RTT学习之启动流程
- 总结RT-Thread的启动流程。
- 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？
- MDK环境下各种数据段存储的什么数据？
- 在RT-Thread启动时，关了中断，那么在什么时候开启的中断？
- 总结自动初始化原理。
- 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)
