鸿蒙内核源码分析 (内核启动篇) | 从汇编到 main ()

这应该是系列篇最难写的一篇，全是汇编代码，需大量的底层知识，涉及协处理器，内核镜像重定位，创建内核映射表，初始化 CPU 模式栈，热启动，到最后熟悉的 main() 。

内核入口

在链接文件 liteos.ld 中可知内核的入口地址为 ENTRY(reset_vector) ， 分别出现在reset_vector_mp.S (多核启动) 和 reset_vector_up.S(单核启动)，系列篇研究多核启动的情况。代码可结合 (协处理器篇) 看更容易懂。

reset_vector: //鸿蒙开机代码
    /* clear register TPIDRPRW */
    mov     r0, #0					//r0 = 0
    mcr     p15, 0, r0, c13, c0, 4	//复位线程标识符寄存器TPIDRPRW , 不复位将导致系统不能启动
    /* do some early cpu setup: i/d cache disable, mmu disabled */
    mrc     p15, 0, r0, c1, c0, 0	//System Control Register-SCTLR | 读取系统控制寄存器内容
    bic     r0, #(1<<12)			//禁用指令缓存功能
    bic     r0, #(1<<2 | 1<<0)		//禁用数据和TLB的缓存功能(bit2) | mmu功能(bit0)
    mcr     p15, 0, r0, c1, c0, 0	//写系统控制寄存器

    /* enable fpu+neon 一些系统寄存器的操作
    | 使能浮点运算(floating point unit)和 NEON就是一种基于SIMD思想的ARM技术，相比于ARMv6或之前的架构，
    NEON结合了64-bit和128-bit的SIMD指令集，提供128-bit宽的向量运算(vector operations)*/
#ifndef LOSCFG_TEE_ENABLE        //Trusted Execution Environment   可信执行环境
    MRC    p15, 0, r0, c1, c1, 2 //非安全模式访问寄存器 (Non-Secure Access Control Register - NSACR)
    ORR    r0, r0, #0xC00        //使能安全和非安全访问协处理器10和11(Coprocessor 10和11)
    BIC    r0, r0, #0xC000       //设置bit15为0，不会影响修改CPACR.ASEDIS寄存器位（控制Advanced SIMD功能）| bit14 reserved
    MCR    p15, 0, r0, c1, c1, 2

    LDR    r0, =(0xF << 20)      //允许在EL0和EL1下，访问协处理器10和11(控制Floating-point和Advanced SIMD特性)
    MCR    p15, 0, r0, c1, c0, 2
    ISB
#endif
    MOV    r3, #0x40000000	    //EN, bit[30] 设置FPEXC的EN位来使能FPU
    VMSR   FPEXC, r3			//浮点异常控制寄存器 (Floating-Point Exception Control register | B4.1.57) 

    /* r11: delta of physical address and virtual address | 计算虚拟地址和物理地址之间的差值,目的是为了建立映射关系表 */
    adr     r11, pa_va_offset //获取pa_va_offset变量物理地址，由于这时候mmu已经被关闭，所以这个值就表示pa_va_offset变量的物理地址。
                              /*adr 是一条小范围的地址读取伪指令,它将基于PC的相对偏移的地址值读到目标寄存器中。
                               *编译源程序时，汇编器首先计算当前PC值（当前指令位置）到exper的距离,然后用一条ADD或者SUB指令替换这条伪指令，
                               *例如:ADD register,PC,#offset_to_exper 注意，标号exper与指令必须在同一代码段
                               */
    ldr     r0, [r11]		  //r0 = *r11 获取pa_va_offset变量虚拟地址
    sub     r11, r11, r0	  //物理地址-虚拟地址 = 映射偏移量 放入r11

    mrc     p15, 0, r12, c0, c0, 5      /* Multiprocessor Affinity Register-MPIDR */
    and     r12, r12, #MPIDR_CPUID_MASK //掩码过滤
    cmp     r12, #0	                    //主控核0判断
    bne     secondary_cpu_init	        //初始化CPU次核
	/*
	 * adr是小范围的地址读取伪指令,它将基于PC寄存器相对偏移的地址值读取到寄存器中，
	 * 例如: 0x00000004 	 : adr     r4, __exception_handlers
	 * 则此时PC寄存器的值为: 0x00000004 + 8(在三级流水线时,PC和执行地址相差8)，
     * adr指令和标识__exception_handlers的地址相对固定，二者偏移量若为offset,
	 * 最后r4 = (0x00000004 + 8) + offset
	*/

