车载高通平台基础知识介绍（一）

        启动代码（startup-xxx）
        操作系统内核和进程管理器（procnto）
        驱动程序和管理器（io-pkt、devnp-ncm.so、devc-ser8250、devb-eide、ksh等）
        用户程序（用户定义的应用程序如：hmi、中间件以及其他的应用服务等等）
        数据文件：与应用程序相关的数据文件（比如log、配置文件等等）

它主要是在bootrom阶段结束以后，在IPL阶段，将镜像文件加载到RAM中这个过程起作用。

二、启动相关名词

PBL(Primary boot loader)

PBL就是固化在高通芯片中的一个的引导加载程序，也是高通芯片的第一个启动程序，位于芯片内置的ROM中，用户端是无法修改的。它是芯片上电以后执行的第一个程序，主要作用有以下几种

初始化基本的硬件，如：时钟，电源管理还有启动媒介（flash、emmc、SD等）
加载SBL1并引导SBL1的启动
支持9008紧急烧录模式

SBL(Secondary Boot Loader)

SBL（Secondary Boot Loader）是高通芯片启动过程中的第二级引导程序。也是下面的XBL的一部分，它的主要任务是从存储介质（如eMMC、NAND、USB等）中读取应用程序和相关数据，并加载到内存中执行，最终启动整个系统运行。SBL通常由PBL（Primary Boot Loader）引导执行，是ECU软件的主引导程序，SBL一共有三个阶段，这里我们也不展开详细叙述，只是总结一下功能

Stage 1:

初始化DDR内存。
加载并验证下一阶段的引导程序SBL2。
初始化安全环境，加载QSEE（Qualcomm Secure Execution Environment）镜像。
加载DEVCFG（设备配置）镜像。
加载Debug Policy镜像.

Stage 2：

进一步初始化硬件，如CPU、GPU等。
加载并验证下一阶段的引导程序SBL3。
初始化更多的系统组件，如显示控制器等。

Stage 3:

完成所有必要的硬件初始化。
加载并验证下一阶段的引导程序APPSBL（Application Processor Boot Loader）。
准备系统环境，以便APPSBL可以顺利启动。

XBL(eXtensible boot loader)

XBL（eXtensible Boot Loader）是系统启动过程中的一个扩展引导加载程序（Secondary Bootloader），有时也被称为SBL（Secondary Bootloader）。它是UEFI（Universal Extensible Firmware Interface）架构中的一部分，用于在PBL（Primary Boot Loader）之后进一步初始化硬件和加载系统，其主要功能如下：

1. 硬件初始化：

        XBL负责进行更深入的硬件初始化，如CPU、内存、时钟等，为系统启动做好准备

2. 加载和验证：

        XBL会加载并验证后续的启动镜像（如ABL或内核）的签名，确保系统的安全性

3. 引导下一阶段的启动：

        在完成初始化后，XBL会引导系统进行下一个阶段的启动，如:ABL（Application Bootloader）或者直接加载Linux内核

XBL里面也分很多模块，包含了用汇编语言写的文件还有C文件，目前还没深入研究过，以后如果工作上有需要研究后再写一篇文章进行记录总结

ABL(Application Boot Loader)

ABL（Application Boot Loader）是Android设备启动过程中的一个关键阶段，主要负责引导操作系统内核的启动。负责初始化操作系统启动环境，加载HLOS（High-Level Operating System），以下是ABL的主要作用：

引导内核启动：

1.接收并传递初始化信息：

ABL接收来自XBL（eXtensible Boot Loader）的初始化信息，并将其传递给内核。这些信息包括硬件初始化状态、安全环境配置等，确保内核能够顺利启动

2.支持fastboot功能：

ABL包括芯片无关的应用，如fastboot，这些应用作为独立的UEFI应用存在。fastboot功能允许开发者通过USB接口对设备进行刷机和调试

3.初始化系统环境：

ABL进一步初始化硬件环境，确保系统在启动时处于良好的状态。这包括初始化CPU、内存、时钟等硬件组件。

4.安全启动环境：

ABL继续维护和扩展安全启动环境，确保只有经过授权的内核镜像能够被加载和执行。这通过签名验证机制实现，提高了系统的安全性

IPL(initial Program Loader)

