高通平台的bootloader过程【转】

====================基本知识=======================
LK是(L)ittle (K)ernel的缩写。
高通平台android普遍采用LK作为其bootloader，LK是一个开源项目。但是，LK只是整个系统的引导部分，所以它不是独立存在。LK是一个功能及其强大的bootloader，但现在只支持arm和x86平台。
LK的一个显著的特点就是它实现了一个简单的线程机制（thread），和对高通处理器的深度定制和使用。

启动流程 
1. 芯片上电复位到地址0， RPM PBL开始运行； 
2. RPM PBL执行基本的电量和功率检测，然后复位APP处理器(地址0xFC010000)； 
3. APPS PBL在A53上执行，他从启动设备中加载(并鉴定)SBL1镜像到OCMEM； 
4. APPS PBL将RVBAR设置为SBL1的入口，设置RMR_EL3为64位模式，然后触发热启动，程序转到SBL1； 
5. SBL1开始运行，他首先初始化DDR，然后加载(并鉴定)HYP和TZ镜像； 
6. SBL1将执行权转交给TZ； 
7. TZ安全监管器建立安全环境； 
8. TZ QSEE内核运行； 
9. TZ应用程序(32/64位)运行，他们初始化系统； 
10. TZ将执行权转交给HYP(监管程序); 
11. 监管程序运行，他建立调试管理器，然后将执行权交回SBL1; 
12. SBL1加载(并鉴定)RPM 固件，设置RPM固件准备就绪魔数； 
13. RPM 固件在RPM处理器上运行； 
14. SBL1加载(并鉴定)SDI(系统调试镜像)，SDI pass 0开始执行； 
15. SBL1加载(并鉴定)HLOS APPSBL(High-Level Operationg System，高级操作系统的SBL，指lk(little kernel))； 
16. SBL1将执行权转给HLOS APPSBL; 
17. HLOS APPSBL加载(并鉴定)HLOS kernel(实指linux kernel)； 
18. HLOS APPSBL通过TZ陷阱系统调用(TZ trap syscall)将执行权转交给HLOS kernel； 
19. 根据需要，HLOS kernel从启动设备中加载MBA(Modem Boot Authenticator)到DDR； 
20. HLOS kernel复位Modem处理器，Modem PBL开始运行； 
21. (此条疑似错误，参考80-NM328-6第26页）； 
22. Modem PBL从DDR中将MBA拷贝到modem TCM中,然后在modem TCM中鉴定MBA； 
23. 根据需要，HLOS kernel从启动设备中加载MPSS镜像到DDR中； 
24. MBA鉴定DDR中的MPSS镜像； 
25. 根据需要，HLOS使用PIL加载LPASS镜像； 
26. 根据需要，HLOS使用PIL加载Venus镜像。

====================源码架构=======================

app               //主函数启动app执行的目录，第一个app在app/aboot/aboot.c中

arch              //体系代码包含x86和arm

dev               //设备目录，包含显示器，键盘，net,usb等设备的初始化代码

include        //头文件

kernel          //kernel/main.c主函数以及kernel/thread.c线程函数

lib                //库文件

make          //编译规则

platform     //不同平台代码mdmxxx，msmxxx，apqxxx，qsdxxx，还有共享的目录msm_shared

project        //整个工程的编译规则

target          //通用init.c,具体目标板的初始化(主要为板子设备资源init.c代码中)，编译规则代码(一级s810.mk二级hdc8094.mk)

 

 

====================程序执行流程============================
主函数lk/kernel/main.c
/* called from crt0.S */
void kmain(void) __NO_RETURN __EXTERNALLY_VISIBLE;
void kmain(void)     //从kmain函数开始执行
{
           thread_init_early();      //线程初始化
           arch_early_init();          //平台体系x86或者arm初始化，类似uboot的第一阶段汇编，在arch/arm下面实现
实现功能：关闭cache，设置异常向量，mmu初始化，打开cache
           // do any super early platform initialization
           platform_early_init();---->                                    //开始涉及到具体平台
void platform_early_init(void)
{
    board_init();                  //目标平台板的初始化
    platform_clock_init();  //平台时钟初始化msm8994_clock
    qgic_init();                  //通用IO通道初始化
    qtimer_init();              //时钟初始化
    scm_init();                   //单片机初始化
}
                    
