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UCM108E二次開發代碼啟動分析

簡介

UCM108E內置了一顆RISC-V核心的UC8188MCU，所以其實也是在分析UC8188的啟動過程。UC8188 是一款高性能 MCU GNSS 多模衛星導航接收機 SoC 芯片。芯片集成了 RISCV 32 位通用處理器，數字基帶處理器，射頻前端，具有 4Mb 內嵌的閃存。擁有 SPI、I2C、 UARTx2 以及其它豐富的外設。

啟動過程分析

MCU啟動一般情況下是從reset中斷開始的，我們拿到的這顆MCU也是這樣，找到它的啟動匯編代碼，找到reset中斷入口

分析這段啟動代碼

/* reset 中斷入口 */
reset_handler:
  csrw mtvec, x0
  csrci  mstatus, 0x08
  /* 1. 將所有寄存器置位為0 set all registers to zero */
  mv  x1, x0
  mv  x2, x1
  mv  x3, x1
  mv  x4, x1
  mv  x5, x1
  mv  x6, x1  
  mv  x7, x1 
  mv  x8, x1  
  mv  x9, x1 
  mv x10, x1
  mv x11, x1
  mv x12, x1
  mv x13, x1
  mv x14, x1
  mv x15, x1
  mv x16, x1
  mv x17, x1
  mv x18, x1
  mv x19, x1
  mv x20, x1
  mv x21, x1
  mv x22, x1
  mv x23, x1
  mv x24, x1
  mv x25, x1
  mv x26, x1
  mv x27, x1
  mv x28, x1
  mv x29, x1
  mv x30, x1
  mv x31, x1

#ifdef ARCH_RISCV_FPU
  fssr    x0
  fmv.s.x f0, x0
  fmv.s.x f1, x0
  fmv.s.x f2, x0
  fmv.s.x f3, x0
  fmv.s.x f4, x0
  fmv.s.x f5, x0
  fmv.s.x f6, x0
  fmv.s.x f7, x0
  fmv.s.x f8, x0
  fmv.s.x f9, x0
  fmv.s.x f10,x0
  fmv.s.x f11,x0
  fmv.s.x f12,x0
  fmv.s.x f13,x0
  fmv.s.x f14,x0
  fmv.s.x f15,x0
  fmv.s.x f16,x0
  fmv.s.x f17,x0
  fmv.s.x f18,x0
  fmv.s.x f19,x0
  fmv.s.x f20,x0
  fmv.s.x f21,x0
  fmv.s.x f22,x0
  fmv.s.x f23,x0
  fmv.s.x f24,x0
  fmv.s.x f25,x0
  fmv.s.x f26,x0
  fmv.s.x f27,x0
  fmv.s.x f28,x0
  fmv.s.x f29,x0
  fmv.s.x f30,x0
  fmv.s.x f31,x0
#endif

  /* 2. 初始化堆棧 stack initilization */
  la   x2, _stack_start


_start:
  .global _start
  
  /* 3. 將bss段清零 clear BSS */
  la x26, _bss_start
  la x27, _bss_end

  bge x26, x27, zero_loop_end

zero_loop:
  sw x0, 0(x26)
  addi x26, x26, 4
  ble x26, x27, zero_loop
zero_loop_end:

  /* 4. 運行全局初始化函數 Run global initialization functions */
  li a0, 1                      /* set app mode */
  call  set_program_type
  
  call  boot_noop
  call  boot_strap /* 關閉全局中斷 配置時鐘和XIP */
  call  __libc_init_array
  j main_entry   /* 跳轉到main_entry 在下面*/
.section .crt0, "ax" 

main_entry:
  addi   x10, x0, 0
  /* Baud Rate 156250 
  *clock divider, SYSCLK/156250/16-1
  *5MHZ 1; 50MHZ 19
  * 103.68Mhz clk, 115200 sv model 89
  * 19.6608Mhz clk, VHD model, value 4. VHD
  * 196/2Mhz   VHD model value 84 for 115200
  */
  //addi   x11, x0, 84 //98Mhz, 1152000 for sim
  addi   x11, x0, 70  //131.072Mhz, 115200 for sim
  //addi   x11, x0, 22 //26M DCXO, just leave it here, not necessary
  //jal  uart_set_cfg 
  
