小核引导RTOS---RISC-V C906

文章目录

    • 参考
    • 日志
    • 编译框架
      • 目标fip
    • 启动流程
      • fip文件组成
      • BL2程序
    • 总结
    • 思考
    • 备注


参考

  • 参考1. How does FSBL load the FreeRTOS on the small core and execute it?
  • 参考2. Duo now supports big and little cores?Come and play!Milk-V Duo, start!
  • 参考3. 使用uboot引导自己的操作系统
  • 参考4. 安全启动介绍

日志

FSBL Jb2829:g362832ac6-dirty:2024-04-02T13:31:11+00:00				# 版本信息
st_on_reason=40f0003
st_off_reason=800e0003
P2S/0x1000/0xc00a400.
SD/0x9400/0x1000/0x1000/0.P2E.
DPS/0xa400/0x2000.
SD/0xa400/0x2000/0x2000/0.DPE.
DDR init.							# DDR 初始化
ddr_param[0]=0x78075562.
pkg_type=1
D2_4_1
DDR3-4G-BGA
Data rate=1866.
DDR BIST PASS
PLLS/OD.
C2S/0xc400/0x9fe00000/0x3600.
 2RET.:00/0x3600/0x3600/0.RSC.
 [M1S./208x2f8a0000]/P0rxe8 0s0y0s0t0e0m0 /i0nxi1tb 0d0o0n.e

RT: [1.289126]CVIRTOS Build Date:Apr  2 2024  (Time :13:31:11) 		# FreeRTOS 启动;
RT: [1.295040]Post system init done
RT: [1.298355]create cvi task
RT: [1.301172][cvi_spinlock_init] succeess
RT: [1.305076]prvCmdQuRunTask run
SD/0xfa00/0x1b000/0x1b000/0.ME.
L2/0x2aa00.
SD/0x2aa00/0x200/0x200/0.L2/0x414d3342/0xcafedbb7/0x80200000/0x37400/0x37400
COMP/1.
SD/0x2aa00/0x37400/0x37400/0.DCP/0x80200020/0x1000000/0x81900020/0x37400/1.
DCP/0x73c7a/0.
Loader_2nd loaded.					# 第二阶段:Opensbi;
Switch RTC mode to xtal32k
Jump to monitor at 0x80000000.
OPENSBI: next_addr=0x80200020 arg1=0x80080000
OpenSBI v0.9

可知:

  1. FSBL Jb2829...,FSBL启动,打印版本信息;
  2. DDR初始化完成后,紧跟RTOS任务初始化打印,中间无引导小核的工作打印

所以可以先对FSBL有个大致认知,再确认RTOS启动过程。

编译框架

# fsbl/Makefile

.DEFAULT_GOAL := all	# 如果没有指定.DEFAULT_GOAL,make会执行第一个在Makefile中定义的目标。
MAKEOVERRIDES =			# 不传递任何父make的变量给子make,保持子make实例的独立性

ARCH ?=					# make 传参可带ARCH=xxx 指定架构;

ifneq ($(origin CROSS_COMPILE),command line)
	ifeq ($(ARCH),riscv)	# 如果不是命令行 make ARCH=xxx 形式,指明由RiscV核心来完成引导启动工作
		CROSS_COMPILE := ${CROSS_COMPILE_GLIBC_RISCV64}
		BOOT_CPU ?= riscv
...
ifeq (${CHIP_ARCH},)		# 必带参数:CHIP_ARCH
	$(error CHIP_ARCH is undefined)
...
ifeq (${CROSS_COMPILE},)	# 必带参数:CROSS_COMPILE
	$(error CROSS_COMPILE is undefined)
...
HOSTCC		:=	gcc
export HOSTCC

CC			:=	${CROSS_COMPILE}gcc
...							# 工具链配置
include ${MAKE_HELPERS_DIRECTORY}build_macros.mk	# Makefile 宏定义,如:assert_boolean、add_define_val
include ${MAKE_HELPERS_DIRECTORY}plat_helpers.mk	# Make 辅助实现
...
include ${PLAT_MAKEFILE_FULL}	# 在plat_makefiles.mk中定义,指向:plat/${CHIP_ARCH}/platform.mk文件,
# fsbl/plat/sg200x/platform.mk,工作:
# - 定义哪些源码文件加入编辑链接;
# - 定义链接脚本文件;

all: fip bl2 blmacros		# 第一目标all,依赖于fip、bl2、blmaacros
...
include ${MAKE_HELPERS_DIRECTORY}fip.mk	# 目标:fip
$(eval $(call MAKE_BL,2))				# 目标:bl2
$(eval $(call MAKE_BL,macros))			# 目标:blmacros

