Linux 内核启动过程中的日志输出阶段分析

问题描述

在对比原理图后，发现打印日志的串口是UART2(GPIO3_A2 & GPIO3_A3)，但设备树中只开启了UART0(GPIO1_C2&GPIO1_C3)

/* 以下设备树内容来自多个设备树描述文件*/

&uart0 {
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&uart0_xfer &uart0_ctsn>;
	status = "okay";
};
uart0: serial@ff560000 {
	compatible = "rockchip,rv1126-uart", "snps,dw-apb-uart";
	reg = <0xff560000 0x100>;
	interrupts = <GIC_SPI 12 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
	reg-shift = <2>;
	reg-io-width = <4>;
	dmas = <&dmac 5>, <&dmac 4>;
	clock-frequency = <24000000>;
	clocks = <&cru SCLK_UART0>, <&cru PCLK_UART0>;
	clock-names = "baudclk", "apb_pclk";
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&uart0_xfer &uart0_ctsn &uart0_rtsn>;
	status = "disabled";
};
uart0_xfer: uart0-xfer {
	rockchip,pins =
		/* uart0_rx */
		<1 RK_PC2 1 &pcfg_pull_up>,
		/* uart0_tx */
		<1 RK_PC3 1 &pcfg_pull_up>;
};
uart2: serial@ff570000 {
	compatible = "rockchip,rv1126-uart", "snps,dw-apb-uart";
	reg = <0xff570000 0x100>;
	interrupts = <GIC_SPI 14 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
	reg-shift = <2>;
	reg-io-width = <4>;
	dmas = <&dmac 9>, <&dmac 8>;
	clock-frequency = <24000000>;
	clocks = <&cru SCLK_UART2>, <&cru PCLK_UART2>;
	clock-names = "baudclk", "apb_pclk";
	pinctrl-names = "default";
	pinctrl-0 = <&uart2m1_xfer>;
	status = "disabled";
};
uart2m1_xfer: uart2m1-xfer {
	rockchip,pins =
		/* uart2_rx_m1 */
		<3 RK_PA3 1 &pcfg_pull_up>,
		/* uart2_tx_m1 */
		<3 RK_PA2 1 &pcfg_pull_up>;
};

问题分析

无论是硬件原理图还是实际结果都表示启动日志是从UART2打印出来的，所以我们就要尽量往UART2去拓展。

由设备树可以得到内核启动参数 bootargs：

chosen {
  bootargs = "earlycon=uart8250,mmio32,0xff570000 console=ttyFIQ0 root=PARTUUID=614e0000-0000 rootfstype=ext4 rootwait snd_aloop.index=7";
};

earlycon阶段（内核初始化早期）

首先可以看到earlycon=uart8250,mmio32,0xff570000，earlycon直接在设备树解析前初始化硬件，不依赖设备树中的status属性。在内核初始化早期，直接向地址0xff570000 输出日志，对比之前提到的设备树配置，我们可以看到这个地址就是UART2串口。

标准console阶段（内核初始化后期）

在bootargs中设置了console=ttyFIQ0

• 由于UART2在设备树中被标记为disabled,内核不会注册标准UART驱动（如ttyS2）
• 后续日志会通过ttyFIQ0输出(通常是 Rockchip 的 FIQ 调试串口)
  
  就像一个知道结果的解谜游戏，我们现在大可以猜测是不是ttyFIQ0配置了UART2，接过了日志输出的任务并继续向UART2输出（通过FIQ驱动，绕过标准UART状态），接下来我们继续分析设备树：

&fiq_debugger {
	status = "okay";
};

fiq_debugger是启用的，我们继续向上层设备树文件找，目前来到了rv1126.dtsi

fiq_debugger: fiq-debugger {
	compatible = "rockchip,fiq-debugger";
	rockchip,serial-id = <2>;  // 绑定到 UART2
	rockchip,wake-irq = <0>;
	rockchip,irq-mode-enable = <0>;
	rockchip,baudrate = <1500000>;  /* Only 115200 and 1500000 */
	interrupts = <GIC_SPI 127 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
	status = "disabled";
};

出现了！rockchip,serial-id = <2>,我们可以看到fiq_debugger节点绑定到了UART2，由此完成了内核启动早期与后期的日志输出的衔接。

总结

本篇文章是由一个status为disable但却被作为日志输出的UART2引出，核心是围绕着bootargs中的earlycon与console参数展开。earlycon直接通过UART2的地址，在设备树解析前输出早期日志；console通过FIQ调试串口，复用了UART2的端口，实际上是使用了FIQ的驱动输出后续日志。完成了整个内核初始化及后续过程中的日志输出不同阶段的衔接。