RTT学习之启动流程

1. 总结RT-Thread的启动流程。
2. 非运行时与运行时的image文件分别是什么样的，请画下来。是谁将 RW 段中的  RW-data（初始化的全局变量）搬运到 RAM 中？
3. MDK环境下各种数据段存储的什么数据？
4. 在RT-Thread启动时，关了中断，那么在什么时候开启的中断？
5. 总结自动初始化原理。
6. 总结BSP制作过程。

1、RT-Thread启动流程

 

 

这部分启动代码，大致可以分为四个部分：

（1） 初始化与系统相关的硬件；

（2） 初始化系统内核对象，例如定时器、调度器、信号；

（3） 创建 main 线程，在 main 线程中对各类模块依次进行初始化；

（4） 初始化定时器线程、空闲线程，并启动调度器。

启动流程中蓝色部分是自动初始化的数据段，使用自动初始化宏导出的函数放置到相应的数据段，在启动流程中对函   数进行遍历初始化。2、加载时地址与运行时地址映射

image文件

 

 STM32 在上电启动之后默认从 Flash 启动，启动之后会将 RW 段中的 RW-data（初始化的全局变量）搬运到 RAM 中，但不会搬运 RO 段，即 CPU 的执行代码从 Flash 中读取，另外根据编译器给出的 ZI 地址和大小分配出 ZI 段，并将这块 RAM 区域清零。

分散装载配置文件里会有配置，关于code的地址，有两个设置，一个是存储地址（这个地址配置的是烧写器把代码  段写到flashrom的何处），一个是装载运行地址，也就是你程序在什么地方运行

【如果想要深入了解的话，可以看看arm的连接器手册，或者是《ARM体系结构与编程》中也讲到了】

3、MDK环境下各种数据段存储的什么数据？

code：代码段，存放程序

RO:只读数据段，存放程序中定义的常量RW：读写数据段，存放非0全局变量

ZI：0数据段，存放未初始化的全局变量与初始化为0的变量

MDK 在编译完成之后

Total RO Size (Code + RO Data) 53668 ( 52.41kB) Total RW Size (RW Data + ZI Data) 2728 ( 2.66kB)

Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data) 53780 ( 52.52kB)

1） RO Size 包含了 Code 及 RO-data，表示程序占用 Flash 空间的大小；

2） RW Size 包含了 RW-data 及 ZI-data，表示运行时占用的 RAM 的大小；

3） ROM Size 包含了 Code、RO Data 以及 RW Data，表示烧写程序所占用的 Flash 空间的大小；

4、在RT-Thread启动时，关了中断，那么在什么时候开启的中断？

在启动调度器，切换到第一个线程时开启的中断【直接使用CPSIE I 开了中断的】。代码详见：

rt_system_scheduler_start() rt_hw_context_switch_to((rt_ubase_t)&to_thread->sp);

 5、总结自动初始化原理。

RT-Thread 的自动初始化机制使用了自定义 RTI  符号段，将需要在启动时进行初始化的函数指针放到了该段中，形成一张初始化函数表，在系统启动过程中会遍历该表，并调用表中的函数，达到自动初始化的目的。

用来实现自动初始化功能的宏接口定义详细描述如下表所示：

初始化顺序	宏接口	描述
1	INIT_BOARD_EXPORT(fn)	非常早期的初始化，此时调度器还未启动
2	INIT_PREV_EXPORT(fn)	主要是用于纯软件的初始化、没有太多依赖的函数
3	INIT_DEVICE_EXPORT(fn)	外设驱动初始化相关，比如网卡设备
4	INIT_COMPONENT_EXPORT(fn)	组件初始化，比如文件系统或者 LWIP
5	INIT_ENV_EXPORT(fn)	系统环境初始化，比如挂载文件系统
6	INIT_APP_EXPORT(fn)	应用初始化，比如 GUI 应用

初始化函数主动通过这些宏接口进行申明，如 INIT_BOARD_EXPORT(rt_hw_usart_init)，链接器会自动收集所有被申明的初始化函数，放到 RTI 符号段中，该符号段位于内存分布的 RO 段中，该 RTI 符号段中的所有函数在系统初始化时会被自动调用。

原理：

在rtdef.h中，使用SECTION(x)定义： 

#define SECTION(x)  attribute ((section(x)))

     attribute ((section("name")))：将作用的函数或数据放入指定名为"name"的输入段中。（在不同的编译器中实现的方式也有所不同。）

将SECTION(".rti_fn."level)使用 INIT_EXPORT(fn, level) 这个宏进行定义，fn是函数  

#define INIT_EXPORT(fn, level)　　RT_USED const init_fn_t rt_init_##fn SECTION(".rti_fn."level) = fn

分段：

 compnents.c中：

static int rti_start(void)
{
return 0;
}
INIT_EXPORT(rti_start, "0");


static int rti_board_start(void)
{
return 0;
}
INIT_EXPORT(rti_board_start, "0.end");


static int rti_board_end(void)
{
return 0;
}
INIT_EXPORT(rti_board_end, "1.end");


static int rti_end(void)
{
return 0;
}
INIT_EXPORT(rti_end, "6.end");

所以就有： 

段名	函数指针/宏
.rti_fn.0	rt_init_rti_start
.rti_fn.0.end	rt_init_rti_board_start
.rti_fn.1	INIT_BOARD_EXPORT(fn)
.rti_fn.1.end	rt_init_rti_board_end
.rti_fn.2	INIT_PREV_EXPORT(fn)
.rti_fn.3	INIT_DEVICE_EXPORT(fn)
.rti_fn.4	INIT_COMPONENT_EXPORT(fn)
.rti_fn.5	INIT_ENV_EXPORT(fn)
.rti_fn.6	INIT_APP_EXPORT(fn)
.rti_fn.6.end	rt_init_rti_end

非调试模式下rt_components_board_init()：for循环会遍历位于 rt_init_rti_board_start 到

     rt_init_rti_board_end 之间保存的函数指针，然后依次执行这些函数

void rt_components_board_init(void)
{
const init_fn_t *fn_ptr;


for (fn_ptr = & rt_init_rti_board_start; fn_ptr < & rt_init_rti_board_end; fn_ptr++)
{
(*fn_ptr)();
}
#endif
}

非调试模式下rt_components_init()：for循环会遍历位于  rt_init_rti_board_end 到  rt_init_rti_end 之间保存的函数指针，然后依次执行这些函数

void rt_components_init(void)
{
const init_fn_t *fn_ptr;


for (fn_ptr = & rt_init_rti_board_end; fn_ptr < & rt_init_rti_end; fn_ptr ++)
{
(*fn_ptr)();
}
#endif
}

举例：

main函数中添加了函数pin_beep_sample()，并使用INIT_APP_EXPORT()进行自动初始化。  

INIT_APP_EXPORT(pin_beep_sample);

那么，展开为：

INIT_APP_EXPORT(pin_beep_sample) 即 INIT_EXPORT(pin_beep_sample, "6")

也就是  

const init_fn_t rt_init_pin_beep_sample SECTION(".rti_fn.""6") = pin_beep_sample

表示把函数pin_beep_sample的地址赋值给常量函数指针 rt_init_pin_beep_sample，然后放入名称为".rti_fn.6"的数据段中。（其中init_fn_t是一个函数指针类型，原型为typedef int (*init_fn_t)(void) 。）

在编译后的.map文件中可以查看到：

Symbol Name Value Ov Type Size Object(Section)