高通平台BootLoader的流程

原文链接：http://www.codingblog.cn/blog/44451.html

注：很多内容和MTK  LK阶段相同，可以借鉴学习。aboot.c内容差异很大。

本文以C6的bootlader代码为例，

 

• 一
   kmain
  • 1
    crt0.S
  • 2
    kmain
• 二
   bootstrap2
  • 1 arch_init
  • 2
    target_init
• 三
   apps_init
  •  1
    apps_init
  • 2
    aboot_init

1. 一  kmain

1.1. 1 crt0.S

手机上电后，硬件会从固定的地址（固化在ROM中）加载bootloader到RAM，然后跳转到bootloader的入口函数开始执行，对于mido，它的入口函数是：

bootable/bootloader/lk/arch/arm/crt0.S  Collapse
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#define DSB . byte  0x4f ,  0xf0 ,  0x7f ,  0xf5 #define ISB . byte  0x6f ,  0xf0 ,  0x7f ,  0xf5 .section  ".text.boot" .globl _start _start:      b   reset      b   arm_undefined      b   arm_syscall      b   arm_prefetch_abort   ..... ..... .....   #ifdef ARM_CPU_CORTEX_A8      DSB      ISB #endif      bl      kmain      b       .

在_start中先主要完成CPU初始化，禁用mmu，禁用cache，初始化异常向量表等操作，最后将直接跳转到函数kmain中

1.2. 2 kmain

kmain的代码位于

bootable/bootloader/lk/kernel/main.c  Collapse
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/* called from crt0.S */ void  kmain( void ) __NO_RETURN __EXTERNALLY_VISIBLE; void  kmain( void ) {      // get us into some sort of thread context      thread_init_early();      // early arch stuff      arch_early_init();      // do any super early platform initialization      platform_early_init();      // do any super early target initialization      target_early_init();      dprintf(INFO,  "welcome to lk\n\n" );      bs_set_timestamp(BS_BL_START);      // deal with any static constructors      dprintf(SPEW,  "calling constructors\n" );      call_constructors();      // bring up the kernel heap      dprintf(SPEW,  "initializing heap\n" );      heap_init();      __stack_chk_guard_setup();      // initialize the threading system      dprintf(SPEW,  "initializing threads\n" );      thread_init();      // initialize the dpc system      dprintf(SPEW,  "initializing dpc\n" );      dpc_init();      // initialize kernel timers      dprintf(SPEW,  "initializing timers\n" );      timer_init(); #if (!ENABLE_NANDWRITE)      // create a thread to complete system initialization      dprintf(SPEW,  "creating bootstrap completion thread\n" );      thread_resume(thread_create( "bootstrap2" , &bootstrap2, NULL, DEFAULT_PRIORITY, DEFAULT_STACK_SIZE));      // enable interrupts      exit_critical_section();      // become the idle thread      thread_become_idle(); #else          bootstrap_nandwrite(); #endif }

在kmain中，

2.1 调用thread_init_early初始化线程系统

2.2 调用arch_early_init中判断如果存在mmu就初始化，设置异常向量基地址，使能中断相关寄存器

2.3 在platform_early_init中完成初始化硬件时钟、手机的主板等操作，这个函数每种cpu的实现都不一样，定义在bootable\bootloader\lk\platform\{cpu型号}\platform.c下

2.4 target_early_init中完成初始化uart端口的操作，这个函数的实现在bootable\bootloader\lk\target\{cpu型号}\init.c

2.5 首先输出调试信息”welcome to lk\n\n”，在bootable/bootloader/lk/include/debug.h中将INFO定义为了类似kernel中使用的debug
level，同时定义了dprintf

bootable/bootloader/lk/include/debug.h  Collapse
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44 /* debug levels */ 45#define CRITICAL 0 46#define ALWAYS 0 47#define INFO 1 48#define SPEW 2 49 50 /* output */ 51void _dputc( char  c);  // XXX for now, platform implements 52int _dputs( const  char  *str); 53int _dprintf( const  char  *fmt, ...) __PRINTFLIKE(1, 2); 54int _dvprintf( const  char  *fmt,  va_list  ap); 55 56#define dputc(level, str)  do  {  if  ((level) <= DEBUGLEVEL) { _dputc(str); } }  while  (0) 57#define dputs(level, str)  do  {  if  ((level) <= DEBUGLEVEL) { _dputs(str); } }  while  (0) 58#define dprintf(level, x...)  do  {  if  ((level) <= DEBUGLEVEL) { _dprintf(x); } }  while  (0) 59#define dvprintf(level, x...)  do  {  if  ((level) <= DEBUGLEVEL) { _dvprintf(x); } }  while  (0)

