info_end178    3:    .long    .//.表示当前这条代码链接后的虚拟地址179        .long    __arch_info_begin180        .long    __arch_info_end

其中__proc_info_begin、__proc_info_end被定义在arch\arm\kernel\vmlinux.lds中，它的意思是内核源码中有被定义为.proc.info.init的内容，它的起始地址是__proc_info_begin，结束地址为__proc_info_end。

299     .init : { /* Init code and data        */230       *(.init.text)231      _einittext = .;232      __proc_info_begin = .;233       *(.proc.info.init)234      __proc_info_end = .;

接着看到proc_info_list结构的内容，它被定义在include\asm-arm\Procinfo.h中

29    struct proc_info_list {30        unsigned int        cpu_val;      31        unsigned int        cpu_mask;32        unsigned long        __cpu_mm_mmu_flags;    /* used by head.S */33        unsigned long        __cpu_io_mmu_flags;    /* used by head.S */34        unsigned long        __cpu_flush;        /* used by head.S */35        const char        *arch_name;36        const char        *elf_name;37        unsigned int        elf_hwcap;38        const char        *cpu_name;39        struct processor    *proc;40        struct cpu_tlb_fns    *tlb;41        struct cpu_user_fns    *user;42        struct cpu_cache_fns    *cache;43    };

接着找到对于当前内核支持的proc_info_list 定义，它在arch\arm\mm\proc-arm920.S 中。对于S3C2410、S3C2440芯片来说CPU ID都是0x41129200。cpu_val的值为0x41009200、cpu_mask的值为0xff00fff0，刚好匹配。

.section ".proc.info.init", #alloc, #execinstr448        .type    __arm920_proc_info,#object449    __arm920_proc_info:450        .long    0x41009200//cpu_val值451        .long    0xff00fff0//cpu_mask值452        .long   PMD_TYPE_SECT | \453            PMD_SECT_BUFFERABLE | \454            PMD_SECT_CACHEABLE | \455            PMD_BIT4 | \456            PMD_SECT_AP_WRITE | \457            PMD_SECT_AP_READ458        .long   PMD_TYPE_SECT | \459            PMD_BIT4 | \460            PMD_SECT_AP_WRITE | \461            PMD_SECT_AP_READ462        b    __arm920_setup463        .long    cpu_arch_name464        .long    cpu_elf_name465        .long    HWCAP_SWP | HWCAP_HALF | HWCAP_THUMB466        .long    cpu_arm920_name467        .long    arm920_processor_functions468        .long    v4wbi_tlb_fns469        .long    v4wb_user_fns470    #ifndef CONFIG_CPU_DCACHE_WRITETHROUGH471        .long    arm920_cache_fns472    #else473        .long    v4wt_cache_fns474    #endif475        .size    __arm920_proc_info, . - __arm920_proc_info

继续回到arch/arm/kernel/head.s往下分析，看到第83行，调用完__lookup_processor_type后r5的值变为执向找到的proc_info_list 结构的地址。所以第83行与第84行比较r5是否为0，如果为0说明没有找到符合当前CPU的ID号，则打印错误。接着到85行，调用__lookup_machine_type，它同样位于arch\arm\kernel\head-common.S中,它的功能是比较当前单板的id与内核支持的单板的id是否相符合。这段代码在.arch.info.init段中从__arch_info_begin开始到__arch_info_end结束，寻找符合当前单板的ID号的machine_desc结构

176        .long    __proc_info_begin177        .long    __proc_info_end178    3:    .long    .//.表示当前这条代码链接后的虚拟地址179        .long    __arch_info_begin180        .long    __arch_info_end193        .type    __lookup_machine_type, %function194    __lookup_machine_type:195        adr    r3, 3b                   //r3=第178行的物理地址196        ldmia    r3, {r4, r5, r6}     //r4=r3。r5=__proc_info_end，r6=__proc_info_begin，取得的是虚拟地址197        sub    r3, r3, r4            @ get offset between virt&phys//r3=r3-r4，取得物理地址与虚拟地址的偏差198        add    r5, r5, r3            @ convert virt addresses to//r5=r5+r3，取得物理地址__proc_info_end199        add    r6, r6, r3            @ physical address space   //r6=r6+r3，取得物理地址__proc_info_begin200    1:    ldr    r3, [r5, #MACHINFO_TYPE]    @ get machine type //r3=取得单板的编号201        teq    r3, r1                @ matches loader number?//比较r3与r1是否相等，即linux是否支持uboot传入的单板202        beq    2f                @ found                     //如果相等，则跳到207行，找到支持的单板，返回203        add    r5, r5, #SIZEOF_MACHINE_DESC    @ next machine_desc//r5执向下一个machine_desc结构204        cmp    r5, r6                                             //是否已经比较完machine_desc结构?205        blo    1b                                                 //如果没有比较完，则跳到200行继续比较206        mov    r5, #0                @ unknown machine              //如果所有machine_desc都比较完了，r5=0207    2:    mov    pc, lr                                             //返回

