字节跳动社招面经 —— BSP驱动工程师（2）

接前一篇文章：字节跳动社招面经 —— BSP驱动工程师（1）-优快云博客

本文内容参考：

什么是BootRom-优快云博客

简单了解一下BootROM-电子产品世界论坛

特此致谢！

上一回开始，针对于微信公众号“嵌入式充电站”发的一篇文章字节跳动社招面经——BSP驱动工程师中的面试题进行解答。

讲解了第1个问题 —— bootrom的主要工作。但是至少讲解了能够应答面试的内容，本回讲解Boot ROM更为深入的内容。

1. bootrom的主要工作

（4）BootROM的具体工作

• 工作流程

1）系统启动

当系统上电或复位时，CPU首先执行BootROM中的代码。

2）硬件初始化

BootROM中的代码会进行硬件初始化操作，为后续的引导加载和操作系统启动做准备。

3）加载引导加载程序

一旦硬件初始化完成，BootROM会找到并加载引导加载程序到内存中，并将CPU控制权转交给它。

4）操作系统启动

引导加载程序接管后，会进一步初始化系统并加载操作系统。

• 详细步骤

1）系统启动及硬件初始化

BootROM在系统上电或复位时被执行，负责进行基本的硬件初始化，如设置时钟、复位外设、配置I/O引脚等 。由于需要直接与硬件打交道，因此BootROM代码通常是用汇编语言编写的。

下面以一个常见的arm芯片中启动代码的实例，讲解这一部分（例程引自什么是BootRom-优快云博客）。

.section .text
.global _start

_start:
    /* 设置系统时钟 */
    ldr r0, =0x12340000  /* 时钟控制器的基地址 */
    ldr r1, =0x0001C000  /* 时钟设置值 */
    str r1, [r0, #0x4]   /* 设置系统时钟频率 */

    /* 初始化内存控制器 */
    ldr r0, =0x12345000  /* 内存控制器的基地址 */
    ldr r1, =0x00000001  /* 内存控制器初始化值 */
    str r1, [r0, #0x0]   /* 初始化内存控制器 */

    /* 初始化中断控制器 */
    ldr r0, =0x12350000  /* 中断控制器的基地址 */
    ldr r1, =0x00000002  /* 中断控制器初始化值 */
    str r1, [r0, #0x4]   /* 初始化中断控制器 */

    /* 配置I/O引脚 */
    ldr r0, =0x12360001  /* GPIO控制器的基地址 */
    mov r1, #1          /* 设置引脚为输出模式 */
    str r1, [r0]        /* 配置引脚 */

    /* 检测启动设备并加载引导加载程序 */
    ldr r0, =0x12370000  /* 启动设备接口的基地址 */
    ldr r1, =0x00000003  /* 启动设备检测命令 */
    str r1, [r0]        /* 发送检测命令 */
    ldr r1, [r0]        /* 读取检测结果 */
    cmp r1, #0
    beq fail            /* 如果没有检测到启动设备，跳转到失败处理 */

    /* 加载引导加载程序到RAM */
    ldr r0, =0x20000000  /* 引导加载程序的加载地址 */
    ldr r1, =0x12370004  /* 启动设备的数据端口 */
load_bootloader:
    ldr r2, [r1]        /* 从启动设备读取一个字 */
    str r2, [r0]        /* 将读取的数据写入RAM */
    add r0, r0, #4      /* 更新加载地址 */
    cmp r0, #0x20000100 /* 检查是否加载完成 */
    ble load_bootloader

    /* 跳转到引导加载程序执行 */
    b _start_bootloader

fail:
    /* 失败处理 */
    b fail              /* 进入死循环 */

_start_bootloader:
    ldr r0, =0x20000000  /* 加载地址 */
    bx r0               /* 跳转到引导加载程序 */

    .pool

a）设置系统时钟

代码片段如下：

    /* 设置系统时钟 */
    ldr r0, =0x12340000  /* 时钟控制器的基地址 */
    ldr r1, =0x0001C000  /* 时钟设置值 */
    str r1, [r0, #0x4]   /* 设置系统时钟频率 */