IPL（Initial Program Loader）是嵌入式系统启动过程中的一个重要阶段，类似于Android中的uboot。在高通的QNX系统中，IPL负责对硬件进行最低限度的配置，以便后续的startup程序能够顺利运行。具体来说，IPL的初始化部分是用汇编实现的，因为此时内存控制器还未初始化，它只能从ROM执行。在初始化硬件之后，IPL会调用main()函数来初始化C语言环境，最后开始加载startup到RAM中，整个过程的主要功能如下：

1.硬件初始化：

        IPL会进行最基本的硬件配置，以确保系统能够启动。这包括配置芯片选择、PCI控制器、时钟和内存控制器等。例如，它会设置一些GPIO管脚来控制复位管脚，配置一个定时器来精确测量延迟。

2.设置堆栈：

        为C语言环境设置堆栈，以便后续的程序能够顺利运行。

3.查找并验证OS映像：

        IPL会查找操作系统映像，并进行必要的验证，以确保其完整性和正确性。

4.加载操作系统映像到内存中：

        将操作系统映像从存储设备（如eMMC、SD卡或SPI NOR闪存设备）加载到RAM中。

5.跳转到操作系统startup代码：

        完成上述步骤后，IPL会跳转到操作系统的startup代码，将控制权交给startup程序，继续系统的启动过程。

7.支持多种启动方式：

        IPL可以支持从不同的存储设备启动，如线性映射设备（例如NOR闪存设备）或非线性映射设备（例如eMMC、SD卡或SPI NOR闪存设备）。

8.提供基本的调试和通信功能：

        IPL还提供了一些基本的调试和通信功能，例如通过UART输出调试信息，帮助开发者进行系统启动过程的调试。

三、系统硬件相关

RPM（Resource Power Manager）

RPM（Resource Power Manager）**是高通MSM平台上的一个关键组件，它是一个独立的ARM核心，负责管理和控制整个系统的电源相关的共享资源，如LDO（低压差线性稳压器）、时钟（clocks）等。RPM的主要功能是与系统中的其他主控模块（如应用处理器子系统APSS、调制解调器Modem等）进行交互，以实现动态和静态的资源和电源管理，其主要功能如下：

电源管理：

        RPM负责管理和控制整个系统的电源相关的共享资源，如LDO、时钟等，确保系统在不同负载和工作模式下的电源需求得到满足。

资源请求处理：

        RPM接受来自多个主控模块的资源请求，进行仲裁和聚合，并配置共享资源。

睡眠和唤醒管理：

        RPM管理系统的睡眠状态，通过与各个子系统的睡眠处理器（SPM）交互来实现系统的睡眠和唤醒。每个子系统都有其对应的SPM，它们会根据RPM的指令进入或退出不同的低功耗状态。

VPU（Video processing unit）

VPU（Video Processing Unit，视频处理单元） 是一种专门设计用于处理视频相关任务的处理器单元。它通常集成在SoC（System on Chip）中，用于加速视频编解码、图像渲染、视频分析和其他视频处理相关的计算密集型任务。VPU可以有效地提高视频处理的速度和效率，同时降低功耗，这对于移动设备、监控系统、游戏机、智能电视等需要高质量视频处理的设备尤为重要，其主要作用如下：

视频编解码：
VPU主要负责视频编解码的硬件加速处理。有了VPU，视频编解码的工作可以不经过CPU运算，从而降低录屏和视频播放的功耗，延长设备的电池寿命，同时释放CPU性能，减少对游戏体验的影响。
图像增强：
VPU可以进行图像增强处理，如色彩校正、对比度增强、噪声 reduction 等，提升视频的视觉效果。
实时处理：
VPU能够支持实时或接近实时的视频处理，满足对延迟敏感的应用需求，如视频监控和实时视频通信。

GPU （Graphics processing unit）

GPU（Graphics Processing Unit，图形处理单元） 是一种专门设计用于处理图形和图像相关任务的处理器。它在现代计算设备中扮演着至关重要的角色，特别是在图形渲染、图像处理、科学计算和机器学习等领域。以下是GPU的主要作用和应用场景：

