一、startup_stm32f407xx.S

系统进入汇编文件

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RT-Thread使用的是GCC

启动流程

二、不同编译器的启动函数

调用stm32f407_demo3\rt-thread\src\components.c中的$Sub$$main()

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三、调用rtthread_startup(void)

在stm32f407_demo3\rt-thread\src\components.c中

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int rtthread_startup(void)
{
    /* 禁用了所有中断 */
    rt_hw_interrupt_disable();
    /* 执行板级支持包（BSP）初始化 
       包括配置硬件、系统时钟、外设初始化等 */
    rt_hw_board_init();
 	/* 打印 RT-Thread 操作系统的版本信息 */
    rt_show_version();
    /* 初始化操作系统的定时器子系统 */
    rt_system_timer_init();
    /* 初始化操作系统的调度器 */
    rt_system_scheduler_init();
	/* 如果启用了信号系统 */
#ifdef RT_USING_SIGNALS
    /* 初始化信号系统 */
    rt_system_signal_init();
#endif
    /* 创建应用任务、初始化外设 */
    rt_application_init();
    /* 初始化定时器线程 */
    rt_system_timer_thread_init();
    /* 初始化空闲线程 */
    rt_thread_idle_init();
	/* 如果启用了 SMP（对称多处理） */
#ifdef RT_USING_SMP
    /* 进行多核处理器的初始化和同步 */
    rt_hw_spin_lock(&_cpus_lock);
#endif /*RT_USING_SMP*/
    /* 开始任务调度 */
    rt_system_scheduler_start();

    /* never reach here */
    return 0;
}

3.1rt_hw_board_init和rt_application_init的 外设初始化的不同

  • rt_hw_board_init

硬件初始化：初始化硬件资源，如 GPIO、串口、SPI、I2C、PWM、ADC、定时器等。

系统时钟配置：配置系统时钟、外设时钟以及 PLL（锁相环）等，确保系统和外设运行在合适的频率下。

内存初始化：配置堆栈、堆内存和静态内存区域，确保系统资源可用。

中断配置：初始化中断控制器，并为特定外设启用中断。

启动引导程序：执行系统初始化，如配置时钟源、初始化硬件外设等，通常会包括一个初始化阶段的启动代码。

设备驱动注册：为基础硬件外设（如 UART、SPI、I2C 等）注册驱动，使操作系统能够访问这些外设。

  • rt_application_init

创建应用任务：创建系统中的应用任务，例如数据采集任务、处理任务等。

初始化外设：在 应用层 对外设进行更高层次的初始化。例如，在硬件初始化后，可能会初始化一些外设的具体参数，如设置 ADC 采样周期、配置传感器等。

启动应用程序逻辑：进行传感器数据采集、通信协议的初始化、数据处理等应用相关的工作。

任务调度和资源管理：创建并调度多个任务，管理应用程序层的资源。

3.2rt_hw_board_init()

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RT_WEAK void rt_hw_board_init()
{
    extern void hw_board_init(char *clock_src, int32_t clock_src_freq, int32_t clock_target_freq);

    /* Heap initialization */
#if defined(RT_USING_HEAP)
    rt_system_heap_init((void *) HEAP_BEGIN, (void *) HEAP_END);
#endif
	/* 时钟源初始化，配置 MCU 的时钟系统，设置系统时钟、外设时钟 */
    hw_board_init(BSP_CLOCK_SOURCE, BSP_CLOCK_SOURCE_FREQ_MHZ, BSP_CLOCK_SYSTEM_FREQ_MHZ);

    /* 设置控制台设备。通常，这意味着将输出通过串口或其他通信接口进行调试输出。 */
#if defined(RT_USING_DEVICE) && defined(RT_USING_CONSOLE)
    rt_console_set_device(RT_CONSOLE_DEVICE_NAME);
#endif

    /* 始化板级硬件组件 */
#ifdef RT_USING_COMPONENTS_INIT
    rt_components_board_init();
#endif

}

3.2.1hw_board_init()

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oid hw_board_init(char *clock_src, int32_t clock_src_freq, int32_t clock_target_freq)
{
    extern void rt_hw_systick_init(void);
    extern void clk_init(char *clk_source, int source_freq, int target_freq);

#ifdef SCB_EnableICache
    /* 开启指令缓存，用于加速程序的指令获取。*/
    SCB_EnableICache();
#endif

#ifdef SCB_EnableDCache
    /* 开启数据缓存，用于加速数据存取。*/
    SCB_EnableDCache();
#endif

    /* 初始化 HAL 库需要的硬件资源，例如时钟配置、外设初始化等 */
    HAL_Init();

