【经验分享】在STM32上模拟Linux自动初始化过程

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STMCU小助手发布时间：2022-6-22 21:14

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文章简介:	在STM32上模拟Linux自动初始化过程

Linux中有很多编程思想可以学习，很多大佬把这些思想、机制运用到单片机的编程上，STM32 模拟Linux kernel自动初始化流程。

通常我们写程序都是按照这个套路，一个函数一个函数按照顺序逻辑一个一个的执行下去。

如果逻辑非常复杂，涉及的模块比较多，那么这种顺序执行的代码就会比较臃肿，各模块耦合非常紧密。Linux kernel 中，有各种外设驱动，想按照一个顺序逻辑执行下去，几乎是不可能的。而kenrel 代码能有这么大的代码量，大而不乱，把各层次，各模块有效的分离，而大量的代码又有逻辑的组织在一起，和这个initcall 有至关重要的作用。通过模仿这种方式，最后把图片中main函数代码清空，分离这种逻辑，又实现同样的功能。如何能实现这样的功能了，需要一些背景知识：1，程序代码的组织2，链接脚本相关的知识。3，函数指针的应用。

代码的组织，如图片需要知道变量a,b及函数指针 f，f2是存放在程序的哪些段中，可以去看一下这篇stm32 启动代码实现｜C语言，上述的a,f都是存放在bss 段中，b,f2是存放在data段中，因为已经给定了初始值，而实现这个intcall会把需要自动初始化的数据放到一个自定义的段中去，如.initcall。
如何放到特定的段中了，就需要用到了attribute((section)) 关键字来改变的数据存放段了。目前的程序编译出来用到了这些个段，除了.isr_vector也是添加的，其他都是编译器默认的。

先加段代码：

当然这还不够，还需要告诉连接器（LD) 要把 .initcall 段也链接到程序中，所以也需要这段修改。

这段按8字节对齐，定义两个全局变量，及按0-5顺序的链接这些数据，这样的两处修改，再来看一下程序各段的情况。如图片：

已经多出红色框框为.initcalls段，这段总共是8个字节，从0x80005a8除开始。在来看一下具体的这一段的情况，用readelf 工具。

和上面的size工具是匹配的，而绿色框框的地址就是SystemInit(0x08000231,小端模式。)

所以通过attribute及修改链接脚本，就把函数指针变量放到了.initcall 段中。那么如何来调用这个函数了，和之前的初始化data段数据类似，遍历这个段，然后取出这个函数地址，然后强制把段中的地址，转成函数指针，再直接调用即可。

实现的这张图片，就是从.initcall段中取出函数地址，然后直接调用，非常容易把函数的地址及这个函数指针变量的地址搞混。代码这么修改，需要自动初始化函数的确是可以调到了，但是每次都写这么长长的一段static initcall_t __ attribute__(( __ used__,__ section__(".initcall.0.init")))，就是不舒服. linux kernel中通过宏来修改。这个也一样。

添加按照程序逻辑顺序执行的一些宏0，low_level_init 比如放始化系统基本时钟
1，arch_init 比如放CPU架构d如初始化NVIC的一些初始化。
2，dev_init 外设模块初始化，比 i2c, flash, spi等。
3，board_init 做具体硬件板及的一些设置。
4，os_init 操作系统的一些设置如，文件系统，网络协议栈等。
5，app_init 最后跑用户程序。把自己的程序也做一下修改，用宏代替。这样子掉调用do_initcalls 就会按照0，1-到5的顺序执行了。

最后在来看一下initcall 段：

这样只要在需要自动初始化函数加上类似于dev_init(),app_init() 就可以了，就会自动调用到，而不需要main 函数中一个一个的顺序执行。比如i2c控制的初始化放到dev_init 中，下面挂了很多i2c的从设备，只要分别给个从设备用app_init 初始化就行，即使来了一个新的，也用这app_init初始化就行，也不需要更改原来的，高度的分离模块间的耦合度。这样模拟Linux kenerl 初始化验证成功，最后上库。