1.图形渲染：

        1.1 3D图形渲染:

        GPU是3D图形渲染的核心组件，能够快速处理复杂的几何计算、光照效果、纹理映射和阴影效果，从而生成高质量的3D图像。这在游戏、虚拟现实（VR）和增强现实（AR）应用中尤为重要。

        1.2 2D图形渲染：

        GPU也用于2D图形的渲染，包括用户界面（UI）的绘制、文本渲染和图形元素的显示。这在桌面操作系统和移动设备中非常常见。

2.图像处理：

        2.1图像增强：

        GPU可以进行图像增强处理，如色彩校正、对比度增强、锐化和噪声 reduction，提升图像的视觉效果。

2.2图像分析：

        GPU可以用于图像分析任务，如边缘检测、特征提取和图像分割，这些在计算机视觉和医学成像领域非常重要。

3.科学计算

        3.1并行计算：

        GPU具有高度并行的架构，能够同时处理大量数据，这使其在科学计算中非常有效。例如，GPU可以用于物理模拟、气象预测、分子动力学模拟和流体动力学模拟。
高性能计算：GPU在高性能计算（HPC）领域中被广泛使用，能够加速复杂的计算任务，如矩阵运算、傅里叶变换和数值积分。

4. 机器学习和人工智能

        4.1深度学习：

        GPU在深度学习中扮演着关键角色，能够加速神经网络的训练和推理过程。例如，GPU可以用于训练卷积神经网络（CNN）和循环神经网络（RNN），这些在图像识别、自然语言处理和语音识别中非常有效。

        4.2数据处理：

GPU可以用于大规模数据处理任务，如数据挖掘和数据分析，能够快速处理和分析大量数据。

DPU（Display processing unit）

DPU（Data Processing Unit，数据处理单元） 是一种新型的可编程处理器，专门用于处理数据中心内的大规模数据工作负载。DPU被视为数据中心继CPU和GPU之后的第三颗主力芯片，主要解决基础设施的“降本增效”问题，即将“CPU处理效率低下、GPU处理不了”的负载卸载到专用DPU，提升整个计算系统的效率、降低整体系统的总体拥有成本（TCO），其主要作用如下：

卸载任务：DPU能够从CPU卸载网络和通信工作负载，释放资源用于应用处理。加速处理：通过将处理核心与硬件加速器块相结合，DPU能够大规模处理以数据为中心的工作负载，提高性能并减少延迟。处理复杂任务：DPU旨在处理支持云环境的大型数据中心或驱动人工智能、深度学习算法、其他数据密集型应用的超级计算机中的数据密集型工作负载。

1.卸载任务：

DPU能够从CPU卸载网络和通讯工作负载，释放资源用于应用处理。

2.加速处理：

通过将处理核心与硬件加速器块相结合，DPU能够大规模处理以数据为中心的工作负载，提高性能并减少延迟。

3.处理复杂任务：

DPU旨在处理支持云环境的大型数据中心或驱动人工智能、深度学习算法、其他数据密集型应用的超级计算器中的数据密集型工作负载

AHB（Advanced High performance Bus）

高性能系统总线。AMBA规范中的系统总线标准。高数据吞吐，连接SRAM、CPU、DSP、DMA等。

1. 高性能连接

连接高性能模块：AHB用于连接CPU、DMA、高速RAM、NAND FLASH等高性能模块，确保这些模块之间的数据传输高效、快速。

支持高时钟频率：AHB设计用于高性能、高时钟频率的系统结构，典型的工作频率可达500MHz甚至600MHz。

2. 多主多从架构

多主设备支持：AHB支持多主设备（如CPU、DMA等）同时连接到总线上，仲裁器（Arbiter）负责管理多个主设备对总线的请求，确保同一时刻只有一个主设备控制总线。

多从设备支持：AHB支持多个从设备（如内存、外设等），通过地址译码器（Decoder）选择使用哪一个从设备。

3. 高效数据传输

突发传输：支持批量传输（Burst Transfers），可以一次性传输多个数据块，提高传输效率。

分段传输：支持分段传输（Split Transaction），允许在传输过程中插入其他操作，提高总线利用率。

流水线操作：支持流水线传输，提高数据处理效率。