目标fip

目标fip有如下涉及RTOS的内容

# fsbl/make_helpers/fip.mk
...
fip: fip-all										# 目标fip 依赖于fip-all
...
fip-all: fip-dep
	$(print_target)
	${Q}echo "  [GEN] fip.bin"
	${Q}. ${BUILD_PLAT}/blmacros.env && \
	${FIPTOOL} -v genfip \
		'${BUILD_PLAT}/fip.bin' \
		'${BUILD_PLAT}/fip.bin' \
		--MONITOR_RUNADDR="$${MONITOR_RUNADDR}" \
		--BLCP_2ND_RUNADDR="$${BLCP_2ND_RUNADDR}" \
		--CHIP_CONF='${CHIP_CONF_PATH}' \
		--NOR_INFO='${NOR_INFO}' \
		--NAND_INFO='${NAND_INFO}'\
		--BL2='${BUILD_PLAT}/bl2.bin' \
		--BLCP_IMG_RUNADDR=${BLCP_IMG_RUNADDR} \
		--BLCP_PARAM_LOADADDR=${BLCP_PARAM_LOADADDR} \
		--BLCP=${BLCP_PATH} \
		--DDR_PARAM='${DDR_PARAM_TEST_PATH}' \
		--BLCP_2ND='${BLCP_2ND_PATH}' \
		--MONITOR='${MONITOR_PATH}' \
		--LOADER_2ND='${LOADER_2ND_PATH}' \
		--compress='${FIP_COMPRESS}'
		...	

由实际编译过程打印有(为简洁,将绝对路径中的SDK顶层目录替换为${SDK_TOP}):

. ${SDK_TOP}/fsbl/build/cv1813h_milkv_duos_sd/blmacros.env && \
./plat/cv181x/fiptool.py -v genfip \
        '${SDK_TOP}/fsbl/build/cv1813h_milkv_duos_sd/fip.bin' \
        --MONITOR_RUNADDR="${MONITOR_RUNADDR}" \
        --BLCP_2ND_RUNADDR="${BLCP_2ND_RUNADDR}" \
        --CHIP_CONF='${SDK_TOP}/fsbl/build/cv1813h_milkv_duos_sd/chip_conf.bin' \
        --NOR_INFO='FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF' \
        --NAND_INFO='00000000'\
        --BL2='${SDK_TOP}/fsbl/build/cv1813h_milkv_duos_sd/bl2.bin' \
        --BLCP_IMG_RUNADDR=0x05200200 \
        --BLCP_PARAM_LOADADDR=0 \
        --BLCP=test/empty.bin \
        --DDR_PARAM='test/sophon/ddr_param.bin' \
        --BLCP_2ND='${SDK_TOP}/freertos/cvitek/install/bin/cvirtos.bin' \
        --MONITOR='../opensbi/build/platform/generic/firmware/fw_dynamic.bin' \
        --LOADER_2ND='${SDK_TOP}/u-boot-2021.10/build/cv1813h_milkv_duos_sd/u-boot-raw.bin' \
        --compress='lzma'	

截取其中的关键信息:

  • --BLCP_2ND='${SDK_TOP}/freertos/cvitek/install/bin/cvirtos.bin' \,RTOS定义为BLCP_2ND;

    其运行地址BLCP_2ND在源头在板型目录下的memmap.py文件中定义,如文件:build/boards/cv181x/cv1813h_milkv_duos_sd/memmap.py

    class MemoryMap:
    	...
    	DRAM_BASE = 0x80000000
        DRAM_SIZE = 512 * SIZE_1M
    
        # ==============
        # C906L FreeRTOS
        # ==============
        FREERTOS_SIZE = 2 * SIZE_1M
        # FreeRTOS is at the end of DRAM
        FREERTOS_ADDR = DRAM_BASE + DRAM_SIZE - FREERTOS_SIZE
        FSBL_C906L_START_ADDR = FREERTOS_ADDR
    

    可知:

