电源管理入门-关机重启基础知识详解

第第页电源管理入门-关机重启基础知识详解当我们接触（电源管理）的时候，最简单的流程就是

关机重启

，但是仔细分析其涉及的所有源代码就会发现，关机重启虽然简单，但是“

麻雀虽小，五脏俱全

”，涉及到的软件模块非常的多，涉及的流程：（Linux）应用（busybox）-》Linux内核-》BL31-》SCP-》（PMIC）/CRU等（硬件）。所以是一个入门学习，特别是还没接触过Linux内核代码的好机会，下面进入代码的海洋遨游，

超级干货

！

1.关机重启软件流程框图

在Linux系统上的处理分为**用户态**空间、**内核**空间、**ATF**、**SCP**四个阶段（ATF是（ARM）独有的，SCP在复杂SoC上才有应用）来处理：

BL31中smc异常触发流程图

执行SMC指令后会触发异常，进入ATF的BL31中继续执行：

在Linux侧调用smc异常之后，会根据中断向量表触发cpu的同步异常sync_exception_aarch64/32

然后跳转执行到handle_sync_exception->smc_handler64/32中

根据_RT_SVC_DESCS_START_+RT_SVC_DESC_HANDLE的位置，跳转执行rt_svc_desc_t结构体保存的服务std_svc_smc_handler

执行psci相关处理，找到psci_system_off和psci_system_rese处理函数。ATF直接处理如果是关机就执行halt指令，重启则通过设置gpio，或者转送给SCP处理。

最后跳转到el3_exit返回Linux侧。

SMC异常触发执行流程：

(32*4)

//这个.应该是当前位置-段的开头地址如果大于32条指令

.error"Vectorexceeds

32instructions"

//向量超过32条指令

.endif4.3

runtime服务程序初始化

bl31_entrypoint入口向下执行首先是bl31_setup，然后是bl31_main

void

bl31_setup(u_register_targ0,u_register_targ1,u_register_targ2,

u_register_targ3)

{

/*Pe（rf）ormearly

platform-specificsetup*/

bl31_early_platform_setup2(arg0,arg1,arg2,arg3);

/*Performlate

platform-specificsetup*/

bl31_plat_arch_setup();bl31_main（）函数：

void

bl31_main(void)

{

NOTICE("BL31:%s",

version_string);

NOTICE("BL31:%s",

build_message);

bl31_platform_setup();

//通用和安全（时钟）初始化，其他（芯片）相关功能初始化

bl31_lib_init();

//空函数

INFO("BL31:Initializing

runtimeservices");

runtime_svc_init();

//重点下面展开分析

if(bl32_init){

INFO("BL31:

InitializingBL32");

(*bl32_init)();

}

bl31_prepare_next_image_entry();

//加载下一阶段的入口地址

console_flush();

//控制台刷新

bl31_plat_runtime_setup();

//空函数

}runtime_svc_init（）函数

//注册smc指令相关的服务

voidruntime_svc_init(void)

{

intrc=0;

unsignedintindex,start_idx,

end_idx;

/*Assertthenumberof

descriptorsdetectedarelessthan（maxim）umindices*/

//这句话表明

RT_SVC_DECS_NUM时当前加载的服务数量

assert((RT_SVC_DESCS_END>=

RT_SVC_DESCS_START)

if(RT_SVC_DECS_NUM==0)

//如果没有服务要注册

return;

（mems）et(rt_svc_descs_indices,

-1,sizeof(rt_svc_descs_indices));//初始化rt_svc_descs_indices

rt_svc_descs=(rt_svc_desc_t

*)RT_SVC_DESCS_START;//建立一个注册表结构体

for(index=0;indexinit)

{

//该服务是否需要初始化

rc=

service->init();

//进行初始化

if(rc){

//初始化是否成功

ERROR("Errorinitializingruntimeservice%s",

service->name);

continue;

}

}

start_idx=

get_unique_oen(rt_svc_descs[index].start_oen,

service->call_type);