          // do any super early target initialization
           target_early_init();    //只初始化串口为了打印信息，与后面的target_init对应
以上采用层层递进的关系进行初始化

dprintf(INFO, "welcome to lk\n\n");  //开始进入LK，INFO级别在console打印

// initialize the threading system
    dprintf(SPEW, "initializing threads\n");    //SPEW级别在console口不打印
    thread_init();

// initialize the dpc system
    dprintf(SPEW, "initializing dpc\n");
    dpc_init();

// initialize kernel timers
    dprintf(SPEW, "initializing timers\n");
    timer_init();

// create a thread to complete system initialization    -->创建线程完成系统初始化，跳转到第二阶段
    dprintf(SPEW, "creating bootstrap completion thread\n");
           /*jump to bootstrap2*/
          thread_resume(thread_create("bootstrap2", &bootstrap2, NULL, DEFAULT_PRIORITY, DEFAULT_STACK_SIZE));

// become the idle thread    //变成空闲线程
    thread_become_idle();
}

static int bootstrap2(void *arg)
{
            platform_init();              --->void platform_init(void)      //msm8994
{
    dprintf(INFO, "platform_init()\n");
#if ENABLE_XPU_VIOLATION
    scm_xpu_err_fatal_init();
#endif
}
           target_init();  //各种板子资源初始化，mmc,sdc,usb,volumn等---->
              //里面最重要的是mmc的初始化   target_sdc_init();
              //还有RPM                                  rpm_smd_init();

dprintf(SPEW, "calling apps_init()\n");//app初始化以及启动app
            apps_init();//开始执行app/aboot.c中的aboot_init函数
}

接下来开始执行app/aboot/aboot.c
在amboot.c的源码最底端：
APP_START(aboot)     //可以看出上述的app启动的第一个就是aboot_init
    .init = aboot_init,
APP_END

/* each app needs to define one of these to define its startup conditions */每个app需要的定义
struct app_descriptor {
    const char *name;
    app_init  init;
    app_entry entry;
    unsigned int flags;
};
开始研究aboot_init函数：
void aboot_init(const struct app_descriptor *app)
{
          /* Setup page size information for nv storage */首先判断从哪启动emmc还是flash
    if (target_is_emmc_boot())
    {
        page_size = mmc_page_size();
        page_mask = page_size - 1;
    }
    else
    {
        page_size = flash_page_size();
        page_mask = page_size - 1;
    }
        read_device_info(&device);      //读取设备信息

/* Display splash screen if enabled */
#if DISPLAY_SPLASH_SCREEN                           //初始化显示屏
    dprintf(SPEW, "Display Init: Start\n");
    target_display_init(device.display_panel);
    dprintf(SPEW, "Display Init: Done\n");
#endif

target_serialno((unsigned char *) sn_buf);   //获取串口号
    dprintf(SPEW,"serial number: %s\n",sn_buf);

memset(display_panel_buf, '\0', MAX_PANEL_BUF_SIZE);
    /*如果用户强制重启是进入正常模式的，不会进入fastboot模式，然而在实现中该函数返回0，不执行
     * Check power off reason if user force reset,
     * if yes phone will do normal boot.
     */
    if (is_user_force_reset())
        goto normal_boot;

接下来就做一些除了boot up之外的一些事情，这里面主要判断组合按键，其中可以进入dload(livesuit)模式和recovery模式
     其中recovery模式进入Linux内核，启动recovery映像，通过界面选择烧写的软件包update.zip
注：android镜像烧写总共有三种：fastboot(调试用),livesuit(下载整个镜像),recovery(启动recovery镜像)