    • Duos 内存起始地位:0x80000000;大小:512MB;
    • FreeRTOS镜像运行地址(非加载地址):0x9fe00000(内存倒数2MB位置);大小:2MB;

    转化路径:mempa.py – build/scripts/mmap.mk --> build/output/${PROJECT_FULLNAME}/cvi_board_memmap.h。

    关联方式:软链如上cvi_board_memmap.h文件链接到:fsbl/build/cvi_board_memmap.h;

  • --MONITOR='${SDK_TOP}/opensbi/build/platform/generic/firmware/fw_dynamic.bin' \,Opensbi定义为MONITOR;

    借鉴ATF,MilkV将Risc-V下的Opensbi等同于ATF中的BL31,也称为Monitor;

        # ==============================
        # OpenSBI | arm-trusted-firmware
        # ==============================
        # Monitor is at the begining of DRAM
        MONITOR_ADDR = DRAM_BASE
    
        ATF_SIZE = 512 * SIZE_1K
        OPENSBI_SIZE = 512 * SIZE_1K
        OPENSBI_FDT_ADDR = MONITOR_ADDR + OPENSBI_SIZE
    

    可知:

    • Opensbi镜像运行地址:0x80000000;大小:512KB;
  • --LOADER_2ND='${SDK_TOP}/u-boot-2021.10/build/cv1813h_milkv_duos_sd/u-boot-raw.bin' \,U-boot定义为LOADER_2ND;

    借鉴ATF,MilkV将Risc-V下的U-boot等同于ATF中的BL32;

        # ===================
        # FSBL and u-boot-2021
        # ===================
        CVI_UPDATE_HEADER_SIZE = SIZE_1K
        UIMAG_SIZE = 16 * SIZE_1M
    
        # kernel image loading buffer
        UIMAG_ADDR = DRAM_BASE + 24 * SIZE_1M
    	...
        # u-boot's run address and entry point
        CONFIG_SYS_TEXT_BASE = DRAM_BASE + 2 * SIZE_1M
    

    可知:

    • U-boot运行地址:0x8020000(内存偏移2MB);大小:2MB;

实际也可在生成的链接脚本中验证如上内容,在链接脚本blmacros.ld中可查找到如下内容:

# fsbl/build/cv1813h_milkv_duos_sd/blmacros/blmacros.ld

SECTIONS {
 ...
 DEF_DRAM_BASE = 0x80000000;
 DEF_MONITOR_RUNADDR = 0x80000000;
 DEF_BLCP_2ND_RUNADDR = 0x9fe00000;

启动流程

​ 由上一章节可知追寻着BLCP_2ND的引用位置即可知晓RTOS如何加载启动,如头文件:

// fsbl/plat/sg200x/include/mmap.h

#define BLCP_2ND_RUNADDR CVIMMAP_FSBL_C906L_START_ADDR

// fsbl/build/cvi_board_memmap.h 软链指向如下实体文件
// build/output/cv1813h_milkv_duos_sd/cvi_board_memmap.h

#define CVIMMAP_FSBL_C906L_START_ADDR 0x9fe00000  /* offset 510.0MiB */

​ 然而在FSBL源码中没有找到任何一处直接引用该宏定义的位置,所以可以有推论:FSBL并非直接编码该地址信息,而是间接传递地址信息。实际使用有可知,引导文件fip.bin是按对列的要求拼接的,这个其中就包含了关键信息BLCP_2ND_RUNADDR

所以先要对fip.bin文件的组成有一个了解。

fip文件组成

​ 参考SG200x厂商算能的手册信息,有fip.bin镜像结构与启动流程如下:

在这里插入图片描述

而只是大致的分部结构,参考Python打包脚本与结构定义头文件可以整理出具体的结构大小与分布,文件如下:

  • fsbl/plat/sg200x/fiptool.py,fip.bin文件的python生成脚本;

    class FIP下可以看到param1、body1、param2、body2的定义;

  • fsbl/plat/sg200x/include/bl2.h,param2 结构体定义;

  • fsbl/plat/${CHIP_ARCH}/include/platform.h,param1 结构体定义;

整理后的内容如下:

在这里插入图片描述

可知:

  1. Body1中第一个镜像是BLCP,由目标fip章节可获知BLCP的信息:

            --BLCP_IMG_RUNADDR=0x05200200 \
            --BLCP_PARAM_LOADADDR=0 \
            --BLCP=test/empty.bin \
    

