pmon 启动流程(1）

下面介绍的pmon流程，基于龙芯2c，计算所的北桥。 1 pmon的编译 1.1 pmon的配置 1)配置文件 总的配置文件在 :/usr/src/pmon-all/conf/files 开发板的配置文件: /usr/src/pmon-all/Target/bonito/conf/Bonito 其他配置文件还有 /usr/src/pmon-all/sys/dev/pci/files.pci /usr/src/pmon-all/sys/dev/ata/files.ata 2)配置设置 我们这里最重要的是 /usr/src/pmon-all/Target/bonito/conf/Bonito文件 文件格式，#表示注释 include "conf/GENERIC_ALL1" #包含/usr/src/pmon-all/conf/GENERIC_ALL1文件，其内容如下 # # Module selection. Selects pmon features # select????????????????? mod_flash_amd????????????????? # AMD flash device programming select????????????????? mod_flash_intel????????????????? # intel flash device programming select????????????????? mod_flash_sst????????????????? # intel flash device programming #目前pmon支持amd,inter和sst公司的flash的烧写，有两个作用，一是储存环境变量，二是在线更新bios # # Command selection. Selects pmon commands # #select????????????????? cmd_about????????????????? # Display info about PMON select????????????????? cmd_boot????????????????? # Boot wrapper select????????????????? cmd_cache????????????????? # Cache enabling select????????????????? cmd_call????????????????? # Call a function command select????????????????? cmd_mycfg select????????????????? cmd_date????????????????? # Time of day command select????????????????? cmd_env????????????????????????? # Full blown environment command set select????????????????? cmd_flash????????????????? # Flash programming cmds select????????????????? cmd_hist????????????????? # Command history select????????????????? cmd_ifaddr????????????????? # Interface address command select????????????????? cmd_l????????????????????????? # Disassemble select????????????????? cmd_mem????????????????????????? # Memory manipulation commands select????????????????? cmd_more????????????????? # More paginator select????????????????? cmd_mt????????????????????????? # Simple memory test command select????????????????? cmd_misc????????????????? # Reboot & Flush etc. select????????????????? cmd_set????????????????????????? # As cmd_env but not req. cmd_hist select????????????????? cmd_stty????????????????? # TTY setings command select????????????????? cmd_tr????????????????????????? # Host port-through command select????????????????? cmd_devls????????????????? # Device list # select????????????????? cmd_shell????????????????? # Shell commands,vers,help,eval select????????????????? cmd_vers select????????????????? cmd_help select????????????????? cmd_eval select??????? cmd_mycmd select????????????????? cmd_newmt????? #test86内层检测程序 select????????????????? cmd_setup?????? #条棒式配置程序 上面这些选项选择编译那些命令到pmon中 option??????? CONFIG_CACHE_64K_4WAY #龙芯2c的cache设置4路,64k. 