【BES2500x系列 -- RTX5操作系统】系统启动流程 -- boot loader概念讲解 --（九）

news2024/9/23 3:12:02

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💌 所属专栏：【BES2500x系列】

😀 作者：我是夜阑的狗🐶

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文章目录

前言
1 系统启动流程
- - 1.1 代码架构
  - 1.2 启动流程
  - 1.3 BSP
  - 1.4 Boot Loader
  - 1.5 Boot Loader的启动流程
总结

<<【系列文章索引】>>

前言

大家好，又见面了，我是夜阑的狗🐶，本文是专栏【BES2500x系列】专栏的第9篇文章;
今天开始学习BES2500x系列的一天💖💖💖，开启新的征程，记录最美好的时刻🎉，每天进步一点点。
专栏地址：【BES2500x系列】，此专栏是我是夜阑的狗对BES2500x系列开发过程的总结，希望能够加深自己的印象，以及帮助到其他的小伙伴😉😉。
如果文章有什么需要改进的地方还请大佬不吝赐教👏👏。

1 系统启动流程

最近比较忙，刚接触到恒玄平台的SDK源码，靠着公司大佬（这里说明一下：肖爷给予我很大的帮助👍，给我很多文档学习）给文档慢慢夜以继日的啃，自己也亲手操作了一遍，踩了挺多坑的，自己也是新人刚学起步，记录学习过程好让自己温故而知新。注意：从这篇开始才是正常开始学习BES系列，前面几篇都是讲解一些基础的概念，有一定基础的大佬们可以跳过前面几篇。话不多说，让我们开始吧。接下来就来讲解一下代码的框架和模块之间的解耦处理。

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1.1 代码架构

在讲解系统启动流程之前，我们先来了解一下整个代码架构，当我们打开 bes2500x 系列的 sdk 后，可以发现 BES 采用的是 RTOS （嵌入式实时操作系统），并且使用了 ARM 架构的 CMSIS_RTOS API 接口；

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接下来就检点介绍一下几个重要的目录：

打开 rtos 文件后看到是使用的 RTX 系统（rtos 系统中的一种）；

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注意：本篇文章概念涉及比较多一点，所以文字部分会很多，这都是为了讲解系统启动流程前期所需的准备工作。

该目录主要是存放上层应用相关的软件

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该文件夹中存放基础差异化配置。
target.mk 文件中主要是宏定义的开关，包含 DEBUG 信息开关、差分/单端输出、默认音量大小、音乐EQ开关、通话算法的开关等。
tgt_hardware.c 和 tgt_hardware.h 文件中存放基础配置，如按键、LED灯、蓝牙默认信息、音量表、EQ参数、ANC默认参数等。

编译成功的输出文件会存放在out目录下的对应工程文件夹下，以.bin的文件形式存放。
工具烧录的时候选中该文件即可。

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Platform 目录
该目录下主要存放一些底层驱动文件，正常情况下不需要修改。

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1.2 启动流程

嵌入式系统的启动代码一般由两部分构成：引导代码和操作系统执行环境的初始化代码。其中引导代码一般也由两部分构成：

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第一部分是板级、片级初始化代码，主要功能是通过设置寄存器初始化硬件的工作方式，如设置时钟、中断控制寄存器等，完成内存映射、初始化 MMU 等。
第二部分是装载程序，将操作系统和应用程序的映像从只读存储器装载或者拷贝到系统的RAM 中并执行。

1.3 BSP

BSP(Board Support Package) 是板级支持包，是介于主板硬件和操作系统之间的一层,主要是为了支持操作系统，使之能够更好的运行于硬件主板。不同的操作系统对应于不同形式的 BSP，例如 WinCE 的 BSP 和 Linux 的 BSP 相对于某CPU来说尽管实现的功能一样,可是写法和接口定义是完全不同的。所以，BSP 一定要按照该系统 BSP 的定义形式来写，这样才能与上层OS保持正确的接口,良好的支持上层OS。

1.4 Boot Loader

在 BSP 中有一个重要的组成部分就是 BootLoader ，它是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，为调用操作系统内核准备好环境。
一般来说，在嵌入式世界里 BootLoader 是严重地依赖于硬件的，因此想建立一个通用的 BootLoader 几乎是不可能的。不同的 CPU 体系结构有不同的 BootLoader，而且除了依赖于 CPU 的体系结构外，BootLoade r还依赖于具体的嵌入式板级设备的配置。这也就是说，对于两块不同的嵌入式板而言，即使它们是基于同一种 CPU 结构而构建的，要想让运行在一块板子上的 BootLoader 程序也能运行在另一块板子上，通常也都需要修改 BootLoader 的源程序。

1.5 Boot Loader的启动流程

大多数 BootLoader 都包含两种不同的操作模式：启动加载模式和下载模式。启动加载模式也称为自主模式，即 BootLoader 从目标机上的某个固态存储设备上将操作系统加载到 RAM 中运行，整个过程并没有用户的介入。而下载模式则是目标机上的 BootLoader 将通过串口连接或网络连接等通信手段从主机（Host）下载文件。从主机下载的文件通常首先被 Boot Loader 保存到目标机的 RAM 中，然后再被 BootLoader 写到目标机上的 FLASH 类固态存储设备中。这种模式通常在第一次安装内核与根文件系统时被使用，或系统更新时使用。一般嵌入式系统的 Boot Loader 较为常用的是启动加载模式，它的加载流程也是我们要重点讨论的内容。

启动部分

启动部分主要是实现初始化硬件的功能。在参考板的 BootLoader 目录下，会发现一些 .s 文件，可能会是init.s或者是 reset.s 等，这样的文件是CPU加电后最先执行的代码。接着 Oal.exe通过 Startup 函数完成硬件的初始化，StartUp 函数是 Boot Loader 的入口函数。该函数一般是使用汇编语言编写，与CPU关系非常紧密，能完成初始化CPU、内存等核心硬件。
Startup.s 代码与硬件平台的 Bootloader 启动代码共用。如果是热启动，即在该函数调用之前已经启动了 Bootloade r程序，相当基本硬件初始化已经完成，则直接跳转到OALStartUp 函数中；否则需要进行硬件中断屏蔽、内存、系统时钟频率、电源管理等硬件的基本初始化过程。在系统硬件初始化完毕之后，Startup 调用 OALStartUp 函数，OALStartUp 函数主要完成将 OEMAddressTable 表传递给内核，然后调用 KernelStart 函数跳转到内核。因此，这部分工作是 BootLoader 的一大重点。

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总结

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