  /* jump to main program entry point (argc = argv = 0) */
  addi x10, x0, 0
  addi x11, x0, 0
  jal x1, entry   /* 跳轉到entry函數 */

  jal  uart_wait_tx_done;

  /* if program exits call exit routine from library */
  jal  x1, exit

通過以上的分析，我們看到最后是跳轉到entry函數去了，這個entry就是rt-thread的入口函數，接下來，我們看在這個函數里做了哪些事情

在entry函數里面其實就是調用了rtthread_startup()函數，然后，我們重點分析一下這個函數里面都做了哪些事情

int rtthread_startup(void)
{
    // 關閉全局中斷
    rt_hw_interrupt_disable();

    /* board level initialization
     * NOTE: please initialize heap inside board initialization.
     * 板子相關的初始化，主要是啟動了systick
     */
    rt_hw_board_init();

    /* show RT-Thread version */
    rt_show_version();

    /* 系統定時器初始化，后續的任務切換調度都會用到這個timer，timer system initialization */
    rt_system_timer_init();

    /* 初始化系統調度器 scheduler system initialization */
    rt_system_scheduler_init();

#ifdef RT_USING_SIGNALS
    /* signal system initialization */
    rt_system_signal_init();
#endif

    /* 創建main線程并啟動 create init_thread */
    rt_application_init();

    /* 創建timer線程并啟動 timer thread initialization */
    rt_system_timer_thread_init();

    /* 創建空閑線程并啟動 idle thread initialization */
    rt_thread_idle_init();

#ifdef RT_USING_SMP
    rt_hw_spin_lock(&_cpus_lock);
#endif /*RT_USING_SMP*/

    /* 啟動調度器 start scheduler */
    rt_system_scheduler_start();

    /* never reach here */
    return 0;
}

通過對以上的分析，我們大概知道rt-thread創建了幾個必要的線程并啟動了調度器，這個時候就會啟動剛才創建的線程，其中用戶關心的則是main線程，我們看下main線程里面做了哪些工作

/* the system main thread */
void main_thread_entry(void* parameter)
{
    extern int main(void);

#ifdef RT_USING_COMPONENTS_INIT
    /* RT-Thread components initialization */
    rt_components_init();
#endif

#ifdef RT_USING_SMP
    rt_hw_secondary_cpu_up();
#endif
    /* invoke system main function */
#if defined(__CC_ARM) || defined(__CLANG_ARM)
    {
        extern int $Super$$main(void);
        $Super$$main(); /* for ARMCC. */
    }
#elif defined(__ICCARM__) || defined(__GNUC__) || defined(__TASKING__)
    main();  // 運行main函數
#endif
}

其實這個線程最終是為了調用main函數，也就是我們用戶編程的入口函數

int main(void)
{
        int_disable();
        REG_INT_PEND = 0x0;
#ifdef _WTG_OPEN_
        wdt_init(UC_WATCHDOG, 5000);
        wdt_enable(UC_WATCHDOG);
#endif
        InitUart(UART_BSP_115200);
        GnssStart(get_pos, 0x7f, FALSE, NULL);
        
        g_hTaskUartTx = rt_thread_create("Task Uart Tx", TaskUartTx, NULL, TSK_STACK_SIZE_UART_TX, 10, 10);
        
        if(g_hTaskUartTx == RT_NULL)
                printf("tx task create failed!rn");
        else
        {
                rt_thread_startup(g_hTaskUartTx);
                printf("tx task is start!rn");
        }
        
        g_hTaskUartRx = rt_thread_create("Task Uart Rx", TaskUartRx, NULL, TSK_STACK_SIZE_UART_RX, 10, 10);
        
        if(g_hTaskUartRx == RT_NULL)
                printf("rx task create failed!rn");
        else
        {
                rt_thread_startup(g_hTaskUartRx);
                printf("rx task is start!rn");
        }
#ifdef _WTG_OPEN_
        wdt_feed(UC_WATCHDOG);
#endif
}