RTT自动初始化

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#c语言 #mcu

1. 自动初始化API

/* board init routines will be called in board_init() function */
#define INIT_BOARD_EXPORT(fn)           INIT_EXPORT(fn, "1")

/* components pre-initialization (pure software initilization) */
#define INIT_PREV_EXPORT(fn)            INIT_EXPORT(fn, "2")
/* device initialization */
#define INIT_DEVICE_EXPORT(fn)          INIT_EXPORT(fn, "3")
/* components initialization (dfs, lwip, ...) */
#define INIT_COMPONENT_EXPORT(fn)       INIT_EXPORT(fn, "4")
/* environment initialization (mount disk, ...) */
#define INIT_ENV_EXPORT(fn)             INIT_EXPORT(fn, "5")
/* appliation initialization (rtgui application etc ...) */
#define INIT_APP_EXPORT(fn)             INIT_EXPORT(fn, "6")

初始化顺序	API	描述
1	INIT_BOARD_EXPORT(fn)	非常早期的初始化，此时调度器还未启动
2	INIT_PREV_EXPORT(fn)	主要是用于纯软件的初始化、没有太多依赖的函数
3	INIT_DEVICE_EXPORT(fn)	外设驱动初始化相关，比如网卡设备
4	INIT_COMPONENT_EXPORT(fn)	组件初始化，比如文件系统或者 LWIP
5	INIT_ENV_EXPORT(fn)	系统环境初始化，比如挂载文件系统
6	INIT_APP_EXPORT(fn)	应用初始化，比如 GUI 应用

2. 原理分析

2.1 INIT_EXPORT函数

各个初始化函数可以看出最终调用的都是INIT_EXPORT函数，只是传参不同

#define INIT_EXPORT(fn, level)                                                       \
    RT_USED const init_fn_t __rt_init_##fn SECTION(".rti_fn." level) = fn
/*
	1. fn表示需要初始化的函数，传参为函数指针
	2. level表示将函数指针放到哪一个段
*/

2.2 预备知识

RT_USED

#define RT_USED                     __attribute__((used))
/* 标记为attribute__((used))的函数被标记在目标文件中，以避免链接器删除未使用的节。*/

init_fn_t 类型

typedef int (*init_fn_t)(void);
/* 定义了一个返回值为int，函数参数为void的一个函数指针类型并重命名为init_fn_t。 */

SECTION

#define SECTION(x)                  __attribute__((section(x)))
/* 将作用的函数或数据放入指定名为name的输入段中 */

将宏展开
```
RT_USED const init_fn_t __rt_init_fn SECTION(".rti_fn." level) = fn
```
函数 fn 的指针赋值给__rt_init_fn这个变量，这个变量的类型是RT_USED const init_fn_t，这个变量存放在指定的段.rti_fn.level中。所以函数使用自动初始化宏导出后，这些数据段中就会存储指向各个初始化函数的指针。当我们对这些指针进行解引用的时候也就相当于执行了相应的函数。

2.3 段的划分

在 component.c中对各个段进行了划分，源码如下

static int rti_start(void)
{
    return 0;
}
INIT_EXPORT(rti_start, "0");

static int rti_board_start(void)
{
    return 0;
}
INIT_EXPORT(rti_board_start, "0.end");

static int rti_board_end(void)
{
    return 0;
}
INIT_EXPORT(rti_board_end, "1.end");

static int rti_end(void)
{
    return 0;
}
INIT_EXPORT(rti_end, "6.end");

上面使用 INIT_EXPORT 宏导出的段分布如下表所示

序号	段名	函数指针/函数名
1	.rti_fn.0	__rt_init_rti_start
2	.rti_fn.0.end	__rti_init_rti_board_start
3	.rti_fn.1.end	__rti_init_rti_board_end
4	.rti_fn.6.end	__rti_init_rti_end

__rti_init_rti_end

序号	段名	函数指针/函数名
1	.rti_fn.0	__rt_init_rti_start
2	.rti_fn.0.end	__rti_init_rti_board_start
	.rti_fn.1	INIT_BOARD_EXPORT(fn)
4	.rti_fn.1.end	__rti_init_rti_board_end
5	.rti_fn.2	INIT_PREV_EXPORT(fn)
6	.rti_fn.3	INIT_DEVICE_EXPORT(fn)
7	.rti_fn.4	INIT_COMPONENT_EXPORT(fn)
8	.rti_fn.5	INIT_ENV_EXPORT(fn)
9	.rti_fn.6	INIT_APP_EXPORT(fn)
10	.rti_fn.6.end	__rti_init_rti_end

2.4 rt_components_board_init 函数

void rt_components_board_init(void)
{
	/* …………………………………… */
    volatile const init_fn_t *fn_ptr;s
    for (fn_ptr = &__rt_init_rti_board_start; fn_ptr < &__rt_init_rti_board_end; fn_ptr++)
    {
        (*fn_ptr)();
    }
}

这段代码定义了一个 fn_ptr 指针，当指针的范围在 __rt_init_rti_board_start 和 __rt_init_rti_board_end 范围之内时就对该指针进行解引用，这里的指针就是自动初始化时放的函数指针，所以这里就相当与函数的执行。也就是执行了 INIT_BOARD_EXPORT(fn) 导出的函数

2.5 rt_components_init 函数

void rt_components_board_init(void)
{
	/* …………………………………… */
	volatile const init_fn_t *fn_ptr;
    for (fn_ptr = &__rt_init_rti_board_end; fn_ptr < &__rt_init_rti_end; fn_ptr++)
    {
        (*fn_ptr)();
    }
}

定义了一个 fn_ptr 指针，当指针的范围在 __rt_init_rti_board_end 和__rt_init_rti_end范围之内时就对该指针进行解引用，这里的指针就是自动初始化时放的函数指针，所以这里就相当与函数的执行。也就是执行了INIT_PREV_EXPORT(fn)到 INIT_APP_EXPORT(fn) 这两个段之间导出的函数

rt_components_board_init()完成了第 1 段，也就是初始化了由INIT_BOARD_EXPORT(fn)的初始化的所有函数，也就是__rt_init_rti_board_start到 __rt_init_rti_board_end之间的函数指针。
rt_components_init()完成了第2 到第6 段，也就是按顺序初始化了由INIT_PREV_EXPORT(fn)到INIT_DEVICE_EXPORT(fn)到INIT_COMPONENT_EXPORT(fn)、INIT_ENV_EXPORT(fn)、INIT_APP_EXPORT(fn)初始化的所有函数，也就是从__rt_init_rti_board_end到__rt_init_rti_end之间的函数指针。
当使用自动初始化导出宏去初始化一个函数时，是由系统中的这两个函数进行遍历函数指针执行的。