    其中:

    • BLCP,即镜像文件,指向:${FSBL_DIR}/test/empty.bin,如其名内容为空,大小为0;
    • 因为BLCP为空,所以其加载地址(BLCP_PARAM_LOADADDR)与运行地址(BLCP_IMG_RUNADDR)信息就不太有参考价值;
  2. Body1中第二个镜像是BL2,同上可获知BL2的信息:

            --BL2='${SDK_TOP}/fsbl/build/cv1813h_milkv_duos_sd/bl2.bin' \
    

    其中:

    • BL2,即FSBL镜像文件,指向:${FSBL_DIR}/build/cv1813h_milkv_duos_sd/bl2.bin,大小33KB;
    • FSBL是一个阶段的统称,BL2是其中的一个小部分;
    • 在BL2阶段,完成工作:DDR 初始化;
  3. Body2中第一个镜像是DDR_PARAMM,可获知DDR_PARAM信息

            --DDR_PARAM='test/sophon/ddr_param.bin' \
    

    其中:

    • DDR_PARAM,即DDR初始化参数,指向:${FSBL_DIR}/test/sophon/ddr_param.bin,大小:8KB;
    • 十六进制方式查看,未能看到什么组织规范,可能是按特定的数据结构组织也可能是加密过,尝试在BL2中查看这个文件如何使用的才能知晓;
  4. Body2中等二个文件是:BLCP_2N,可获知信息:

            --BLCP_2ND_RUNADDR="${BLCP_2ND_RUNADDR}" \
            --BLCP_2ND='${SDK_TOP}/freertos/cvitek/install/bin/cvirtos.bin' \
    

    其中:

    • BLCP_2ND,即第二个BLCP镜像文件,指向:${SDK_TOP}/freertos/cvitek/install/bin/cvirtos.bin,大小:14KB;
    • 这即是我们查找的RTOS镜像文件,其运行地址为:0x9FE0_0000;
  5. Body2中的Monitor、LOADER_2ND再分析;

综上,如果按Body的组织顺序应有启动流程:BLCP => BL2 => BLCP_2ND => MONITOR => LOADER_2ND 。

而BLCP为空,结合实际内容启动流程为:bl2 => FreeRTOS => opensbi => U-boot;

所以可以有猜测:bl2 完成了FreeRTOS的引导启动工作。

BL2程序

​ 由章节编译框架章节可知:FSBL最终是为了生成fip.bin文件,其依赖于bl2.bin文件。Makefile中的目标依赖关系也是如此:

# fsbl/Makefile
$(eval $(call MAKE_BL,2))

# fsbl/make_helpers/build_macros.mk
# MAKE_BL macro defines the targets and options to build each BL image.
# Arguments:
#   $(1) = BL stage (2, 2u, 30, 31, 32, 33)
#   $(2) = FIP command line option (if empty, image will not be included in the FIP)
define MAKE_BL
        $(eval BUILD_DIR  := ${BUILD_PLAT}/bl$(1))
        $(eval BL_SOURCES := $(BL$(call uppercase,$(1))_SOURCES))
        $(eval SOURCES    := $(BL_SOURCES))
        $(eval OBJS       := $(addprefix $(BUILD_DIR)/,$(call SOURCES_TO_OBJS,$(SOURCES))))
        $(eval LINKERFILE := $(call IMG_LINKERFILE,$(1)))
        $(eval MAPFILE    := $(call IMG_MAPFILE,$(1)))
        $(eval ELF        := $(call IMG_ELF,$(1)))
        $(eval SYM        := $(call IMG_SYM,$(1)))
        $(eval DUMP       := $(call IMG_DUMP,$(1)))
        $(eval BIN        := $(call IMG_BIN,$(1)))
        $(eval BL_LINKERFILE := $(BL$(call uppercase,$(1))_LINKERFILE))     
...
$(ELF): $(OBJS) $(LINKERFILE) | bl$(1)_dirs	# 生成$(OBJS) $(LINKERFILE)前需要先保证 bl$(1)_dirs 目标已经创建
	@echo "  LD      $$@"
	@echo 'const char build_message[] = $(BUILD_MESSAGE_TIMESTAMP); \
	       const char version_string[] = "${VERSION_STRING}";' | \
		$$(CC) $$(TF_CFLAGS) $$(CFLAGS) -xc -c - -o $(BUILD_DIR)/build_message.o	# 定义两个变量保存编译信息并编译生成目标文件build_mesage.o,再后面链接过程中会被用到
	$$(Q)$$(LD) -o $$@ $$(TF_LDFLAGS) $$(LDFLAGS) -Map=$(MAPFILE) \
		--script $(LINKERFILE) $(BUILD_DIR)/build_message.o ${BL2_RLS_OBJS} $(OBJS) $(LDLIBS)
...
$(BIN): $(ELF)
	@echo "  BIN     $$@"
	$$(Q)$$(OC) -O binary $$< $$@			# 使用${CROSS_COMPILE}objcopy,从elf转化为bin;
	@${ECHO_BLANK_LINE}
	@echo "Built $$@ successfully"
	@${ECHO_BLANK_LINE}

