2、电源管理入门之开机详解

1. 硬件上电

2. ATF运行

3. Linux启动

3.1 内核启动start_kernel

3.2 平台启动setup_arch

3.4 DTS初始化psci_dt_init

3.5 系统rest创建kernel_init线程

3.6 SMP初始化smp_init

3.7 PSCI接口psci_cpu_on

3.8 SMC返回secondary_entry

系统开机牵扯到：“我是谁，我从哪里来，要到哪里去”的问题。在冰冷的硬件电路板上死气沉沉，突然一声霹雳，电源键被按下了，从此世界开始有了生机。首先就是硬件上电过程，之后就是固件软件的运行，最后就是操作系统例如Linux的运行。这其中需要涉及一系列的技术，本篇文章尽可能的去介绍。

1. 硬件上电

如上图的一个电路板，连接好12V电源后，手动拨动开关到供电的位置，这个时候会发生什么？

首先就是供电芯片例如PMIC，会对电源轨（按照功能和电压值区分的group）按照设计的顺序（Logical）进行供电，这时候各个硬件器件就来电了。具体可以查看芯片手册里面有说明，需要硬件工程师根据电路板的需求和器件用电量进行设计。

然后时钟模块这时候也开始工作了，为什么需要时钟？这就像心跳，要想CPU工作一次，就需要给一次电压电流，然后拿到计算结果，进行下一次的计算就需要再给一次电压电流。时钟就周期的提供电压电流，然后CPU就有了频率，当然主频越高干活越快。给SoC上的核心通过PLL给各个硬件子系统提供了clock后，这时候就需要一个开关核心（CPU/MCU），然后这个核心就开始工作了，这个开关就是复位信号。

某一个CPU或者MCU核会作为天选之子先硬件直接启动，启动后运行其上的软件，在软件里面控制其他核的复位，从而拉起来其他核心运行。这个天选之子一般在没有M核（SCP）的系统里面就是A核。

有此可见让一个核心工作起来的核心供应就是电压和时钟。除了天选之子，其他核心的启动都是由软件来控制的了。

2. ATF运行

提到ATF就有一个SecureBoot的概念，为了防止黑客篡改程序，什么样的程序最安全？答案就是存放在ROM里面的，不可改变，除非你把这个ROM芯片从板子上拆下来，换上自己的越狱。对于现代SoC，这个ROM做到芯片内部了，没法拆了，只能认命，防刷机神器啊。

这里扯一个话题：水货。什么是水货，首先从水路来的，水路就是海外来的，由于世界各国的消费水平，关税，地方保护等差异比较大，导致在世界上各国销售的电子产品价格差异很大，我们常说的日版iPhone，港版iPhone等价格比国内的低很多，还有各国的运营商的网络制式也不一样，一般销往某个国家的电子产品的版本都需要进行软件定制，然后售价不一样。这里面有个巨大的商机，就是明明硬件一模一样，为啥有点地方卖的贵，可以把便宜的地方的货拿来贵的地方卖，当倒爷啊。能直接用还好，但是大多面临软件版本不一样的问题，这也难不倒，我可以刷机啊，这就是水货了吧。往小了说比如一个芯片供应商，给客户A和B供货，价钱也会不一样，例如A企业风口行业效益好暴利就卖贵一点，B企业传统行业效益不一般贵了买不起，那也得养着啊，蚊子少但是多了也是肉。这里面肯定要防着企业A通过B拿货，或者企业B拿货后转卖了。SecureBoot就是这么现实的需求下诞生的，别扯什么黑客，就是分钱分的不对，这个糟老头，坏的很。

之前的文章：ARM ATF入门-安全固件软件介绍和代码运行里面有固件启动的流程图和开源代码。关于SecureBoot就是BL1 ROM固件里面存的有BL2的秘钥，BL2如果被篡改就不加载，那就不能开机了。同样这样一级一级的

BL1-->BL2-->BL31-->BL32-->BL33-->Linux，任何一个固件和操作系统都改变不了，一环出错就启动不起来，彻底把软件绑定死，不能刷机了。

BL1阶段

最初ROM中的BL1开始运行，主要初始化并读取启动pin引脚，启动介质为UFS，继续初始化UFS pad后，从UFS加载BL2程序到RAM，并验签启动（BL2的验签是通过软件验签实现）

BL2阶段

BL2开始运行，加载并软件验签HSM后启动HSM。（提前设置好HSM时钟or 默认时钟）；
等待HSM启动完成后，就可以使用HSM验签。
加载验签其他fimware，例如SoC里面集成的AI模块，NPU、ISP等
BL2通过访问CRU设置DDR时钟，执行DDR初始化，并运行DDR training后，DDR可被正常访问；
BL2加载BL31、BL32、BL33并运行BL31

BL31阶段

等待PMU初始化完成，PMU接管对时钟复位的操作；
BL31其他初始化
BL31作为EL3最后的安全堡垒，它不像BL1和BL2是一次性运行的。如它的runtime名字暗示的那样，它通过SMC指令为Non-Secure持续提供设计安全的服务，在Secure World和Non-Secure World之间进行切换。它的主要任务是找到BL32，验签，并运行BL32。

BL32

BL32是安全OS，是运行时，运行时可以独享系统所有的资源。BL32和Linux同一时刻只能一个运行，是两个操作系统，可以进行切换。为什么BL31也是运行时，但是BL31不是OS，因为BL31虽然在某一时刻独占系统资源，也是运行时，但是其没有调度等OS的特点，只是一个运行时服务。

一般在BL32会运行OPTee OS + 安全app，它是一个可信安全的OS运行在EL1并在EL0启动可信任APP（如指纹信息，移动支付的密码等），并在Trust OS运行完成后通过SMC指令返回BL31，BL31切换到Non-Seucre World继续执行BL33。一个开源代码：https://github.com/OP-TEE

BL33也就是Uboot阶段

Uboot不是运行时，也就是完成它自己的使命就再也不工作了。U-Boot可以提供引导、配置硬件、加载内核、初始化设备等功能，使得嵌入式系统能够正常启动并运行。

Linux阶段