其中__arch_info_begin、__arch_info_end被定义在arch\arm\kernel\vmlinux.lds中，它的意思是内核源码中有被定义为.arch.info.init的内容，它的起始地址是__arch_info_begin，结束地址为__arch_info_end。

305      __arch_info_begin = .;306       *(.arch.info.init)307      __arch_info_end = .;

接着看到machine_desc结构的内容，它被定义在include\asm-arm\mach\Arch.h 中

17    struct machine_desc {18        /*19         * Note! The first four elements are used20         * by assembler code in head-armv.S21         */22        unsigned int        nr;        /* architecture number    */     //单板的编号，是从内核传过来的编号  r123        unsigned int        phys_io;    /* start of physical io    */24        unsigned int        io_pg_offst;    /* byte offset for io 25                             * page tabe entry    */2627        const char        *name;        /* architecture name    */28        unsigned long        boot_params;    /* tagged list        *///boo传过来的tag标记的位置，也是从内核传过来的 r22930        unsigned int        video_start;    /* start of video RAM    */31        unsigned int        video_end;    /* end of video RAM    */3233        unsigned int        reserve_lp0 :1;    /* never has lp0    */34        unsigned int        reserve_lp1 :1;    /* never has lp1    */35        unsigned int        reserve_lp2 :1;    /* never has lp2    */36        unsigned int        soft_reboot :1;    /* soft reboot        */37        void            (*fixup)(struct machine_desc *,38                         struct tag *, char **,39                         struct meminfo *);40        void            (*map_io)(void);/* IO mapping function    *///IO映射函数，移植时需要关注41        void            (*init_irq)(void);42        struct sys_timer    *timer;        /* system tick timer    */43        void            (*init_machine)(void);44    };

接着需要找到对于当前内核支持的machine_desc定义，在include\asm-arm\mach\Arch.h 中有如下宏定义，它表示在.arch.info.init段存入一个machine_desc 的结构体，名称为

__mach_desc_type，结构体内.nr、.name初始化为MACH_TYPE_type、_name

50    #define MACHINE_START(_type,_name)            \51    static const struct machine_desc __mach_desc_##_type    \52     __used                            \53     __attribute__((__section__(".arch.info.init"))) = {    \54        .nr        = MACH_TYPE_##_type,        \55        .name        = _name,56    57    #define MACHINE_END                \58    };

接着找调用MACHINE_START这个宏的文件，在arch\arm\mach-s3c2440\Mach-smdk2440.c 找到了，所以单板的ID为MACH_TYPE_S3C2440，它被定义在include\asm-arm\Mach-types.h中

#define MACH_TYPE_S3C2440              362。与UBOOT传入的参数相符合。

339    MACHINE_START(S3C2440, "SMDK2440")340        /* Maintainer: Ben Dooks 
     
       */341        .phys_io    = S3C2410_PA_UART,342        .io_pg_offst    = (((u32)S3C24XX_VA_UART) >> 18) & 0xfffc,343        .boot_params    = S3C2410_SDRAM_PA + 0x100,344345        .init_irq    = s3c24xx_init_irq,346        .map_io        = smdk2440_map_io,347        .init_machine    = smdk2440_machine_init,348        .timer        = &s3c24xx_timer,349    MACHINE_END
     

继续来看MACHINE_START(S3C2440, "SMDK2440")这个宏，在里面有许多和开发板相关的设置，比如说smdk2440_map_io，它被定义在arch\arm\mach-s3c2440\Mach-smdk2440.c中，在中提到过想要移植成功，必须修改327行代码，将晶振的设置改为12000000。还有其它的一些配置就不一一列举了。