注：这里假设时钟控制器的基地址是 0x12340000，通过设置特定的寄存器值来配置系统时钟频率。以下代码均情况类似。

b）初始化内存控制器

代码片段如下：

    ldr r0, =0x12345000  /* 内存控制器的基地址 */
    ldr r1, =0x00000001  /* 内存控制器初始化值 */
    str r1, [r0, #0x0]   /* 初始化内存控制器 */

c）初始化中断控制器

代码片段如下：

    /* 初始化中断控制器 */
    ldr r0, =0x12350000  /* 中断控制器的基地址 */
    ldr r1, =0x00000002  /* 中断控制器初始化值 */
    str r1, [r0, #0x4]   /* 初始化中断控制器 */

d）配置I/O引脚

代码片段如下：

    /* 配置I/O引脚 */
    ldr r0, =0x12360001  /* GPIO控制器的基地址 */
    mov r1, #1          /* 设置引脚为输出模式 */
    str r1, [r0]        /* 配置引脚 */

2）找到并加载引导加载程序

BootROM的主要任务是找到并加载引导加载程序（Bootloader）。它通常从固定位置读取引导加载程序，如内置存储（如eMMC、NAND、NOR闪存等）或外部存储（如SD卡、USB设备等） 。

a）检测启动设备并找到引导加载程序

代码片段如下：

    /* 检测启动设备并加载引导加载程序 */
    ldr r0, =0x12370000  /* 启动设备接口的基地址 */
    ldr r1, =0x00000003  /* 启动设备检测命令 */
    str r1, [r0]        /* 发送检测命令 */
    ldr r1, [r0]        /* 读取检测结果 */
    cmp r1, #0
    beq fail            /* 如果没有检测到启动设备，跳转到失败处理 */

b）加载引导加载程序

代码片段如下：

    /* 加载引导加载程序到RAM */
    ldr r0, =0x20000000  /* 引导加载程序的加载地址 */
    ldr r1, =0x12370004  /* 启动设备的数据端口 */
load_bootloader:
    ldr r2, [r1]        /* 从启动设备读取一个字 */
    str r2, [r0]        /* 将读取的数据写入RAM */
    add r0, r0, #4      /* 更新加载地址 */
    cmp r0, #0x20000100 /* 检查是否加载完成 */
    ble load_bootloader

c）跳转到引导加载程序执行

代码片段如下：

    /* 跳转到引导加载程序执行 */
    b _start_bootloader

如果能够再讲一下检测启动设备的机制和实现细节，那么估计这一道题就能基本通过面试了。

检测启动设备是BootROM加载Bootloader过程中的一个关键步骤。这个过程涉及到检查系统中可用的启动媒体，如内置存储（eMMC、NAND、NOR闪存）或外部存储（SD卡、USB设备），并确保系统能够从这些设备之一启动。

BootROM会检查连接的启动设备，如eMMC、NAND、NOR闪存或外部存储器（如SD卡、USB设备）。

检测启动设备的实现机制如下：

1）初始化启动设备接口

BootROM首先初始化与启动设备通信所需的接口。这可能包括设置正确的时钟频率、配置I/O引脚和启用相应的控制器（如SD/MMC控制器、USB主机控制器等）。
2）检测设备存在与否

通过读取设备的ID寄存器或发送检测命令来验证设备的物理存在。例如，对于NAND闪存，可能需要发送一个读取ID命令；对于SD卡，可能需要检查卡检测引脚的状态。
3）读取启动设备信息

一旦设备被检测到，BootROM会读取存储在设备上的启动信息。这可能包括启动扇区的内容、文件系统上的特定文件或启动参数。
4）加载Bootloader

BootROM根据读取的信息加载Bootloader。这通常涉及到将Bootloader的二进制数据从启动设备传输到RAM或其它内存区域。
5）验证Bootloader

在某些系统中，BootROM可能会对加载的Bootloader进行校验，以确保其完整性和安全性。这可以通过比较Bootloader的哈希值或检查数字签名来完成。
6）跳转到Bootloader

一旦Bootloader被加载和验证，BootROM会跳转到Bootloader的入口点，将控制权交给Bootloader。

至此，字节跳动社招BSP驱动工程师一面的第1题 —— bootrom的主要工作就解答、解析完了。