然后判断是正常启动还是非正常启动，如果正常启动就recovery_init然后直接启动内核（包括传参）
两种情况：emmc和flash启动
            if (target_is_emmc_boot())
        {
            if(emmc_recovery_init())
                dprintf(ALWAYS,"error in emmc_recovery_init\n");
            if(target_use_signed_kernel())
            {
                if((device.is_unlocked) || (device.is_tampered))
                {
                #ifdef TZ_TAMPER_FUSE
                    set_tamper_fuse_cmd();
                #endif
                #if USE_PCOM_SECBOOT
                    set_tamper_flag(device.is_tampered);
                #endif
                }
            }

boot_linux_from_mmc();    ---->lk的启动画面也在里面，其实就是完成启动前的最后准备工作
        }
        else
        {
            recovery_init();
    #if USE_PCOM_SECBOOT
        if((device.is_unlocked) || (device.is_tampered))
            set_tamper_flag(device.is_tampered);
    #endif
            boot_linux_from_flash();
        }

如果是非正常启动就进入fastboot模式，之前进行fastboot命令的注册以及启动fastboot
    /* register aboot specific fastboot commands */注册fastboot命令
    aboot_fastboot_register_commands();

/* dump partition table for debug info */
    partition_dump();

/* initialize and start fastboot */初始化fastboot以及启动
    fastboot_init(target_get_scratch_address(), target_get_max_flash_size());
}
现在分析fastboot_init函数做些什么工作：
int fastboot_init(void *base, unsigned size)
{
    /* target specific initialization before going into fastboot. */进入fastboot前的目标板初始化
    target_fastboot_init();

/* setup serialno */创建串口号
    target_serialno((unsigned char *) sn_buf);
    dprintf(SPEW,"serial number: %s\n",sn_buf);
    surf_udc_device.serialno = sn_buf;

/* initialize udc functions to use dwc controller */初始化usb控制器，因为fastboot和板子通过usb进行通信
         /* register udc device */注册usb controller设备

/* register gadget */注册gadget

thr = thread_create("fastboot", fastboot_handler, 0, DEFAULT_PRIORITY, 4096);//创建线程
                          ---->static int fastboot_handler(void *arg)
{
    for (;;) {
        event_wait(&usb_online);//等待usb连接
        fastboot_command_loop();//循环处理fastboot命令
    }
    return 0;
}
}
大多数fastboot命令cmd_xxx是在aboot.c中实现的，然后进行注册

现在分析 boot_linux_from_mmc函数做些什么工作：
常用结构体：
struct boot_img_hdr
{
    unsigned char magic[BOOT_MAGIC_SIZE];

unsigned kernel_size;  /* size in bytes */
    unsigned kernel_addr;  /* physical load addr */

unsigned ramdisk_size; /* size in bytes */
    unsigned ramdisk_addr; /* physical load addr */

unsigned second_size;  /* size in bytes */
    unsigned second_addr;  /* physical load addr */

unsigned tags_addr;    /* physical addr for kernel tags */
    unsigned page_size;    /* flash page size we assume */
    unsigned dt_size;      /* device_tree in bytes */
    unsigned unused;    /* future expansion: should be 0 */

unsigned char name[BOOT_NAME_SIZE]; /* asciiz product name */

unsigned char cmdline[BOOT_ARGS_SIZE];    //串口的传参在这里

unsigned id[8]; /* timestamp / checksum / sha1 / etc */
};

现在研究串口cmdline在哪打印的：
void boot_linux(void *kernel, unsigned *tags,
        const char *cmdline, unsigned machtype,
        void *ramdisk, unsigned ramdisk_size)
{
        final_cmdline = update_cmdline((const char*)cmdline);

}

void aboot_init(const struct app_descriptor *app)
{
        bool boot_into_fastboot = false;    //判断是否进入fastboot模式
#if UART_INPUT_INTO_FASTBOOT
    char getc_value;
#endif

#if UART_INPUT_INTO_FASTBOOT    //经测验，按键f要一直按住，否则很难检测到，后续可以考虑延迟一段时间
            if(dgetc(&getc_value, 0) >= 0) {
                if(getc_value == 'f') {
                    boot_into_fastboot = true;
                    dprintf(INFO,"keyboard is pressed, goto fastboot mode!\n");
                }
            }
#endif

}