在STM32上模擬Linux自動(dòng)初始化

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(yùn)用到單片機(jī)的編程上。

下文，在STM32上模擬Linux kernel自動(dòng)初始化流程。

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

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(huì)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(dòng)，想按照一個(gè)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(gè)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(shí)現(xiàn)同樣的功能。

如何能實(shí)現(xiàn)這樣的功能了，需要一些背景知識(shí)：

1，程序代碼的組織

2，鏈接腳本相關(guān)的知識(shí)。

3，函數(shù)指針的應(yīng)用。

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(dòng)代碼 實(shí)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?yàn)橐呀?jīng)給定了初始值，而實(shí)現(xiàn)這個(gè)intcall會(huì)把需要自動(dòng)初始化的數(shù)據(jù)放到一個(gè)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(gè)段，除了.isr_vector也是添加的，其他都是編譯器默認(rèn)的。

先加段代碼：

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。

這段按8字節(jié)對(duì)齊，定義兩個(gè)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：

已經(jīng)多出紅色框框?yàn)?initcalls段，這段總共是8個(gè)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。

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。)

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(gè)函數(shù)了，和之前的初始化data段數(shù)據(jù)類似，遍歷這個(gè)段，然后取出這個(gè)函數(shù)地址，然后強(qiáng)制把段中的地址，轉(zhuǎn)成函數(shù)指針，再直接調(diào)用即可。

實(shí)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(gè)函數(shù)指針變量的地址搞混。

代碼這么修改，需要自動(dòng)初始化函數(shù)的確是可以調(diào)到了，但是每次都寫這么長(zhǎng)長(zhǎng)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(gè)也一樣。

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(shí)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(huì)按照0，1-到5的順序執(zhí)行了。

最后在來看一下initcall 段：

這樣只要在需要自動(dòng)初始化函數(shù)加上類似于dev_init(),app_init() 就可以了，就會(huì)自動(dòng)調(diào)用到，而不需要main 函數(shù)中一個(gè)一個(gè)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(gè)從設(shè)備用app_init 初始化就行，即使來了一個(gè)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(yàn)證成功，最后上庫。

審核編輯：湯梓紅