RTThread-Nano学习二-RT-Thread启动流程

一、简介

        上一章，我们已经了解了如何通过MDK来移植RTT，不熟悉的可以看如下链接：RTThread-Nano学习一-基于MDK移植-CSDN博客本章我们就来继续了解一下，RTT的启动流程。        

二、启动流程

        官方给了一幅非常清晰的启动流程图，可以看下：

        使用 MDK来开发的芯片，大部分都是从startip_XXX.s开始。

        程序在这里开始启动，这里本来是要调用main函数的，但是RTT添加了$Sub$$main函数。该功能是MDK特有的，可以在main函数之前补充一些其他函数。最后通过$Super$$main来调用真正的main函数。

        全局搜索一下$Sub$$main函数。

        可以看到在components.c中找到了$Sub$$main。该函数调用了rtthread_startup。在进入看一下。

        可以看到，这里面调用了一堆函数，这里用中文备注一下这些函数。

int rtthread_startup(void)
{/* 关闭系统中断 */rt_hw_interrupt_disable();/* 板级初始化：需在该函数内部进行系统堆的初始化 */rt_hw_board_init();/* 打印 RT-Thread 版本信息 */rt_show_version();/* 定时器初始化 */rt_system_timer_init();/* 调度器初始化 */rt_system_scheduler_init();/* 由此创建一个用户 main 线程 */rt_application_init();/* 定时器线程初始化 */rt_system_timer_thread_init();/* 空闲线程初始化 */rt_thread_idle_init();/* 启动调度器 */rt_system_scheduler_start();/* 不会执行至此 */return 0;
}

        需要注意的是，很多文件是只读属性，开发者只能看，无法修改。只有board.c和rtconfig,h两个文件是可以修改的。

        可以看到，在关闭中断后，首先运行的就是rt_hw_board_init()函数。这个函数是不是看着有点眼熟？没错，这个函数就是在移植系统是要操作的函数，在该函数中，必须要给系统提供底层节拍。

        在看一下rt_application_init()函数。

        该函数创建了main线程，但是没有运行。看一下这个main线程。

        在这里，找到了$Super$$main函数。

        那什么时候调用main线程呢？

        再看rt_system_scheduler_start()函数。

        这里之后，就跳转到我们自己的main函数中开始执行。

        那总结一下， rtthread_startup()函数总体可以分为4个部分。

        （1）初始化与系统相关的硬件。（rt_hw_board_init）

        （2）初始化系统内核对象，例如定时器、调度器、信号量（rt_system_timer_init、rt_system_scheduler_init）

        （3）创建main线程。（rt_application_init）

        （4）初始化定时器线程、空闲线程，并启动调度器（rt_system_timer_thread_init、rt_thread_idle_init、rt_system_scheduler_start）。

        注： 创建的线程在rt_thread_startup()执行后，并不会立马执行，他们会处于就绪状态等待系统调度，直到rt_system_scheduler_start调度器被调用后，才会开始执行。在启动调度器后，系统会转入第一个线程开始执行，根据调度规则，选择的是就绪队列中优先级最高的线程。

三、自动初始化机制

        RTT提供了一种自动初始化机制，来满足用户在对外设初始化时的运行顺序的需求。

        自动初始化机制是指初始化函数不需要被显性调用，只需要在函数定义处通过宏定义的方式进行申明，就会在系统启动过程中被执行。

        该机制主要涉及以下宏定义

INIT_BOARD_EXPORT(fn)	非常早期的初始化，此时调度器还未启动
INIT_PREV_EXPORT(fn)	主要是用于纯软件的初始化、没有太多依赖的函数
INIT_DEVICE_EXPORT(fn)	外设驱动初始化相关，比如网卡设备
INIT_COMPONENT_EXPORT(fn)	组件初始化，比如文件系统或者 LWIP
INIT_ENV_EXPORT(fn)	系统环境初始化，比如挂载文件系统
INIT_APP_EXPORT(fn)	应用初始化，比如 GUI 应用

        那这些定义是在哪里执行呢？

        执行位置对应如下：

宏定义	执行位置
INIT_BOARD_EXPORT(fn)	board init functions
INIT_PREV_EXPORT(fn)	pre-initialization functions
INIT_DEVICE_EXPORT(fn)	device init functions
INIT_COMPONENT_EXPORT(fn)	components init functions
INIT_ENV_EXPORT(fn)	enviroment init functions
INIT_APP_EXPORT(fn)	application init functions

        这里以实际的例子来演示一下：

        在rt_components_board_init()函数前后各加一行打印。main函数如下

        打印结果：

        可以看到，main函数在最后才调用，并且sys_init最后被调用。

        接下来，使用INIT_BOARD_EXPORT函数，将sys_init的执行提前。

        可以看到，sys_init已经出现在了rt_components_board_init中，与官方图对应。

        可能会有人问，这么做的意义是什么？

        上面已经介绍过了，最后执行main，实际上是创建了一个main任务，既然是任务，那就一定会有栈的分配，查看一下main任务的栈是多少。

        可以看到，main线程的栈大小是256。

        如果程序要初始化的东西不多，那确实可以把sys_init放在main任务中执行。但是如果系统初始化的东西很多，如果都放在main任务中执行，那么很有可能会造成main任务的栈溢出，导致整个程序崩溃。所以，如果要初始化的东西比较多，且种类很多的时候，就可以通过自动初始化的方式，来在不同的位置进行外设的初始化。