再返回到原配置文件中 # Platform options # option????????????????? BONITOEL????????? #平台北桥的类型，计算所binito结构北桥 option????????????????? MIPS option????????????????? INET select????????????????? mod_uart_ns16550????????? # Standard UART driver option????????????????? CONS_BAUD=B115200 #串口的波特率设置 select????????????????? ext2 select?????????????????? iso9660 #pmon支持ext2,iso9660文件系统，可以从网络硬盘软驱光驱引导内核 select????????????????? mod_x86emu_int10 #显卡rom模拟程序 select????????????????? mod_vgacon #显示器和键盘虚拟终端 option?????????????????? AUTOLOAD #pmon起动后，自动引导内核 # Functional options. # option????????????????? HAVE_TOD????????????????? # Time-Of-Day clock #实时钟 option????????????????? HAVE_NVENV????????????????? #??? Platform has non-volatile env mem #环境变量支持 option?????????????????? NVRAM_IN_FLASH???????? #打开这个选项环境变量存储在flash中，关闭环境变量存在cmos中 option??????? HAVE_NB_SERIAL #北桥有串口，在正式的电路板中北桥无串口 #下面是pmon的设备树的设置 # #??? Now the Machine specification # mainbus0????????? at root localbus0????????? at mainbus0 fd0?????????? at mainbus0 #软驱驱动 pcibr0????????????????? at mainbus0 pci*????????????????? at pcibr? # fxp normally only used for debugging (enable/disable both) fxp0????????????? at pci? dev ? function ?????????? # Intel 82559 Device inphy*??????????? at mii? phy ????????????????????? # Intel 82555 PHYs #82559网卡驱动 ##########82546 #82546 use a lot of memory so setup NKMEMCLUSTERS as bellow #?????????? #define NKMEMCLUSTERS???? (16 * 1024 * 1024 / CLBYTES)????????? /* 0.5Mb */ em*????????????? at pci? dev ? function ?????????? # Intel 82559 Device #82546网卡驱动 #### IDE controllers pciide*?????????? at pci ? dev ? function ? flags 0x0000 #### IDE hard drives wd*????????????????? at pciide? channel ? drive ? flags 0x0000 #硬盘驱动 ide_cd*?????????? at pciide? channel ? drive ? flags 0x0001 #光驱驱动 1.2 pmon的编译 Cd /usr/src/pmon-all/zloader Make cfg #根据配置文件重新产生makefile Make tgt=rom #生成rom bin文件gzrom.bin Make tgt=ram #生成网络加载文件gzram,通过网络tftp重新加载pmon在调pmon程序的时候很有用 也可以用老的编译方法 cd /usr/src/pmon-all/Targets/Bonito/conf pmoncfg Bonito cd /usr/src/pmon-all/Targets/Bonito/compile/Bonito make 2.利用gdb来分析pmon 2.1.得到编译信息 要使生成的pmon带编译信息,改 Targets/Bonito/compile/Bonito/Makefile 直接将gcc 改成了gcc -ggdb -g3 将Makefile中的 STRIPFLAGS=?????? -g -S --strip-debug LFLAGS+=????????? -S 注释掉。其中ld的参数 -S和--strip-debug的作用是去掉调试的信息。 STRIPFLAGS=?????? #-g -S --strip-debug LFLAGS+=????????? #-S make DEBUG=-g 2.使用gdb mips-elf-gdb pmon (gdb) target sim load (gdb) disassemble??? 0xffffffff80010000 0xffffffff80010030 <uncached>:??? lui?????? $at,0xa000 0xffffffff80010034 <uncached+4>:????????? or??????? $ra,$ra,$at 0xffffffff80010038 <uncached+8>:????????? jr??????? $ra 反汇编出来的和原来的不一样 其他gdb使用方面的知识就不介绍了。 3.pmon的起动流程 Targets/Bonito是计算所北桥相关的代码位置，起动代码为Targets/Bonito/Bonito/start.S. 看代码的时候要注意pmon中的一些宏是定义在头文件中的，另一些则定义在Makefile中，通过gcc参数-D来定义。 3.1mips cpu和北桥的基本知识 ????? kseg0: 0x8000 0000 - 0x9FFF FFFF(512M): 只需要把最高位清零，这些地址就被转换（translate）为物理地址， 然后把它们连续地映射到物理内存中512M大小的低字段 (0x0000 0000 - 0x1FFF FFFF)内。这种转换是很简单的， 因此常常把这些地址称为“无需转换的“。一般情况下，都是通过快速缓存(cache)，对这段区域内的地址进行访问。 因此在cache被正确地初始化之前，不要使用这些地址。通常，在没有MMU的系统中，这段区域用于存放大多数程序和数据。 至于有MMU的系统，操作系统的内核会存放在这个区域。 ????? kseg1: 0xA000 0000 - 0xBFFF FFFF(512M): 通过将最高3位清零的方法，把这些地址映射为相应的物理地址，然后象kseg0一样， 再映射到物理内存中512M大小的低字段。但要注意，kseg1是不通过cache存取的(uncached)。kseg1是唯一的在系统重启时能正常工作 的地址空间，这也是为什么重新启动时的入口向量0xBFC0 0000会在这个区域内。入口向量对应的物理地址是0x1FC0 0000――这个应该 告诉你的硬件工程师。 因此，你可以使用这段地址空间来访问你的初始化程序的ROM。还有大多数人把它用来访问I/O寄存器。