然后调用bs_set_timestamp设置启动状态为BS_BL_START，启动状态的其他值定义在bootable/bootloader/lk/platform/msm_shared/include/boot_stats.h中：

bootable/bootloader/lk/platform/msm_shared/include/boot_stats.h  Collapse
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33 /* The order of the entries in this enum does not correspond to bootup order. 34 * It is mandated by the expected order of the entries in imem when the values 35 * are read in the kernel. 36 */ 37enum bs_entry { 38  BS_BL_START = 0, 39  BS_KERNEL_ENTRY, 40  BS_SPLASH_SCREEN_DISPLAY, 41  BS_KERNEL_LOAD_TIME, 42  BS_KERNEL_LOAD_START, 43  BS_KERNEL_LOAD_DONE, 44  BS_MAX, 45};

2.6 SPEW同样是在bootable/bootloader/lk/include/debug.h中定义的debug
level，函数call_constructors完成相关构造函数的初始化。

2.7 调用函数heap_init完成内核堆栈的初始化，用与kmalloc等函数的内存分配。

2.8  __stack_chk_guard_setup()其实是个宏，定义在bootable/bootloader/lk/include/debug.h中，

#define __stack_chk_guard_setup() do { __stack_chk_guard = get_canary(); } while(0)

get_canary函数定义在bootable/bootloader/lk/platform/msm_shared/scm.c中，返回一个生成的随机数，最终保存在全局变量__stack_chk_guard中。

2.9  在thread_init函数中初始化定时器

2.10 初始化延迟过程调用（delay procedure call）

2.11 调用timer_init初始化内核定时器

2.12 如果没有定义ENABLE_NANDWRITE，就创建出一个名为bootstrap2的线程，然后运行这个线程。退出临界区，开中断。全局变量critical_section_count在定义时取值为1，在exit_critical_section中会将critical_section_count先减1，如果减一后为0就使能中断。

bootable/bootloader/lk/include/kernel/thread.h  Collapse
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136static  inline  __ALWAYS_INLINE  void  exit_critical_section( void ) 137{ 138 critical_section_count--; 139  if  (critical_section_count == 0) 140     arch_enable_ints(); 141}

最后调用thread_become_idle将本线程切换到idle状态

2.13 如果定义了ENABLE_NANDWRITE，在timer_init之后将执行bootstrap_nandwrite。我们接下来先以没有定义ENABLE_NANDWRITE来进行分析。

2. 二  bootstrap2

bootstrap2线程会执行bootstrap2函数

bootable/bootloader/lk/kernel/kmain.c  Collapse
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static  int  bootstrap2( void  *arg) {      dprintf(SPEW,  "top of bootstrap2()\n" );      arch_init();      // XXX put this somewhere else #if WITH_LIB_BIO      bio_init(); #endif #if WITH_LIB_FS      fs_init(); #endif      // initialize the rest of the platform      dprintf(SPEW,  "initializing platform\n" );      platform_init();      // initialize the target      dprintf(SPEW,  "initializing target\n" );      target_init();      dprintf(SPEW,  "calling apps_init()\n" );      apps_init();      return  0; }

2.1. 1 arch_init

 

arch_init函数目前实现为空。如果定义了WITH_LIB_BIO和WITH_LIB_FS，就分别执行bio_init和fs_init。函数platform_init的实现也跟cpu关联，但基本都是输出调试信息。

2.2. 2 target_init

target_init的实现也与cpu型号有关，对于mido，其cpu型号为msm8953,target_init的实现为：

bootable/bootloader/lk/target/msm8953/init.c  Collapse
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void  target_init( void ) { #if VERIFIED_BOOT #if !VBOOT_MOTA      int  ret = 0; #endif #endif      dprintf(INFO,  "target_init()\n" );      spmi_init(PMIC_ARB_CHANNEL_NUM, PMIC_ARB_OWNER_ID);      target_keystatus();      target_sdc_init();      if  (partition_read_table())      {          dprintf(CRITICAL,  "Error reading the partition table info\n" );          ASSERT(0);      } #if LONG_PRESS_POWER_ON      shutdown_detect(); #endif #if PON_VIB_SUPPORT      vib_timed_turn_on(VIBRATE_TIME); #endif        if  (target_use_signed_kernel())          target_crypto_init_params(); #if VERIFIED_BOOT #if !VBOOT_MOTA      clock_ce_enable(CE1_INSTANCE);      /* Initialize Qseecom */      ret = qseecom_init();      if  (ret < 0)      {          dprintf(CRITICAL,  "Failed to initialize qseecom, error: %d\n" , ret);          ASSERT(0);      }      /* Start Qseecom */      ret = qseecom_tz_init();      if  (ret < 0)      {          dprintf(CRITICAL,  "Failed to start qseecom, error: %d\n" , ret);          ASSERT(0);      }      if  (rpmb_init() < 0)      {          dprintf(CRITICAL,  "RPMB init failed\n" );          ASSERT(0);      }      /*       * Load the sec app for first time       */      if  (load_sec_app() < 0)      {          dprintf(CRITICAL,  "Failed to load App for verified\n" );          ASSERT(0);      } #endif #endif #if SMD_SUPPORT      rpm_smd_init(); #endif }