.PHONY: bl$(1)
bl$(1): $(BIN) $(SYM) $(DUMP)
	$$(print_target)
...
endef

可知:

  • bl$(1),即bl2,依赖于目标:$(BIN)、$(SYM)、$(DUMP)分别对应${SDK_TOP}/fsbl/build/${CHIP_ARCH}目录下的:bl2.bin,bl2.sym、bl2.dis;

  • $(BIN),即bl2.bin,依赖于目标:$(ELF),即bl2.elf;

    其生成方法为:使用工具链的objcopy工具由ELF格式文件bl2.elf生成二进制文件bl2.bin。

  • ELF,即bl2.elf,依赖于目标:$(OBJS) $(LINKERFILE)

    其生成方法为:

    1. $(CC) 。。。 -xc -c - -o $(BUILD_DIR)/build_message.o,生成版本信息文件build_mesage.o:使用管道将标准输入编辑为目标文件;

      注:-参数通常是用来表示要编译的源文件的位置,如果没有指定具体的源文件名,可能是表示要从标准输入读取源代码。

    2. $(LD) -o $$@ 。。。 --script $(LINKERFILE) $(BUILD_DIR)/build_message.o ${BL2_RLS_OBJS} $(OBJS) $(LDLIBS),bl2.elf链接方法,其中:

      • --script $(LINKERFILE),指定链接脚本:$(LINKERFILE),即:BL_LINKERFILE -> BL2_LINKERFILE -> plat/${CHIP_ARCH}/bl2/bl2.ld.S;
      • $(BUILD_DIR)/build_message.o,保存编译信息的目标文件,bl2.elf依赖的目标文件之一;
      • $(OBJS),依赖的目标文件,bl2.bin依赖的主要目标文件,即:OBJS ->来源于所有源码文件(*.c *.s): SOURCES -> BL_SOURCES -> BL2_SOURCES ,具体有哪些源码文件由${CHIP_ARCH}下的platform.mk文件决定,如:fsbl/plat/sg200x/platform.mk;
      • ${BL2_RLS_OBJS} $(LDLIBS),为空,不用关注;

综上可知:bl2.bin 文件由bl2.elf文件而来,bl2.elf文件由bl2源码编译链接而来。bl2.elf文件的链接由链接脚本plat/${CHIP_ARCH}/bl2/bl2.ld.S决定:

#include <platform.h>

#ifdef __riscv
	OUTPUT_FORMAT("elf64-littleriscv")
	OUTPUT_ARCH(riscv)
...
#endif
ENTRY(bl2_entrypoint)				# 入口

MEMORY {
    RAM (rwx): ORIGIN = BL2_BASE, LENGTH = BL2_SIZE			# 0x0C000000, 0x37000(220KB)
...        
SECTIONS
{
    . = BL2_BASE;					# 代码段从SRAM起始位置

可知:

  • ENTRY(bl2_entrypoint),bl2.elf程序的主入口为符号:bl2_entrypoint;
  • BL2在SRAM上运行,起始地址 0x0C00_0000,大小 0x3_7000(220KiB);1

milkV-Duo主干源码SDK中的fsbl未完全开放源码,因此需要从另一个fsbl仓库拉源码替换到主干SDK的fsbl目录。

  • MilkV Duo 主干SDK源码仓库:https://github.com/milkv-duo/duo-buildroot-sdk;
  • FSBL开源的源码仓库:https://github.com/milkv-duo/fsbl;