    /* 将 PRIMASK 寄存器清零，开启全局中断 */
    __set_PRIMASK(0);
    /* 初始化系统时钟 */
    clk_init(clock_src, clock_src_freq, clock_target_freq);
    /* 将 PRIMASK 寄存器设置为 1，禁止全局中断。确保时钟配置的过程中不会受到中断的干扰 */
    __set_PRIMASK(1);
	/* 初始化 SysTick 定时器 */
    rt_hw_systick_init();

    /* 初始化与硬件引脚相关的驱动（如 GPIO 控制）。 
       初始化所有的通用输入输出引脚，设置引脚模式、方向、输出类型等 */
#ifdef RT_USING_PIN
    extern int rt_hw_pin_init(void);
    rt_hw_pin_init();
#endif

    /* 初始化 USART 驱动 */
#ifdef RT_USING_SERIAL
    extern int rt_hw_usart_init(void);
    rt_hw_usart_init();
#endif

}

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int rt_hw_usart_init(void)
{
    /* 计算定义了几个串口，通过串口配置结构体的总大小/每个结构体的大小来计算*/
    rt_size_t obj_num = sizeof(uart_obj) / sizeof(struct stm32_uart);
    struct serial_configure config = RT_SERIAL_CONFIG_DEFAULT;
    rt_err_t result = 0;

    stm32_uart_get_dma_config();

    for (int i = 0; i < obj_num; i++)
    {
        uart_obj[i].config = &uart_config[i];
        uart_obj[i].serial.ops    = &stm32_uart_ops;
        uart_obj[i].serial.config = config;
        /* 用于注册串口设备，将串口设备与操作系统的设备管理系统连接起来，使得串口设备能够被操作系统识别和管理
        register ----  注册*/
        result = rt_hw_serial_register(&uart_obj[i].serial, uart_obj[i].config->name,
                                       RT_DEVICE_FLAG_RDWR
                                       | RT_DEVICE_FLAG_INT_RX
                                       | RT_DEVICE_FLAG_INT_TX
                                       | uart_obj[i].uart_dma_flag
                                       , NULL);
        RT_ASSERT(result == RT_EOK);
    }

    return result;
}

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3.3 rt_show_version(void)

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3.4 rt_application_init()

创建main()线程

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3.5 rt_system_timer_thread_init()

创建rt_thread_timer_entry()线程

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3.5.1rt_thread_timer_entry()

专门用于处理软件定时器的线程函数,定期检查并触发到期的定时器回调。当没有定时器超时时，当前线程会被挂起，直到下一个定时器到期为止。

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  • 它首先通过 rt_timer_list_next_timeout 获取下一个定时器的超时时间。
  • 如果没有定时器超时，它会挂起当前线程，直到有定时器超时。
  • 如果有定时器将要超时，函数会计算剩余时间，并使线程在该时间段内休眠，直到定时器超时。
  • 每次循环结束时，rt_soft_timer_check() 会检查所有的软件定时器，触发到期的定时器回调。

3.6 rt_thread_idle_init()

初始化 空闲线程,是操作系统中的一个特殊线程，它在所有其他任务都没有运行时执行。通常，空闲线程用来降低系统功耗，或者执行一些后台清理任务。

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四、宏定义函数执行顺序

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/* 负责硬件平台的初始化，如时钟配置、外设初始化等。 */
#define INIT_BOARD_EXPORT(fn)           INIT_EXPORT(fn, "1")
/* 初始化一些软件模块，可能包括设置一些内核参数、初始化操作系统调度器等 */
#define INIT_PREV_EXPORT(fn)            INIT_EXPORT(fn, "2")
/* 初始化系统中的外设，如串口、GPIO、I2C、SPI 等 */
#define INIT_DEVICE_EXPORT(fn)          INIT_EXPORT(fn, "3")
/* 包括文件系统（如 FatFS）、网络协议栈（如 lwIP）和其他应用组件的初始化 */
#define INIT_COMPONENT_EXPORT(fn)       INIT_EXPORT(fn, "4")
/* 涉及外部设备的挂载、环境配置、磁盘挂载等 */
#define INIT_ENV_EXPORT(fn)             INIT_EXPORT(fn, "5")
/* 与应用程序级别的初始化相关，如图形界面（rtgui）、应用任务初始化等 */
#define INIT_APP_EXPORT(fn)             INIT_EXPORT(fn, "6")