    /* if we need to relocate to proper location or not | 如果需要重新安装到合适的位置*/
    adr     r4, __exception_handlers            /* r4: base of load address | 加载基址*/
    ldr     r5, =SYS_MEM_BASE                   /* r5: base of physical address | 物理基址*/
    subs    r12, r4, r5                         /* r12: delta of load address and physical address | 二者偏移量*/
    beq     reloc_img_to_bottom_done            /* if we load image at the bottom of physical address | 不相等就需要重定位 */

    /* we need to relocate image at the bottom of physical address | 需要知道拷贝的大小*/
    ldr     r7, =__exception_handlers           /* r7: base of linked address (or vm address) | 链接地址基地址*/
    ldr     r6, =__bss_start                    /* r6: end of linked address (or vm address)，由于目前阶段有用的数据是中断向量表+代码段+只读数据段+数据段，
											       所以只需复制[__exception_handlers,__bss_start]这段数据到内存基址处 */
    sub     r6, r7                              /* r6: delta of linked address (or vm address) | 内核镜像大小 */
    add     r6, r4                              /* r6: end of load address | 说明需拷贝[ r4,r4+r6 ] 区间内容到 [ r5,r5+r6 ]*/

reloc_img_to_bottom_loop://重定位镜像到内核物理内存基地址,将内核从加载地址拷贝到内存基址处
    ldr     r7, [r4], #4	// 类似C语言 *r5 = *r4 , r4++ , r5++ 
    str     r7, [r5], #4	// #4 代表32位的指令长度,此时在拷贝内核代码区内容
    cmp     r4, r6          /* 拷贝完成条件. r4++ 直到等于r6 (加载结束地址) 完成拷贝动作 */
    bne     reloc_img_to_bottom_loop
    sub     pc, r12                             /* 重新校准pc寄存器, 无缝跳到了拷贝后的指令地址处执行 r12是重定位镜像前内核加载基地址和内核物理内存基地址的差值 */
    nop		// 注意执行完成sub       pc, r12后,新的PC寄存器也指向了 	nop ,nop是伪汇编指令,等同于 mov r0 r0 通常用于控制时序的目的，强制内存对齐，防止流水线灾难，占据分支指令延迟						
    sub     r11, r11, r12                       /* r11: eventual address offset | 最终地址映射偏移量, 用于构建MMU页表 */
//内核总大小 __bss_start - __exception_handlers
reloc_img_to_bottom_done:
#ifdef LOSCFG_KERNEL_MMU 
    ldr     r4, =g_firstPageTable               /* r4: physical address of translation table and clear it
												   内核页表是用数组g_firstPageTable存储 见于los_arch_mmu.c */
    add     r4, r4, r11                         //计算g_firstPageTable页表物理地址
    mov     r0, r4								//因为默认r0 将作为memset_optimized的第一个参数
    mov     r1, #0								//第二个参数,清0
    mov     r2, #MMU_DESCRIPTOR_L1_SMALL_ENTRY_NUMBERS //第三个参数是L1表的长度
    bl      memset_optimized                    /* optimized memset since r0 is 64-byte aligned | 将内核页表空间清零*/

    ldr     r5, =g_archMmuInitMapping	        //记录映射关系表
    add     r5, r5, r11                         //获取g_archMmuInitMapping的物理地址
init_mmu_loop:	                                //初始化内核页表
    ldmia   r5!, {r6-r10}                       /* r6 = phys, r7 = virt, r8 = size, r9 = mmu_flags, r10 = name | 传参: 物理地址、虚拟地址、映射大小、映射属性、名称*/
    cmp     r8, 0                               /* if size = 0, the mmu