取在fsbl源码中查找该程序入口符号,查找到:fsbl/lib/cpu/riscv/bl2_entrypoint.S

bl2_entrypoint:				# 入口
	j bl2_entrypoint_real	# 调用真正入口:bl2_entrypoint_real
	.word 0 // resvered
...
bl2_entrypoint_real:
  atf_state_set x28, x29, ATF_STATE_BL2_ENTRY_POINT		# 将值ATF_STATE_BL2_ENTRY_POINT写入寄存器REG_GP_REG1
  li x1, 0					# 通用寄存器清零
  ...						# 为跳转到C语言环境做准备,涉及:
  							#	mtvec 向量表;plic 中断控制器;I-Cache、D-cache 缓存;BSS段清零;;
  call bl2_main				# 调用C程序入口bl2_main
  j die
...

可知:

  • bl2_entrypoint只是纸面入口,实际起作用是bl2_entrypoint_real;
  • atf_state_set,使用寄存器REG_GP_REG1保存当前启动状态,对应关系:bl2_entrypoint -> ATF_STATE_BL2_ENTRY_POINT(0xB2000000);
  • bl2_entrypoint_real使用risc-v汇编代码编写,主要完成C语言环境的初始化工作,最终由bl2_mian进入C程序;

查找bl2_main入口,查找到:fsbl/plat/${CHIP_ARCH}/bl2/bl2_main.c,如:fsbl/plat/sg200x/bl2/bl2_main.c

// fsbl/plat/sg200x/bl2/bl2_main.c

void bl2_main(void)
	uint32_t v = p_rom_api_get_boot_src();		// 查看启动方式;
	...
	set_baudrate();								// 串口设置波特率:115200
	ATF_STATE = ATF_STATE_BL2_MAIN;				// 更新寄存器REG_GP_REG1,记录启动状态
	time_records->fsbl_start = read_time_ms();

	NOTICE("\nFSBL %s:%s\n", version_string, build_message);	// 打印“编译信息”,关键信息打印
	...
	load_ddr();					// DDR 初始化
		for (retry = 0; retry < p_rom_api_get_number_of_retries(); retry++) {
			if (load_param2(retry) < 0)			// 从Flash中载入fip_param2到SRAM
				continue;
			if (load_ddr_param(retry) < 0)		// 从Flash中载入DDR_PARAM到SRAM
				continue;
            。。。
			ddr_init(&sram_union_buf.ddr_param);// DDR初始化
	load_rest(mode);			// 加载拿下启动程序到DDR并跳转运行
	NOTICE("BL2 end.\n");		// 此后的内容不应执行,因为在load_rest中就跳转到LOADER_2ND与MONITOR;

	while (1)
		;

可知:

  • p_rom_api_get_boot_src为rom中芯片中固化的BL1程序符号,此时还是实模式直接调用。该接口用于获取当前的启动模式,又大致分为两大类:

    1. Flash启动,包含:SPI_NAND、SPI_NOR、EMMC;
    2. 下载启动,包含:SD、USB、UART;
  • ATF_STATE = ATF_STATE_BL2_MAIN,更新寄存器REG_GP_REG1,标记已经进入bl2_main阶段;

  • NOTICE("\nFSBL %s:%s\n", version_string。。。,即设备上电时打印的版本信息,内容即来自BL2程序章节中提及的build_mesage.o文件;

  • load_ddr(),DDR初始化,暂不完全展开。可知:在DDR初始化前,完成了读取SD卡中fip_param2、ddr_param文件到SRAM中

    load_param2(retry)
    	NOTICE("P2S/0x%lx/%p.\n", sizeof(fip_param2), &fip_param2);            
    	p_rom_api_load_image(&fip_param2, fip_param1->param2_loadaddr, PARAM2_SIZE, retry);
    

    可知:

    • 调用p_rom_api_load_image接口完成:从SD卡拷贝fip_param2到SRAM中,其中fip_param2加载地址在fip_param1.param2_loadaddr中记录

    • ddr_param类似,但其加载地址记录在fip_param2中,具体为:fip_param2.ddr_param_loadaddr;

    • 实际打印信息如下:

      P2S/0x1000/0xc00a400.
      SD/0x9400/0x1000/0x1000/0.P2E.
      

