nuttx启动流程

1k
nuttx

arm_head.S ​

arm_head.S中的__start() 是CPU启动入口，内容如下

1. 多核处理（CONFIG_NCPUS > 1时） ​

  • 获取CPU索引（MPIDR寄存器）
  • CPU0继续启动流程，其他CPU等待CPU0的信号
  • 通过忙等待或WFE指令等待启动标志

2. 基础设置 ​

  • 设置CPU为SYS模式，禁用IRQ和FIQ
  • 确保MMU和缓存被禁用

3. 页表初始化 ​

  • 清除16KB的L1页表
  • 如果需要，为页表本身创建特殊映射
  • 为.text区域创建映射，.LCtextinfo之后的数组保存了待映射断的信息

4. 缓存和TLB操作 ​

  • 初始化CPU寄存器TPIDRPRW
  • 无效化整个TLB、分支预测数组和I-cache

5. MMU配置 ​

  • 设置页表基址寄存器(TTBR0/TTBR1)
  • 配置TTBCR使用TTBR0
  • 设置域访问控制(DACR)
  • 精细配置系统控制寄存器(SCTLR)：
    • 启用/禁用MMU、缓存、对齐检查等
    • 设置大小端
    • 向量表位置等

6. 启用MMU ​

  • 写入SCTLR启用MMU
  • 执行必要的同步指令
  • 跳转到虚拟地址空间的.Lvstart

7. 虚拟地址空间启动(.Lvstart) ​

  • 移除临时映射（如果存在）
  • 设置栈指针并清零帧指针
  • arm_data_initialize()初始化.bss和.data段（如果在SRAM中）
  • arm_boot()执行平台特定的初始化
  • nx_start()跳转到操作系统入口点

arm_boot() ​

arm_boot()在各个板子下都有自己的实现，大多用于完成CPU级别的初始化，比如MMU、CACHE、SMP等

在Kconfig中通过ARCH_CHIP_xxx指定CPU平台，从而编译制定代码，也可以使用自定义配置:

CONFIG_ARCH_CHIP_ARM_CUSTOM=y
CONFIG_ARCH_CHIP_CUSTOM=y
CONFIG_ARCH_CHIP_CUSTOM_DIR="../path/to/source"
CONFIG_ARCH_CHIP_CUSTOM_DIR_RELPATH=y
CONFIG_ARCH_CHIP_CUSTOM_NAME="custom_chip"

下文以goldfish为例

arm_boot()

  • up_perf_init()
  • goldfish_setupmappings(): 设置FLASH、IO、PCIE、DDR的映射
  • arm_fpuconfig(): 配置FPU
  • arm_psci_init(): 配置PSCI，一种电源管理接口
  • fdt_register(): 指定设备树位置
  • … 初始化串口

nx_start() 函数分析 ​

nx_start() 是 NuttX 操作系统初始化的核心函数，负责完成 RTOS 的启动和初始化。以下是其主要执行流程：

1. 基础初始化阶段 ​

  • tasklist_initialize():

    • 初始化 g_tasklisttable[NUM_TASK_STATES] 结构体数组
    • 每个数组元素对应一种任务状态，包含指向相应任务链表的指针和属性标志
    • 例如：
      • TSTATE_TASK_READYTORUN 指向就绪队列 g_readytorun
      • TSTATE_TASK_RUNNING 指向运行队列
      • TSTATE_WAIT_SEM 指向信号量等待队列

  • drivers_early_initialize():

    • 初始化系统启动阶段必需的底层驱动
    • 通常包括串口、时钟等基础外设

2. 核心子系统初始化 ​

  • nxsem_initialize():

    • 初始化信号量子系统
    • 为后续其他子系统提供同步机制支持

  • 内存管理系统初始化:

    • kumm_initialize() (可选):

      • 初始化用户空间堆内存
      • 调用 up_allocate_heap() 获取用户堆的起始地址和大小
      • 内部调用 mm_initialize_pool() 初始化内存池

    • kmm_initialize() (默认启用):

      • 初始化内核空间堆内存
      • 调用 up_allocate_kheap() 获取内核堆信息
      • 同样使用 mm_initialize_pool() 初始化内存池

    • mm_pginitialize() (可选):

      • 初始化页分配器
      • 调用 up_allocate_pgheap() 获取页堆信息
      • 使用伙伴分配器管理物理页

  • idle_group_initialize():

    • 为每个CPU初始化空闲任务(Idle Task)
    • 设置PID为0
    • 初始化任务控制块(TCB)
    • 配置任务本地存储(TLS)

3. 其他子系统初始化 ​

  • 文件系统:

    • fs_initialize() - 初始化虚拟文件系统

  • 中断系统:

    • irq_initialize() - 设置中断处理框架

  • 时钟系统:

    • clock_initialize() - 初始化系统时钟
    • timer_initialize() - 初始化POSIX定时器(如果启用)

  • 信号系统:

    • nxsig_initialize() - 初始化信号处理机制

  • 网络系统 (如果启用):

    • net_initialize() - 初始化网络协议栈

  • 二进制格式:

    • binfmt_initialize() - 初始化可执行文件加载器

4. 硬件初始化 ​

  • up_initialize():

    • 架构特定的硬件初始化
    • 设置中断服务例程
    • 启动系统时钟等

  • drivers_initialize():

    • 初始化标准设备驱动

  • board_early_initialize() (可选):

    • 板级特定早期初始化

5. 多任务启动 ​

  • SMP支持 (如果启用):

    • nx_smp_start() - 启动其他CPU核心

  • 系统启动:

    • nx_bringup() - 创建初始任务并启动系统
      • nx_create_initthread() - 会
        • nx_start_application()

6. 进入空闲循环 ​

  • up_idle():
    • 处理器特定的空闲状态处理
    • 通常实现为低功耗等待指令
资源收藏
记录一些shell指令