//八位的id号

assert(start_idxcall_type);

//八位的id号

assert(end_idx（RAM）

#else

ro.:{

__RO_START__=.;

*bl31_entrypoint.o(.text*)

*(SORT_BY_ALIGNMENT(.text*))

*(SORT_BY_ALIGNMENT(.rodata*))

RODATA_COMMON在include/common/bl_common.ld.h中

#define

RODATA_COMMON

RT_SVC_DESCS

FCONF_POPULATOR

PMF_SVC_DESCS

PARSER_LIB_DESCS

CPU_OPS

GOT

BASE_XLAT_TABLE_RO

EL3_LP_DESCS

#defineRT_SVC_DESCS

.=ALIGN(STRUCT_ALIGN);

__RT_SVC_DESCS_START__=

.;

KEEP(*(rt_svc_descs))

__RT_SVC_DESCS_END__=.;rt_svc_descs段存放的内容是通过DECLARE_RT_SVC宏来定义的：

//其中__setion("rt_svc_descs")的意思就是注册到rt_svc_descs段中

#define

DECLARE_RT_SVC(_name,_start,_end,_type,

_setup,_smch)

staticconstrt_svc_desc_t

__svc_desc_##_name

__section("rt_svc_descs")__used={

.start_oen=

(_start),

.end_oen=

(_end),

.call_type=

(_type),

.name=#_name,

.init=

(_setup),

.handle=

(_smch)

}例如在services/std_svc/std_svc_setup.c中

/*

RegisterStandardServiceCallsasruntimeservice*/

DECLARE_RT_SVC(

std_svc,

OEN_STD_START,

OEN_STD_END,

SMC_TYPE_FAST,

std_svc_setup,

std_svc_smc_handler

);

#defineOEN_STD_START

U(4)

/*StandardService

Calls*/

#defineOEN_STD_END

U(4)

#defineSMC_TYPE_FAST

UL(1)

#defineSMC_TYPE_YIELD

UL(0)staticconstrt_svc_desc_t__svc_desc_std_svc服务。其服务id为SMC_TYPE_FASTinit()会执行std_svc_setup（）函数

->psci_setup((constpsci_lib_args_t*)svc_arg)

(void)plat_setup_psci_ops((uintptr_t)lib_args->mailbox_ep,

plat_setup_psci_ops（）的定义根据平台，我们使用的是qemu，对应plat/qemu/qemu_sbsa/sbsa_pm.c文件中：

*psci_ops=

static

constplat_psci_ops_tplat_qemu_psci_pm_ops={

.cpu_standby=

qemu_cpu_standby,

.pwr_domain_on=

qemu_pwr_domain_on,

.pwr_domain_off=

qemu_pwr_domain_off,

.pwr_domain_pwr_down_wfi=

qemu_pwr_domain_pwr_down_wfi,

.pwr_domain_suspend=qemu_pwr_domain_suspend,

.pwr_domain_on_finish=

qemu_pwr_domain_on_finish,

.pwr_domain_suspend_finish=

qemu_pwr_domain_suspend_finish,

.system_off=qemu_system_off,

.system_reset=

qemu_system_reset,

.validate_power_state=

qemu_validate_power_state

};

4.4SMC异常处理入口分析

SMC命令执行后，CPU会根据异常向量表找到sync_exception_aarch64的入口

会执行handle_sync_exception，在bl31/aarch64/runtime_exceptions.S中

/*

*Thismacrohandles

Synchronousexceptions.

*OnlySMCexceptionsare

supported.

*

*/

.macro

handle_sync_exception

#ifENABLE_RUNTIME_INSTRUMENTATION

/*

*Readthetimestampvalueand

storeitinper-cpudata.Thevalue

*willbeextractedfrom

per-cpudatabytheClevelSMChandlerand

*savedtothePMFtimestamp

region.