      可知:fip_param2 大小为4KB,将从SD卡地址0x1000 拷贝到SRAM地址0x0C00_A400(非固定值,在bl2.elf链接时确定);

  • load_rest(mode),BL2程序的主要初始化工作,需要单独展开说明。另外,这部分的工作都转入DDR环境中运行;

  • NOTICE("BL2 end。。。,不应执行到这个位置,因为在此之前就已经跳转到MONITOR阶段,所以在上电启动日志打印中看不到这个内容;

综上可知:bl2_main直接展现的内容较少,需要再跟进loader_rest实现。

loader_rest的实现在路径:fsbl/plat/${CHIP_ARCH}/bl2/bl2_opt.c,如:fsbl/plat/sg200x/bl2/bl2_opt.c

struct fip_param1 *fip_param1 = (void *)PARAM1_BASE;			// fip_param1 地址,关键信息
static struct fip_param2 fip_param2 __aligned(BLOCK_SIZE);

int load_rest(enum CHIP_CLK_MODE mode)
    。。。
	sys_pll_init(mode);    		// PLL锁相环,时间初始化

	load_blcp_2nd(retry);		// BLCP_2NC 加载
		。。。
		time_records->release_blcp_2nd = time_records->ddr_init_end;// 启动时间记录
		NOTICE("C2S/0x%x/0x%x/0x%x.\n", fip_param2.blcp_2nd_loadaddr, fip_param2.blcp_2nd_runaddr, fip_param2.blcp_2nd_size);
		if (!fip_param2.blcp_2nd_runaddr) {		// 检查运行地址是否为空,即是否存在bl2程序
		if (!IN_RANGE(fip_param2.blcp_2nd_runaddr, DRAM_BASE, DRAM_SIZE)) {	// 检查blcp_2nd 运行地址是否在DRAM范围内?
		if (!IN_RANGE(fip_param2.blcp_2nd_runaddr + fip_param2.blcp_2nd_size, DRAM_BASE, DRAM_SIZE)) {	// 检查blcp_2nd 大小是否超出DRAM范围?
		p_rom_api_load_image((void *)(uintptr_t)fip_param2.blcp_2nd_runaddr, fip_param2.blcp_2nd_loadaddr, fip_param2.blcp_2nd_size, retry);        
		crc = p_rom_api_image_crc((void *)(uintptr_t)fip_param2.blcp_2nd_runaddr, fip_param2.blcp_2nd_size);       
		ret = dec_verify_image((void *)(uintptr_t)fip_param2.blcp_2nd_runaddr, fip_param2.blcp_2nd_size, 0, fip_param1);        
		flush_dcache_range(fip_param2.blcp_2nd_runaddr, fip_param2.blcp_2nd_size);
		rtos_base = mmio_read_32(AXI_SRAM_RTOS_BASE);
		init_comm_info(0);
		。。。      
		if (rtos_base == CVI_RTOS_MAGIC_CODE) {
			mmio_write_32(AXI_SRAM_RTOS_BASE, fip_param2.blcp_2nd_runaddr);        
		} else {
			reset_c906l(fip_param2.blcp_2nd_runaddr);
				NOTICE("RSC.\n");				// 小核启动前,打印:RSC.
				mmio_clrbits_32(0x3003024, 1 << 6);            
				mmio_setbits_32(SEC_SYS_BASE + 0x04, 1 << 13);
				mmio_write_32(SEC_SYS_BASE + 0x20, reset_address);			// 将RTOS入口地址低32位写入寄存器:0x020B_0020
				mmio_write_32(SEC_SYS_BASE + 0x24, reset_address >> 32);	// 将RTOS入口地址高32位写入寄存器:0x020B_0024
				mmio_setbits_32(0x3003024, 1 << 6);

分析如下:

  • fip_param1 = (void *)PARAM1_BASE,fip_param1地址直接由宏硬编码定义,值为:0x0C03_9000。2

  • sys_pll_init(mode),load_rest过程中先对时钟系统进制初始化,暂不展开;

  • load_blcp_2nd(retry),即加载RTOS镜像到DDR中运行,其中有如下过程:

    • NOTICE("C2S/0x%x/0x%x。。。,启动打包信息,C2S解释:C2,BLCP_2ND;S,Start;

      实际打印如:C2S/0xc400/0x9fe00000/0x3600.,即加载地址0xc400拷贝rtos镜像到DDR地址0x9fe0_0000,镜像大小0x3600;

    • RTOS镜像有效性检查,包含:文件是否为空,运行地址是否有效,大小是否溢出?