如果你的硬件工程师要把这些东西 映射到非低段512M物理空间，那你应该试图说服他们修改。 kseg2: 0xC000 0000 - 0xFFFF FFFF (1GB): 这段地址空间只能在核心态下使用并且要经过MMU的转换。在MMU设置好之前， 不要对其进行访问。通常，除非你在写一个真正的操作系统，否则都不必使用这段地址空间。 maped指的是要经过TLB进行虚拟内存的翻译。cached指先从cache取，未命中才从内存中取。 从北桥的映射图上看其大部分区域映射在低512M物理内存上。省下三个段512M-2G maps 1-1 on pci access用处不大,2G-4G pci窗口,4G以上sdram。 3.2 代码分析 总的来说: 1)启动位置位于cpu的启动地址是0xbfc00000,这个地址对应的物理地址是0x1fc00000,北桥将这一地址影射到flash的0地址上. 因此准确的说pmon是从flash的0地址开设运行。编译的时候start.o正好是第一个被链接的obj文件，因此start.S的第一条指令是cpu运行的第一个指令,位于_start。 2)c代码的第一个入口是initmips,位于tgt_machdep.c中。最后程序到main函数中运行命令循环。 3)pmon开始应该是freebsd移植过来的，系统调用，设备驱动是unix风格的。 4)pmon中cpu运行于32位模式下，是关中断运行。pmon完全靠查询来完成整个系统，技巧是idle函数中调用scandevs来扫描设备驱动程序。驱动程序 中的中断也是通过被系统查询的时候不断调用来实现的。 5)在cpu的状态寄存器中有一个bev,设置异常向量从rom中取，还是重ram中取. ????????????? bcopy(MipsException,(char *)TLB_MISS_EXC_VEC,MipsExceptionEnd - MipsException); ????????????? bcopy(MipsException,(char *)GEN_EXC_VEC,MipsExceptionEnd - MipsException); 下面具体介绍启动流程： start.S中 _start: start: ????????? .globl????????? stack stack = start - 0x4000????????????????? /* Place PMON stack below PMON start in RAM */ /* NOTE!! Not more that 16 instructions here!!! Right now it's FULL! */ ????????? mtc0????????? zero,COP_0_STATUS_REG ????????? mtc0????????? zero,COP_0_CAUSE_REG ????????? li????????? t0,SR_BOOT_EXC_VEC????????? /* Exception to Boostrap Location */ ????????? mtc0????????? t0,COP_0_STATUS_REG ????????? la????????? sp,stack ????????? la????????? gp,_gp ????????? bal????????? uncached????????????????? /* Switch to uncached address space */ ????????? nop ????????? bal????????? locate????????????????????????? /* Get current execute address */ ????????? nop 从pmon中反汇编得到 (gdb) disassemble 0xffffffff80010000 Dump of assembler code for function start: 0xffffffff80010000 <start>:?????? mtc0????? $zero,$12 0xffffffff80010004 <start+4>:???? mtc0????? $zero,$13 0xffffffff80010008 <start+8>:???? lui?????? $t0,0x40 0xffffffff8001000c <start+12>:??? mtc0????? $t0,$12 0xffffffff80010010 <start+16>:??? lui?????? $sp,0x8001 0xffffffff80010014 <start+20>:??? daddiu??? $sp,$sp,-16384 #0xffffc000 0xffffffff80010018 <start+24>:??? lui?????? $gp,0x8009 0xffffffff8001001c <start+28>:??? daddiu??? $gp,$gp,30800 0xffffffff80010020 <start+32>:??? bal?????? 0x80010030 0xffffffff80010024 <start+36>:??? nop 0xffffffff80010028 <start+40>:??? bal?????? 0x80010638 0xffffffff8001002c <start+44>:??? nop 可以看出sp的指向的位置，并不是指向flash，因此开始的堆栈用的就是sdram bal uncached nop bal locate nop uncached: or ra,UNCACHED_MEMORY_ADDR j ra nop #machine/cpu.h #define UNCACHED_MEMORY_ADDR????? 0xa0000000 此处是可以从cache空间转换到uncache的空间,ra中保留的是bal_locate这条指令的地址,然后或上UNCACHED_MEMORY_ADDR,该地址就变成uncache的地址了. 为什么pmon的启动地址为0xbfc00000，而ld生成代码的text段的起始地址为0x80010000 应该有从flash到ram的搬移过程 la??????? s0,start???????????? ???????? subu????? s0,ra,s0 ???????? and?????? s0,0xffff0000 ??? ?????? 这段代码是为了访问数据，因为这段汇编在Rom执行，而编译出来的数据段在0x8002xxxx,为了能够访问数据段的数据，需要进行一个 ?????? 地址的修正，s0这是起到这种修正的目的。 bal?????? 1f nop BONITO_BIC(BONITO_BONPONCFG,BONITO_BONPONCFG_CPUBIGEND) 展开后变成 .word???? 0x00000018 | 0x00000002???,((??? 