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STM32 模擬Linux kernel自動初始化流程

科技綠洲 ? 來源:嵌入式Linux ? 作者:嵌入式Linux ? 2023-06-22 10:03 ? 次閱讀

Linux中有很多編程思想可以學(xué)習(xí),很多大佬把這些思想、機(jī)制運用到單片機(jī)的編程上。

比如:嵌入式大雜燴周記 | 第 4 期中介紹的cola_os、大家熟知的RT-Thread

還有屋脊雀的代碼:

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本次給大家轉(zhuǎn)來一篇:STM32 模擬Linux kernel自動初始化流程,這個機(jī)制嵌入式大雜燴周記 | 第 4 期中也有用到。文末閱讀原文可直達(dá)原文入口。下轉(zhuǎn)原文:


通常我們寫程序都是按照這個套路,一個函數(shù)一個函數(shù)按照順序邏輯一個一個的執(zhí)行下去。

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如果邏輯非常復(fù)雜,涉及的模塊比較多,那么這種順序執(zhí)行的代碼就會比較臃腫,各模塊耦合非常緊密。Linux kernel 中,有各種外設(shè)驅(qū)動,想按照一個順序邏輯執(zhí)行下去,幾乎是不可能的。

而kenrel 代碼能有這么大的代碼量,大而不亂,把各層次,各模塊有效的分離,而大量的代碼又有邏輯的組織在一起,和這個initcall 有至關(guān)重要的作用。

通過模仿這種方式,最后把圖片中main函數(shù)代碼清空,分離這種邏輯,又實現(xiàn)同樣的功能。

如何能實現(xiàn)這樣的功能了,需要一些背景知識:

1,程序代碼的組織

2,鏈接腳本相關(guān)的知識。

3,函數(shù)指針的應(yīng)用。

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代碼的組織,如圖片需要知道變量a,b及函數(shù)指針 f,f2是存放在程序的哪些段中,可以去看一下這篇stm32 啟動代碼 實現(xiàn)|C語言,上述的a,f都是存放在bss 段中,b,f2是存放在data段中,因為已經(jīng)給定了初始值,而實現(xiàn)這個intcall會把需要自動初始化的數(shù)據(jù)放到一個自定義的段中去,如.initcall。

如何放到特定的段中了,就需要用到了attribute((section)) 關(guān)鍵字來改變的數(shù)據(jù)存放段了。

目前的程序編譯出來用到了這些個段,除了.isr_vector也是添加的,其他都是編譯器默認(rèn)的。

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先加段代碼:

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當(dāng)然這還不夠,還需要告訴連接器(LD) 要把 .initcall 段也鏈接到程序中,所以也需要這段修改。

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這段按8字節(jié)對齊,定義兩個全局變量,及按0-5順序的鏈接這些數(shù)據(jù),這樣的兩處修改,再來看一下程序各段的情況。

如圖片:

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已經(jīng)多出紅色框框為.initcalls段,這段總共是8個字節(jié),從0x80005a8除開始。

在來看一下具體的這一段的情況,用readelf 工具。

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和上面的size工具是匹配的,而綠色框框的地址就是SystemInit(0x08000231,小端模式。)

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所以通過attribute及修改鏈接腳本,就把函數(shù)指針變量放到了.initcall 段中。

那么如何來調(diào)用這個函數(shù)了,和之前的初始化data段數(shù)據(jù)類似,遍歷這個段,然后取出這個函數(shù)地址,然后強制把段中的地址,轉(zhuǎn)成函數(shù)指針,再直接調(diào)用即可。

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實現(xiàn)的這張圖片,就是從.initcall段中取出函數(shù)地址,然后直接調(diào)用,非常容易把函數(shù)的地址及這個函數(shù)指針變量的地址搞混。

代碼這么修改,需要自動初始化函數(shù)的確是可以調(diào)到了,但是每次都寫這么長長的一段static initcall_t __ attribute__(( __ used__,__ section__(".initcall.0.init"))),就是不舒服. linux kernel中通過宏來修改。

這個也一樣。

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添加 按照程序邏輯順序執(zhí)行的一些宏

0,low_level_init 比如放始化系統(tǒng)基本時鐘

1,arch_init 比如放CPU架構(gòu)d如初始化NVIC的一些初始化。

2,dev_init 外設(shè)模塊初始化,比 i2c, flash, spi等。

3,board_init 做具體硬件板及的一些設(shè)置。

4,os_init 操作系統(tǒng)的一些設(shè)置如,文件系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧等。

5,app_init 最后跑用戶程序。

把自己的程序也做一下修改,用宏代替。這樣子掉調(diào)用do_initcalls 就會按照0,1-到5的順序執(zhí)行了。

最后在來看一下initcall 段:

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這樣只要在需要自動初始化函數(shù)加上類似于dev_init(),app_init() 就可以了,就會自動調(diào)用到,而不需要main 函數(shù)中一個一個的順序執(zhí)行。

比如i2c控制的初始化放到dev_init 中,下面掛了很多i2c的從設(shè)備,只要分別給個從設(shè)備用app_init 初始化就行,即使來了一個新的,也用這app_init初始化就行,也不需要更改原來的,高度的分離模塊間的耦合度。

這樣模擬Linux kenerl 初始化驗證成功,最后上庫。

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