分类： Embedded Linux 2009-05-27 13:36 1643人阅读 评论(0) 收藏 举报

semaphore 汇编 output 终端 嵌入式 image

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1. 开机过程中的内核打印
   1. 前言
   2. 解压缩阶段
   3. Image 启动早期
      1. 汇编阶段
      2. C 语言阶段
   4. Image 启动后期
   5. 内核打印机制浅析

开机过程中的内核打印

作者： zjujoe 转载请注明出处

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BLOG：http://blog.csdn.net/zjujoe

 

前言

嵌入式开发中， 通常使用串口输出调试信息，了解运行状态。 内核启动过程中,在不同阶段会通过不同的方式将调试信息输出到串口。 （注：以下内容针对 arm-linux.）

解压缩阶段

解压缩阶段内核会输出：

Uncompressing Linux................................ done, booting the kernel.

 

查找内核， 会发现如上输出是在如下语句中打印的：

 312        putstr("Uncompressing Linux...");

 313        gunzip();

 314        putstr(" done, booting the kernel/n");

 

putstr 会调用 uncompress.h 中的 putc 来完成任务。

 

通常， 嵌入式开发中，我们假定 bootloader 已经进行了串口初始化， 所以我们只需要对串口进行写操作就可以了。比如:

 

  18static void putc(char c)

  19{

  20        volatile u32 *uart = (volatile void *) DAVINCI_UART0_BASE;

  21

  22        while (!(uart[UART_LSR] & UART_LSR_THRE))

  23                barrier();

  24        uart[UART_TX] = c;

  25}

 

实现函数，就可以看到串口输出了。当然， 如果您是完美主义者， 还应该实现：

 

  27static inline void flush(void)

  28{

  29        volatile u32 *uart = (volatile void *) DAVINCI_UART0_BASE;

  30        while (!(uart[UART_LSR] & UART_LSR_THRE))

  31                barrier();

  32}

 

Image 启动早期

这里的“早期”定义为串口驱动初始化之前。 这里又分为两个阶段：汇编阶段与 C 语言阶段。

 

汇编阶段

在启动正常后一般不需要在此阶段输出信息。但是，如果系统还没有正常启动， 则需要在汇编里向串口输出一些信息。

 

内核提供了函数：

 116ENTRY(printascii)

为了使用它，我们需要实现：

addruart 获得调试串口的地址

senduart 发送一个字节

waituart 等待串口可用

三个汇编函数。 

 

可以参考某一平台来实现， 比如：

http://lxr.linux.no/linux+v2.6.27/arch/arm/mach-pxa/include/mach/debug-macro.S#L16

 

pxa 的实现表明， 由于 uart 通常是8250 兼容的， 所以很可能我们只需要实现:

addruart, 提供一下串口基地址，即可。

 

另外， 值得注意的是：汇编代码会经历实地址模式与虚拟地址模式两个阶段。 而上面的打印函数是可以同时用于两种模式的。

 

 

C 语言阶段

C 语言代码从 start_kernel 开始， 可以看到，内核很快就会调用 printk:

printk(KERN_NOTICE);

然而在 arm 平台上， 如上的打印要等 console_init()函数执行后，才会输出到串口。

如果有人有兴趣， 可以为arm平台实现一个 patch, 使得在打印内核 notice时就能够向串口输出。 当然， 对于 BSP 开发， 目前的实现基本够用， 因为驱动程序初始化时间较晚，在 console_init 之后。

我们看一下该函数的实现：

3644/*

3645 * Initialize the console device. This is called *early*, so

3646 * we can't necessarily depend on lots of kernel help here.

3647 * Just do some early initializations, and do the complex setup

3648 * later.

3649 */

3650void __init console_init(void)

3651{

3652        initcall_t *call;

3653

3654        /* Setup the default TTY line discipline. */

3655        tty_ldisc_begin();

3656

3657        /*

3658         * set up the console device so that later boot sequences can

3659         * inform about problems etc..

3660         */

3661        call = __con_initcall_start;

3662        while (call < __con_initcall_end) {

3663                (*call)();

3664                call++;

3665        }

3666}

 

原来该函数会调用 __con_initcall_start 段里的函数。而串口驱动正是在此注册了一个这样的函数， 而提供了 early printk 功能。

 

比如, http://lxr.linux.no/linux+v2.6.27/drivers/serial/8250.c 中，就实现了改功能：

2645static int __initserial8250_console_init(void)

2646{

2647        if (nr_uarts > UART_NR)

2648                nr_uarts = UART_NR;

2649

2650        serial8250_isa_init_ports();

2651        register_console(&serial8250_console);

2652        return 0;

2653}

2654console_initcall(serial8250_console_init);

 

本质上，就是提前注册串口终端，而不是在串口驱动初始化时才注册。

 

Image 启动后期

有了 前面实现的 early print, 内核打印就没有问题了， 如果没有实现early print, 则在串口驱动初始化时，会注册一个console 驱动， 从而实现内核打印。

 

当然， 前提是我们需要在串口驱动中实现并注册 static struct console 。

具体细节可以参考样例驱动。 这里就不深究了。

内核打印机制浅析

内核函数调用 printk 后， printk 将 打印信息发送到一个 log_buffer. 然后调用如下函数， 试图进行后续处理。

 

如果已经注册了终端，则会调用终端的输出函数。

另外，终端注册函数也会调用 release_console_sem， 将此前所有的信息一次性打印到 console.

 

984 /**

985  * release_console_sem - unlock the console system

986  *

987  * Releases the semaphore which the caller holds on the console system

988  * and the console driver list.

989  *

990  * While the semaphore was held, console output may have been buffered

991  * by printk().  If this is the case, release_console_sem() emits

992  * the output prior to releasing the semaphore.

993  *

994  * If there is output waiting for klogd, we wake it up.

995  *

996  * release_console_sem() may be called from any context.

997  */

998 void release_console_sem(void)

999 {

1000         unsigned long flags;

1001         unsigned _con_start, _log_end;

1002         unsigned wake_klogd = 0;

1003

1004         if (console_suspended) {

1005                 up(&console_sem);

1006                 return;

1007         }

1008

1009         console_may_schedule = 0;

1010

1011         for ( ; ; ) {

1012                 spin_lock_irqsave(&logbuf_lock, flags);

1013                 wake_klogd |= log_start - log_end;

1014                 if (con_start == log_end)

1015                         break;         /* Nothing to print */

1016                 _con_start = con_start;

1017                 _log_end = log_end;

1018                 con_start = log_end;   /* Flush */

1019                 spin_unlock(&logbuf_lock);

1020                 call_console_drivers(_con_start, _log_end);

1021                 local_irq_restore(flags);

1022         }

1023         console_locked = 0;

1024         up(&console_sem);

1025         spin_unlock_irqrestore(&logbuf_lock, flags);

1026         if (wake_klogd)

1027                 wake_up_klogd();

1028 }

1029EXPORT_SYMBOL(release_console_sem);