    • 真正执行向运行地址的镜像搬移;

    • CRC验证搬移过程中无差错;

    • 解密与检验RTOS镜像(未使能安全启动时,动作为空);

    • 刷新RTOS镜像范围内的D-Cache;

    • 检查寄存器AXI_SRAM_RTOS_BASE(地址:0x0E00_007C)是否为默认值CVI_RTOS_MAGIC_CODE(值:0xABC0DEF);

      • 如果仍为默认值,寄存器0x0E00_007C中写入RTOS运行地址:fip_param2.blcp_2nd_runaddr,即:0x9FE0_0000;
      • 如不为默认值(实现测试),寄存器0x020B_0000中写入RTOS运行地址:0x9FE0_0000,重启C906小核开始运行RTOS;

      关于这个AXI_SRAM_RTOS_BASE标致检测,猜测可能是一种防重入机制,具体原因与开源开发同事确认中。

至此找到了小核引导RTOS的启动的关键实现。

总结

​ 本文主要记录MilkV DuoS 上是如何引导C906L小核运行RTOS的记录,介绍从编译框架、文件打包、源码跟读方式最终确认找到启动入口,过程中记录了一些特别的收获,这其中包含:

  • Makkefile,一些对列属性的使用,如:.DEFAULT_GOAL、MAKEOVERRIDES;一些特别的目标文件生成方法,如:$(CC) 。。。 -xc -c - -o $(BUILD_DIR)/build_message.o,由标准输入生成目标文件;BL1固定符号地址,由BL2来调用,如:p_rom_api_load_image
  • Python,结构体数据的表达,如:Entry.make("MAGIC1", 8, int, b"CVBL01\n\0"),;文件的拼接,如:generate_fip
  • 启动流程,RISC-V兼容ARM的启动流程,可以OpenSbi等效于ARM中的BL31;
  • C906核启动方式较C910手册中提及的方式相似------向寄存器BOOT_REG写入程序入口地址,重启即完成该核的启动;

回顾整个小核CPU引导RTOS启动流程的梳理,即使有一些前置工作,但好像还是有些简单粗暴,可能这是THead系列的特别设计。**庆幸的是MilkV DuoS有两个小核,所以可以切换到A53核引导RTOS的,再梳理一篇。

思考

  1. BootRom 属于不开放的BL1,而BL2中也会有多处调用BL1接口的地方,说明BL1已经集成很多基础的、使用概率较高的实现。

    从行业方案看来,这与树莓派等硬件不开源的方案相类似,形成了一种趋势:随着IC厂商BL1功能变得愈发完备,板级适配(DDR等)工作也由IC厂商完成,最终产品端的BSP开发的需求将会变得越来越弱。

备注

// fsbl/plat/sg200x/include/platform_def.h
#define TPU_SRAM_ORIGIN_BASE 0x0C000000
#define TPU_SRAM_SIZE 0x40000 // 256KiB

#if ROM_LOCATION == ROM_LOCATION_HSPERI_ROM
 #ifdef __riscv
 	#define ROM_BASE 0x04418000 				// no mirrored address for c906b
 	#define TPU_SRAM_BASE TPU_SRAM_ORIGIN_BASE 	// no mirrored address for c906b
 	#define SYSMAP_MIRROR_OFFSET 0x20000000
// -------------------------------------------------
// fsbl/plat/sg200x/include/mmap.h
#define BL_RAM_BASE TPU_SRAM_BASE
#define BL2_BASE (BL_RAM_BASE)
#define BL2_SIZE (0x37000)
#define BOOT_LOG_BUF_BASE (BL2_BASE + BL2_SIZE)
#define BOOT_LOG_BUF_SIZE 0x2000
#define PARAM1_BASE (BOOT_LOG_BUF_BASE + BOOT_LOG_BUF_SIZE)

// 转化
 PARAM1_BASE
     (BOOT_LOG_BUF_BASE + BOOT_LOG_BUF_SIZE)
     	((BL2_BASE + BL2_SIZE) + BOOT_LOG_BUF_SIZE)		
 			0x0C000000 + 0x37000 + 0x2000 = 0x0C03_9000

  1. SRAM 起始地址:0x0C00_0000,大小:0x3_9000(256KiB),即bl2.bin之后还有剩余36KiB空间。 ↩︎

  2. PARAM1_BASE换算 ↩︎

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