0x1fe00000??? +( ( 0x100??? + 0x00 )???? )??? ) | 0xa0000000 ) ;??? .word???? ( ~( 0x00004000??? ) ),( 0 ) 后面的程序解析这些数据完成对应的初始化操作 ... ????????? EXIT_INIT(0) 展开后变成 .word???? 0x00000000,( 0 );??????? .word???? 0,0 这样初始化数据定义完成 下面的程序 1:????????? move a0,ra 因为前面bal?????? 1f，因此此时ra的值恰好就是定义的初始化数据的地址，下面的reginit开始的 一段程序解析前面的数据来对寄存器进行配置 reginit:????????????????????????? /* local name */ ????????? lw????????? t3,Init_Op(a0) ????????? lw????????? t0,Init_A0(a0) ????????? and????????? t4,t3,OP_MASK ????????? /* ?????????? * EXIT(STATUS) ?????????? */ ????????? bne????????? t4,OP_EXIT,8f ????????? nop ????????? move????????? v0,t0 ????????? b????????? .done ????????? nop ????????? 剩下的初始化寄存器的过程省略 ???????? .done:???????? ????????? /* Initialise other low-level I/O devices */ ????????? bal????????? initserial ????????? nop ???????? ????????? PRINTSTR("rnPMON2000 MIPS Initializing. Standby...rn") ???????? ????????? PRINTSTR("ERRORPC=") ????????? mfc0????????? a0,COP_0_ERROR_PC ????????? bal????????? hexserial ????????? nop ????????? PRINTSTR(" CONFIG=") ????????? mfc0????????? a0,COP_0_CONFIG ????????? bal????????? hexserial ????????? nop ????????? PRINTSTR("rn") ???????? ????????? PRINTSTR(" PRID=") ????????? mfc0????????? a0,COP_0_PRID ????????? bal????????? hexserial ????????? nop ????????? PRINTSTR("rn") ????????? 简单的打印一些寄存器的值 ????????? .... ????????? 一些sdram的配置 ????????? 1:????????? sw????????? sdCfg,BONITO_SDCFG(bonito) ???????? 2:????????? b????????? 3f???????? ????????? nop 3: ... 配置pci内存影射 ????????? li????????? t1,0????????????????? # accumulate pcimembasecfg settings ???????????????? ????????? /* set bar0 mask and translation to point to SDRAM */ ????????? sub????????? t0,msize,1 ????????? not????????? t0 ????????? srl????????? t0,BONITO_PCIMEMBASECFG_ASHIFT-BONITO_PCIMEMBASECFG_MEMBASE0_MASK_SHIFT ????????? and????????? t0,BONITO_PCIMEMBASECFG_MEMBASE0_MASK ????????? or????????? t1,t0 ???????? ????????? li????????? t0,0x00000000 ????????? srl????????? t0,BONITO_PCIMEMBASECFG_ASHIFT-BONITO_PCIMEMBASECFG_MEMBASE0_TRANS_SHIFT ????????? and????????? t0,BONITO_PCIMEMBASECFG_MEMBASE0_TRANS ????????? or????????? t1,t0 ????????? or????????? t1,BONITO_PCIMEMBASECFG_MEMBASE0_CACHED ????????? /* set bar1 to minimum size to conserve PCI space */ ????????? li????????? t0,~0 ????????? srl????????? t0,BONITO_PCIMEMBASECFG_ASHIFT-BONITO_PCIMEMBASECFG_MEMBASE1_MASK_SHIFT ????????? and????????? t0,BONITO_PCIMEMBASECFG_MEMBASE1_MASK ????????? or????????? t1,BONITO_PCIMEMBASECFG_ASHIFT-BONITO_PCIMEMBASECFG_MEMBASE1_TRANS_SHIFT ????????? and????????? t0,BONITO_PCIMEMBASECFG_MEMBASE1_TRANS ????????? or????????? t1,BONITO_PCIMEMBASECFG_MEMBASE1_CACHED ????????? sw????????? t1,BONITO_PCIMEMBASECFG(bonito) ????????? /* enable configuration cycles now */ ????????? lw????????? t0,BONITO_BONPONCFG(bonito) ????????? and????????? t0,~BONITO_BONPONCFG_CONFIG_DIS ????????? sw????????? t0,BONITO_BONPONCFG(bonito) ????????? PRINTSTR("Init SDRAM Done!rn");