F1C100S rt-smart 内核移植(二)

前言

本篇的内容进入了rt-smart内核的C语言世界，因此会同时涉及到较多的.c文件，需要读者对rt-smart内核有基本的认识，至少需要大致了解内核的文件结构。

在上一章节中，我们从启动汇编start_gcc.S进入了内核入口rtthread_startup，该内核入口函数位于./kernel/src/components.c文件中；一般而言，为了保证内核的代码统一和可移植性，通常不会直接修改rtthread_startup里面的内容，而是根据主板硬件和用户实际需求将自身特定的代码实现在函数rt_hw_board_init中；跳转到components.c中就可以看到以下内容：

int rtthread_startup(void)
{
	rt_hw_interrupt_disable();
    /* board level initialization
     * NOTE: please initialize heap inside board initialization.
     */
    rt_hw_board_init();

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

    /* timer system initialization */
    rt_system_timer_init();

    /* scheduler system initialization */
    rt_system_scheduler_init();

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

    /* create init_thread */
    rt_application_init();

    /* timer thread initialization */
    rt_system_timer_thread_init();

    /* idle thread initialization */
    rt_thread_idle_init();

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

    /* start scheduler */
    rt_system_scheduler_start();

    /* never reach here */
    return 0;
}

关闭中断

rtthread_startup进来第一步便是关闭中断rt_hw_interrupt_disable，屏蔽中断FIQ和IRQ；由于我们在start_gcc.S启动代码中已经关闭了中断控制器(INTC)，这里实际上运行到此处是不会有外部中断产生的。'rt_hw_interrupt_disable'函数实现位于context_gcc.S中，由于后面开启调度器会强行使能中断，因此这里可以不接收返回的CPSR寄存器值。

板级初始化

第二步调用的函数rt_hw_board_init，在rtthread标准版中主要执行芯片相关的初始化操作，例如获取CPU主频，开启systick定时器，执行BOARD_EXPORT宏导出的初始化函数。在rt-smart系统中，除了上述工作还新增了二级页表配置，ioremap配置，LWP用户态初始化等，板级初始化函数也是rt-smart适配到不同芯片时比较重要的步骤。
rt_hw_board_init函数的实现通常实现在bsp目录下，例如./kernel/bsp/allwinner_tina/driver/board.c中，下面代码中已经定义的宏:RT_USING_USERSPACE RT_USING_HEAP RT_USING_CONSOLE RT_USING_COMPONENTS_INIT

// 以下全局变量、宏定义、结构体定义是从其它文件复制而来，
// 在真实内核文件结构中并不在一起，这里放在一起是为了便于说明

#define HEAP_END        (void*)(KERNEL_VADDR_START + 8 * 1024 * 1024)
#define PAGE_START      HEAP_END
#define PAGE_END        (void*)(KERNEL_VADDR_START + 32 * 1024 * 1024)

#ifdef RT_USING_USERSPACE
rt_region_t init_page_region = {
    (size_t)PAGE_START,
    (size_t)PAGE_END,
};
#endif

typedef struct
{
    size_t *vtable;
    size_t vstart;
    size_t vend;
    size_t pv_off;
} rt_mmu_info;

rt_mmu_info mmu_info;

void rt_hw_board_init(void)
{

#ifdef RT_USING_USERSPACE
    // 0xf0000000 ~ 0xffffffff - 1 高256MB保留作为动态设备映射地址空间
    rt_hw_mmu_map_init(&mmu_info, (void*)0xf0000000, 0x10000000, (size_t *)MMUTable, PV_OFFSET);

    rt_page_init(init_page_region);

    rt_hw_mmu_ioremap_init(&mmu_info, (void*)0xf0000000, 0x10000000);

    arch_kuser_init(&mmu_info, (void*)0xffff0000);

#else
    rt_hw_mmu_map_init(&mmu_info, (void*)0x80000000, 0x10000000, MMUTable, 0);
    rt_hw_mmu_ioremap_init(&mmu_info, (void*)0x80000000, 0x10000000);
#endif

#ifdef RT_USING_HEAP
    /* initialize system heap */
    rt_system_heap_init(HEAP_BEGIN, HEAP_END);
#endif

    rt_hw_interrupt_init();

    ccu_init();

    rt_hw_gpio_init();

    /* init hardware interrupt */
    rt_hw_uart_init();

#ifdef RT_USING_CONSOLE
    /* set console device */
    rt_console_set_device(RT_CONSOLE_DEVICE_NAME);
#endif /* RT_USING_CONSOLE */

    os_clock_init();

#ifdef RT_USING_COMPONENTS_INIT
    rt_components_board_init();
#endif

}

rt_hw_mmu_map_init

rt_hw_mmu_map_init主要是预留0xf0000000 ~ 0xffffffff高256M地址空间作为外设地址空间，其中的实现也并不复杂，只是配置下mmu_info这个结构体，在后面使用虚拟地址映射实际的物理外设时配合mmu_info里面的信息进行检查和分配。
其函数原型如下

/**
 * @param mmu_info 用于存储地址信息的mmu_info结构体
 * @param v_address 起始虚拟地址
 * @param size 空间大小 unit:byte
 * @param vtable 当前使用的MMU页表(内核页表)
 * @param pv_off 内核起始虚拟地址和DRAM物理起始地址的差值 0xC0000000
 * */
int rt_hw_mmu_map_init(rt_mmu_info *mmu_info, void* v_address, size_t size, size_t *vtable, size_t pv_off)

rt_hw_mmu_map_init的初始化操作还是比较简单的，该函数的返回值上层也没有处理，事实上这里不应该出错，这是内核移植者应当保证的。(因为此时串口都还没初始化，在这之前即使发生错误也无法告知用户了。)

rt_page_init

待完成...