主要完成的操作有：

2.1从共享内存中读取xbl提供的pmic信息(pmic_info_populate)

2.2初始化spmi总线，用于cpu与pmic通信(spmi_init)

2.3初始化ap与rpm通信通道(rpm_glink_init)

2.4初始化按键(target_keystatus)

2.5判断内核是否签名，当使用的是签名的kernel时，需要初始加密解密引擎(target_crypto_init_params)

2.6判断是从usf还是emmc启动(platform_boot_dev_isemmc)

2.7获取分区表信息（mmc_read_partition_table）

2.8判断电池电压是否过低，过低则进入预充电（pm_appsbl_chg_check_weak_battery_status）

2.9和tz通信（qseecom_tz_init）

2.10初始化emmc或ufs中的rpmb用户加解密认证分区（rpmb_init）

2.11运行keymaster（load_sec_app）

 

3. 三  apps_init

在bootstrap2线程中最后执行apps_init,完成一些应用功能的初始化。

3.1.  1 apps_init

apps_init的实现在:

bootable/bootloader/lk/app/app.c  Collapse
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/* one time setup */ void  apps_init( void ) {      const  struct  app_descriptor *app;      /* call all the init routines */      for  (app = &__apps_start; app != &__apps_end; app++) {          if  (app->init)              app->init(app);      }      /* start any that want to start on boot */      for  (app = &__apps_start; app != &__apps_end; app++) {          if  (app->entry && (app->flags & APP_FLAG_DONT_START_ON_BOOT) == 0) {              start_app(app);          }      } } static  int  app_thread_entry( void  *arg) {      const  struct  app_descriptor *app = ( const  struct  app_descriptor *)arg;      app->entry(app, NULL);      return  0; } static  void  start_app( const  struct  app_descriptor *app) {      thread_t *thr;      printf ( "starting app %s\n" , app->name);      thr = thread_create(app->name, &app_thread_entry, ( void  *)app, DEFAULT_PRIORITY, DEFAULT_STACK_SIZE);      if (!thr)      {          return ;      }      thread_resume(thr); }

__apps_start和__apps_end都是在连接脚本中定义的, 在  bootable/bootloader/lk/arch/arm/system-onesegment.ld中有：

__apps_start = .;


KEEP (*(.apps))


__apps_end = .;

__apps_start和__apps_end都代表两个链接地址，KEEP (*(.apps))表示所有.apps段都链接在__apps_start和__apps_end之间。

因为在bootable/bootloader/lk/include/app.h中有定义

bootable/bootloader/lk/include/app.h  Collapse
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/* app support api */ void  apps_init( void );  /* one time setup */ /* app entry point */ struct  app_descriptor; typedef  void  (*app_init)( const  struct  app_descriptor *); typedef  void  (*app_entry)( const  struct  app_descriptor *,  void  *args); /* app startup flags */ #define APP_FLAG_DONT_START_ON_BOOT 0x1 /* each app needs to define one of these to define its startup conditions */ struct  app_descriptor {      const  char  *name;      app_init  init;      app_entry entry;      unsigned  int  flags; }; #define APP_START(appname) struct app_descriptor _app_##appname __SECTION(".apps") = { .name = #appname, #define APP_END };

 所以这里将会执行在APP_START(appname)中定义的appname函数。在代码里搜索APP_START，会发现在bootable/bootloader/lk/app/aboot/aboot.c中调用APP_START来执行aboot_init函数

