# 教程06 - UART链加载器 ## tl;dr - 从SD卡上运行是一次不错的体验,但是每次都为每个新的二进制文件这样做将非常繁琐。 因此,让我们编写一个[chainloader]。 - 这将是您需要放在SD卡上的最后一个二进制文件。 每个后续的教程都将在`Makefile`中提供一个`chainboot`,让您方便地通过`UART`加载内核。 [chainloader]: https://en.wikipedia.org/wiki/Chain_loading ## 注意 请注意,这个教程中有一些内容仅通过查看源代码很难理解。 大致的意思是,在`boot.s`中,我们编写了一段[position independent code]代码, 它会自动确定固件加载二进制文件的位置(`0x8_0000`),以及链接到的位置(`0x200_0000`,参见 `kernel.ld`)。 然后,二进制文件将自身从加载地址复制到链接地址(也就是"重定位"自身),然后跳转到`_start_rust()`的重定位版本。 由于链加载程序现在已经"脱离了路径",它现在可以从`UART`接收另一个内核二进制文件,并将其复制到RPi固件的标准加载地址`0x8_0000`。 最后,它跳转到`0x8_0000`,新加载的二进制文件会透明地执行,就好像它一直从SD卡加载一样。 在我有时间详细写下这些内容之前,请耐心等待。目前,请将这个教程视为一种便利功能的启用程序,它允许快速启动以下教程。 _对于那些渴望深入了解的人,可以直接跳到第[15章](../15_virtual_mem_part3_precomputed_tables),阅读README的前半部分, 其中讨论了`Load Address != Link Address`的问题_。 [position independent code]: https://en.wikipedia.org/wiki/Position-independent_code ## 安装并测试它 我们的链加载程序称为`MiniLoad`,受到了[raspbootin]的启发。 您可以按照以下教程尝试它: 1. 根据您的目标硬件运行命令:`make`或`BSP=rpi4 make`。 1. 将`kernel8.img`复制到SD卡中,并将SD卡重新插入您的RPi。 1. 运行命令`make chainboot`或`BSP=rpi4 make chainboot`。 1. 将USB串口连接到您的主机PC上。 - 请参考[top-level README](../README.md#-usb-serial-output)中的接线图。 - 确保您**没有**连接USB串口的电源引脚,只连接RX/TX和GND。 1. 将RPi连接到(USB)电源线。 1. 观察加载程序通过`UART`获取内核: > ❗ **注意**: `make chainboot`假设默认的串行设备名称为`/dev/ttyUSB0`。根据您的主机操作系统,设备名称可能会有所不同。 > 例如,在`macOS`上,它可能是类似于`/dev/tty.usbserial-0001`的名称。 > 在这种情况下,请明确给出设备名称: ```console $ DEV_SERIAL=/dev/tty.usbserial-0001 make chainboot ``` [raspbootin]: https://github.com/mrvn/raspbootin ```console $ make chainboot [...] Minipush 1.0 [MP] ⏳ Waiting for /dev/ttyUSB0 [MP] ✅ Serial connected [MP] 🔌 Please power the target now __ __ _ _ _ _ | \/ (_)_ _ (_) | ___ __ _ __| | | |\/| | | ' \| | |__/ _ \/ _` / _` | |_| |_|_|_||_|_|____\___/\__,_\__,_| Raspberry Pi 3 [ML] Requesting binary [MP] ⏩ Pushing 7 KiB ==========================================🦀 100% 0 KiB/s Time: 00:00:00 [ML] Loaded! Executing the payload now [0] mingo version 0.5.0 [1] Booting on: Raspberry Pi 3 [2] Drivers loaded: 1. BCM PL011 UART 2. BCM GPIO [3] Chars written: 117 [4] Echoing input now ``` 在这个教程中,为了演示目的,加载了上一个教程中的内核版本。在后续的教程中,将使用工作目录的内核。 ## 测试它 这个教程中的`Makefile`有一个额外的目标`qemuasm`,它可以让你很好地观察到内核在重新定位后如何从加载地址区域(`0x80_XXX`) 跳转到重新定位的代码(`0x0200_0XXX`): ```console $ make qemuasm [...] N: 0x00080030: 58000140 ldr x0, #0x80058 0x00080034: 9100001f mov sp, x0 0x00080038: 58000141 ldr x1, #0x80060 0x0008003c: d61f0020 br x1 ---------------- IN: 0x02000070: 9400044c bl #0x20011a0 ---------------- IN: 0x020011a0: 90000008 adrp x8, #0x2001000 0x020011a4: 90000009 adrp x9, #0x2001000 0x020011a8: f9446508 ldr x8, [x8, #0x8c8] 0x020011ac: f9446929 ldr x9, [x9, #0x8d0] 0x020011b0: eb08013f cmp x9, x8 0x020011b4: 54000109 b.ls #0x20011d4 [...] ``` ## 相比之前的变化(diff) 请检查[英文版本](README.md#diff-to-previous),这是最新的。