*///存放时间戳

mrs

x30,cntpct_el0

str

x29,[sp,#CTX_GPREGS_OFFSET+

CTX_GPREG_X29]

mrs

x29,tpidr_el3

str

x30,[x29,#CPU_DATA_PMF_TS0_OFFSET]

ldr

x29,[sp,#CTX_GPREGS_OFFSET+

CTX_GPREG_X29]

#endif

mrs

x30,esr_el3

//将esr_el3存入x30

//#defineESR_EC_SHIFTU(26)

#defineESR_EC_LENGTHU(6)

//相当于保留x30的bit[31-26]并将这几位提到bit[6-0]

ubfx

x30,x30,#ESR_EC_SHIFT,#ESR_EC_LENGTH

/*HandleSMCexceptions

separatelyfromothersynchronousexceptions*/

cmp

x30,#EC_AARCH32_SMC

b.eq

smc_handler32

cmp

x30,#EC_AARCH64_SMC

b.eq

sync_handler64

cmp

x30,#EC_AARCH64_SYS

b.eq

sync_handler64

/*Synchronousexceptionsother

thantheaboveareassumedtobeEA*/

ldr

x30,[sp,#CTX_GPREGS_OFFSET+

CTX_GPREG_LR]

b

enter_lower_el_sync_ea

.endm三种跳转选项其中smc_handler32/64能够正确触发异常，report_unhand（led）_exception则是错误的流程

#define

EC_AARCH32_SMC

U(0x13)

#defineEC_AARCH64_SVC

U(0x15)

#defineEC_AARCH64_HVC

U(0x16)

#defineEC_AARCH64_SMC

U(0x17)x30里面存储的是esr_el3的26-32位，里面是什么判断了smc64

当前平台架构是aarch64的，看一下sync_handler64这个处理，在bl31/aarch64/runtime_exceptions.S中

/*Loaddescriptorindexfromarray

ofindices*/

//在runtime_svc_init()中会将所有的sectionrt_svc_descs段放入rt_svc_descs_indices数组，

//这里获取该数组地址

adrp

x14,rt_svc_descs_indices

add

x14,x14,rt_svc_descs_indices

ldrb

w15,[x14,x16]//找到rt_svc在rt_svc_descs_indices数组中的index

/*

*Getthedescriptorusingthe

index

*x11=(base+off),w15=

index这个index就是rt_svc_descs结构体数组下标

*

*handler=(base+off)+

(index

•bit31决定是fastcall，还是stdcall(yield对应的就是stdcall)

•bit30表示是以32位传参，还是以64位传参，注意我们看了optee在linux的driver，都是以32位方式

•bit29:24决定服务的类型

•bit23:16reserved

•bit15:0每种call类型下，表示range

这个地方值为4，

/*

RegisterStandardServiceCallsasruntimeservice*/

DECLARE_RT_SVC(

std_svc,

OEN_STD_START,

OEN_STD_END,

SMC_TYPE_FAST,

std_svc_setup,

std_svc_smc_handler

);

#defineOEN_STD_START

U(4)

/*StandardServiceCalls*/

#defineOEN_STD_END

U(4)

系统启动的时候会把index信息存入到rt_svc_descs_indices里面，根据4取出来就可以了。

start_idx

=(uint8_t)get_unique_oen(service->start_oen,service->call_type);

end_idx=

(uint8_t)get_unique_oen(service->end_oen,service->call_type);

assert(start_idxsystem_off!=NULL);

/*NotifytheSecurePayload

Dispatcher*/

if((psci_spd_pm!=NULL)

}

console_flush();

/*Calltheplatformspecific

hook*/

psci_plat_pm_ops->system_off();

/*Thisfunctiondoesnot

return.Weshouldnevergethere*/

}psci_print_power_domain_map()的打印再和设备重启时的日志进行对比，发现是一致的。

4.5

硬件平台相关处理

在qemu平台上的实现如下：

psci_plat_pm_ops系统初始化的时候会赋值