3.2. 2 aboot_init

aboot_init的定义为：

bootable/bootloader/lk/app/aboot/aboot.c  Collapse
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void  aboot_init( const  struct  app_descriptor *app) {      unsigned reboot_mode = 0;      /* Initialise wdog to catch early lk crashes */ #if WDOG_SUPPORT      msm_wdog_init(); #endif      /* Setup page size information for nv storage */      if  (target_is_emmc_boot())      {          page_size = mmc_page_size();          page_mask = page_size - 1;          mmc_blocksize = mmc_get_device_blocksize();          mmc_blocksize_mask = mmc_blocksize - 1;      }      else      {          page_size = flash_page_size();          page_mask = page_size - 1;      }      ASSERT((MEMBASE + MEMSIZE) > MEMBASE);      read_device_info(&device);      read_allow_oem_unlock(&device);      /* Display splash screen if enabled */ #if DISPLAY_SPLASH_SCREEN #if NO_ALARM_DISPLAY      if  (!check_alarm_boot()) { #endif          dprintf(SPEW,  "Display Init: Start\n" ); #if ENABLE_WBC          /* Wait if the display shutdown is in progress */          while (pm_app_display_shutdown_in_prgs());          if  (!pm_appsbl_display_init_done())              target_display_init(device.display_panel);          else              display_image_on_screen(); #else          target_display_init(device.display_panel); #endif          dprintf(SPEW,  "Display Init: Done\n" ); #if NO_ALARM_DISPLAY      } #endif #endif      target_serialno((unsigned  char  *) sn_buf);      dprintf(SPEW, "serial number: %s\n" ,sn_buf);      sprintf (secureboot_buf,  "%s" , is_secure_boot_enable() ?  "1" : "0" );      memset (display_panel_buf,  '\0' , MAX_PANEL_BUF_SIZE);      /*       * Check power off reason if user force reset,       * if yes phone will do normal boot.       */      if  (is_user_force_reset())          goto  normal_boot;      dprintf(CRITICAL, "fastboot: is_unlocked = %d\n" ,device.is_unlocked);      /* Check if we should do something other than booting up */      if  (keys_get_state(KEY_VOLUMEUP) && keys_get_state(KEY_VOLUMEDOWN))      {          /***************add by xiangchao.zhong for fastboot*********************/          if (device.is_unlocked == 0){              dprintf(CRITICAL, "fastboot: because devices has locked, so goto normal boot!\n" );              goto  normal_boot;          }          else {          /***************add by xiangchao.zhong for fastboot*********************/              dprintf(ALWAYS, "dload mode key sequence detected\n" );              reboot_device(EMERGENCY_DLOAD);              dprintf(CRITICAL, "Failed to reboot into dload mode\n" );              boot_into_fastboot =  true ;          }      }          if  (!boot_into_fastboot)          {              if (target_build_variant_user())              {              if  (keys_get_state(KEY_HOME) || keys_get_state(KEY_VOLUMEUP))                  boot_into_recovery = 1;              if  (!boot_into_recovery &&                  (keys_get_state(KEY_BACK) || keys_get_state(KEY_VOLUMEDOWN)))                  boot_into_fastboot =  true ;              } else {              if  (keys_get_state(KEY_VOLUMEUP))              {                  snprintf(( char  *)boot_reason_buf, 20,  "%s" ,  "boot_with_factory" );                  dprintf(SPEW, "boot_reason_buf: %s\n" , boot_reason_buf);              } else              if  (keys_get_state(KEY_VOLUMEDOWN))                  boot_into_fastboot =  true ;              }          }          #if NO_KEYPAD_DRIVER          if  (fastboot_trigger())              boot_into_fastboot =  true ;          #endif      #if USE_PON_REBOOT_REG          reboot_mode = check_hard_reboot_mode();      #else          reboot_mode = check_reboot_mode();      #endif          if  (reboot_mode == RECOVERY_MODE)          {              boot_into_recovery = 1;          }          else  if (reboot_mode == FASTBOOT_MODE)          {              boot_into_fastboot =  true ;          }          else  if (reboot_mode == ALARM_BOOT)          {              boot_reason_alarm =  true ;          }      #if VERIFIED_BOOT      #if !VBOOT_MOTA          else  if  (reboot_mode == DM_VERITY_ENFORCING)          {              device.verity_mode = 1;              write_device_info(&device);          }          else  if  (reboot_mode == DM_VERITY_LOGGING)          {              device.verity_mode = 1;              write_device_info(&device);          }          else  if  (reboot_mode == DM_VERITY_KEYSCLEAR)          {              if (send_delete_keys_to_tz())                  ASSERT(0);          }      #endif      #endif normal_boot:            if  (!boot_into_fastboot)      {          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();          }          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();          }          dprintf(CRITICAL,  "ERROR: Could not do normal boot. Reverting "              "to fastboot mode.\n" );      }      /* We are here means regular boot did not happen. Start fastboot. */      /* register aboot specific fastboot commands */      aboot_fastboot_register_commands();      /* dump partition table for debug info */      partition_dump();      /* initialize and start fastboot */      fastboot_init(target_get_scratch_address(), target_get_max_flash_size()); //#if FBCON_DISPLAY_MSG      //display_fastboot_menu();      display_fastboot(); //#endif }