324    static void __init smdk2440_map_io(void)325    {326        s3c24xx_init_io(smdk2440_iodesc, ARRAY_SIZE(smdk2440_iodesc));327        s3c24xx_init_clocks(12000000);//根据开发板合适的晶振配置328        s3c24xx_init_uarts(smdk2440_uartcfgs, ARRAY_SIZE(smdk2440_uartcfgs));329    }

回到arch/arm/kernel/head.s接着往下看，86、87行判断__lookup_machine_type是否成功找到支持单板的machine_desc结构，如果没找到则打印错误，88行是用来创建一级页表以建立虚拟地址到物理地址的映射关系，这里不详细分析。

继续往下看，看到100行，其中r10的值为__arm920_proc_info所在地址，PROCINFO_INITFUNC为proc_info_list结构体的偏移量，具体为__cpu_flush，对应到__arm920_proc_info结构体内，pc的值就是b __arm920_setup这条语句所在地址，即执行b __arm920_setup这条指令，__arm920_setup做一些MMU相关的初始化，在arch\arm\mm\proc-arm920.S中，这里不做细究。

97    ldr    r13, __switch_data        @ address to jump to after//r13是堆栈寄存器sp98                            @ mmu has been enabled99    adr    lr, __enable_mmu        @ return (PIC) address //100行设置完成之后在使能MMU100   add    pc, r10, #PROCINFO_INITFUNC//调用__arm920_setup函数，应该跟MMU相关，后面再研究

b __arm920_setup执行完毕返回之后执行的是arch/arm/kernel/head.s下的__enable_mmu 。

152        .type    __enable_mmu, %function153    __enable_mmu:.....174        b    __turn_mmu_on187        .align    5188        .type    __turn_mmu_on, %function189    __turn_mmu_on:190        mov    r0, r0191        mrc    p15, 0, r3, c0, c0, 0        @ read id reg192        mov    r3, r3193        mov    r3, r3194        mov    pc, r13//设置完MMU之后跳转到__switch_data执行

__enable_mmu 执行完之后进入__switch_data执行，注意这时候的运行地址已经是初始化MMU之后的虚拟地址了。从15-24行可以看出pc=__mmap_switched，__mmap_switched的主要工作是将processor_id与__machine_arch_type初始化为当前MCU的编号与单板的编号

14        .type    __switch_data, %object15    __switch_data:16        .long    __mmap_switched17        .long    __data_loc            @ r418        .long    __data_start            @ r519        .long    __bss_start            @ r620        .long    _end                @ r721        .long    processor_id            @ r4//之前找到的符合当前MCU的__arm920_proc_info结构体22        .long    __machine_arch_type        @ r5//之前找到的符合单板的__mach_desc_S3C2440结构体23        .long    cr_alignment            @ r624        .long    init_thread_union + THREAD_START_SP @ sp2526    /*27     * The following fragment of code is executed with the MMU on in MMU mode,28     * and uses absolute addresses; this is not position independent.29     *30     *  r0  = cp#15 control register31     *  r1  = machine ID32     *  r9  = processor ID33     */34        .type    __mmap_switched, %function35    __mmap_switched://虚拟地址已经可以使用36        adr    r3, __switch_data + 4//r3=__data_loc所在的地址3738        ldmia    r3!, {r4, r5, r6, r7}//r4=__data_loc所在地址；r5=__data_start所在地址依次类推 r3=__switch_data+4*439        cmp    r4, r5                @ Copy data segment if needed //检查是否有__data_loc段r4=r5说明没有__data_loc40    1:    cmpne    r5, r6          41        ldrne    fp, [r4], #442        strne    fp, [r5], #443        bne    1b4445        mov    fp, #0                @ Clear BSS (and zero fp)//清0BSS段46    1:    cmp    r6, r747        strcc    fp, [r6],#448        bcc    1b4950        ldmia    r3, {r4, r5, r6, sp}//r4=processor_id、r5=__machine_arch_type、r6=cr_alignment、sp=init_thread_union + THREAD_START_SP51        str    r9, [r4]            @ Save processor ID//processor_id=r9 = proc_info_list.cpu_val = 0x4100920052        str    r1, [r5]            @ Save machine type//__machine_arch_type=r1 = machine_desc .nr =  MACH_TYPE_S3C2440 = 36253        bic    r4, r0, #CR_A            @ Clear 'A' bit54        stmia    r6, {r0, r4}            @ Save control register values55        b    start_kernel//跳转到start_kernel C函数

最终执行b start_kernel，跳到C函数，这是第二阶段的内容。