在aboot_init中完成的操作主要有：

2.1 根据target_is_emmc_boot()判断是否是从emmc存储设备上启动，然后分别获取对应存储设备的页大小和页掩码

2.2 取得设备的device_info信息，保存到device变量中。device_info结构体定义为：

/bootable/bootloader/lk/app/aboot/devinfo.h  Collapse
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#if VBOOT_MOTA struct  device_info {      unsigned  char  magic[DEVICE_MAGIC_SIZE];      bool  is_unlocked;      bool  is_tampered;      bool  is_verified;      bool  charger_screen_enabled;      char  display_panel[MAX_PANEL_ID_LEN];      char  bootloader_version[MAX_VERSION_LEN];      char  radio_version[MAX_VERSION_LEN];      char  sig[SIG_SIZE]; }; #else struct  device_info {      unsigned  char  magic[DEVICE_MAGIC_SIZE];      bool  is_unlocked;      bool  is_tampered;      bool  is_unlock_critical;      bool  charger_screen_enabled;      char  display_panel[MAX_PANEL_ID_LEN];      char  bootloader_version[MAX_VERSION_LEN];      char  radio_version[MAX_VERSION_LEN];      bool  verity_mode;  // 1 = enforcing, 0 = logging      char  sig[SIG_SIZE]; }; #endif

这个结构体中包含的信息有：是否禁用fastboot，是否验证boot.img等。

2.3 调用target_display_init初始化lcd驱动，显示手机开机后的第一副图片。splash一般代表在系统启动阶段显示器用图形而非文本现实。

2.4 调用target_serialno获取emmc或者flash芯片的产品序列号，最后在启动kernel时通过cmdline中的androidboot.serialno参数传给内核。

2.5 调用memset清除屏幕

2.6 判断关机原因，如果是用户强制重启手机，这时在重启后跳转到normal_boot继续执行

2.7 判断音量上下键是否同时按下，之后如果进入下载模式失败，就设置fastboot模式标志boot_into_fastboot = true。

2.8 如果不是通过usb+上下键进入下载模式，判断如果home键和音量上键同时按下，设置recovery模式标志boot_into_recovery = 1， 如果back键和音量下键同时按下，设置fastboot模式标志。

2.9 如果没有按键驱动，设置boot_into_fastboot为true

2.10 根据硬件是否存在pon寄存器，调用check_hard_reboot_mode或者check_reboot_mode获取重启模式reboot_mode，设置相应的开机模式标志。以前使用的是共享内存记录重启模式，最新转为使用pmic的pon寄存器记录重启模式。

如果reboot_mode为RECOVERY_MODE，boot_into_recovery = 1

如果reboot_mode为FASTBOOT_MODE，boot_into_fastboot = 1

如果reboot_mode为ALARM_BOOT，boot_reason_alarm = true，这种情况时如果开启了闹钟并且设置了关机后闹钟有效，在关机后闹钟仍然会启动手机

2.11 在normal_boot:下，首先判断如果不是fastboot模式，然后通过target_is_emmc_boot判断是否从emmc或者ufs启动，

如果从emmc或者ufs启动，先执行emmc_recovery_init，emmc_recovery_init的实现主要在函数_emmc_recovery_init中，_emmc_recovery_init的定义在bootable/bootloader/lk//app/aboot/recovery.c中，主要工作为读取misc分区中的bcb，判断bcb的command域是否为boot-recovery，如果是update-radio还会检查radio的更新状态。 回到aboot_init中用target_use_signed_kernel判断是否使用了签名的kernel，最后执行boot_linux_from_mmc， 在boot_linux_from_mmc中将从emmc/ufs加载boot.img，选择dts，设置cmdline，跳转到kernel。

如果从nand flash启动，调用boot_linux_from_flash去启动内核。

2.12 之后的代码是fasboot模式或者正常启动失败的情况下才会执行到的，首先调用aboot_fastboot_register_commands注册fastboot支持的命令，在partition_dump中打印分区表信息， 执行fastboot_init初始化并启动fastboot，在display_fastboot_menu_thread中为fastboot提供了一个简易图形显示。