nuttx系统编译配置及启动流程

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文中使用的是nuttx-7.17

Nuttx系统编译（主要针对arm体系结构 ）：

编译离不开工具链，而arm工具链是在各体系结构下的Toolchain.defs文件中定义的，arm7/9在nuttx\arch\arm\src\arm文件中，Cortex-M3/M4/M7在nuttx\arch\arm\src\armv7-m文件中，Cortex-M0在nuttx\arch\arm\src\armv6-m文件中。

而编译器选择相关的配置在nuttx\configs\xxx\nsh目录的defconfig文件中定义，同时这个文件会被重命名为.config和该目录下的Make.defs、setenv.sh文件一起复制到根目录下。这一步可以通过在nuttx\tool中执行 ./configure.sh  /来完成，其中就是nuttx\configs中的目录名，而是包含上述三个文件的目录。

CONFIG_HOST_LINUX=y 定义主机环境

CONFIG_ARCH_ARM=y  定义开发板架构

CONFIG_ARCH_CHIP_STM32=y  定义芯片厂商

CONFIG_ARCH_CORTEXM3=y           定义芯片内核

CONFIG_ARCH_FAMILY="armv7-m"  定义芯片的体系结构

CONFIG_ARM_TOOLCHAIN_GNU=y

CONFIG_ARMXXX_TOOLCHAIN?_XXX定义使用的工具链：

             CONFIG_ARMV7M_TOOLCHAIN_BUILDROOT=y      : NuttX buildroot under Linux or Cygwin (default)

             CONFIG_ARMV7M_TOOLCHAIN_GNU_EABIL=y      : Generic GCC ARM EABI toolchain for Linux

             CONFIG_ARMV7M_TOOLCHAIN_GNU_EABIW=y      : Generic GCC ARM EABI toolchain for Windows

以上这些宏定义都辅助Toolchain.defs文件来判断具体使用的交叉工具链。
总之，开始编译前nuttx\configs\xxx\nsh目录中Make.defs、setenv.sh文件被复制到根目录下。
    setenv.sh文件会将编译工具目录加到系统环境变量中。
    Make.defs指定了编译相关的选项，同时也指定了链接脚本的路径，该脚本的主要目的是指定了如何把输入文件中的节（sections）映射到输出文件中，并控制输出文件的存储布局。这里的输出文件可以认为就是bin文件。
    deconfig会重命名为.config文件复制到根目录，编译过程中会根据该文件自动生成nuttx\include\nuttx目录中的config.h文件，该文件中定义了各种宏是系统编译的基础。

NuttX 启动流程

本文以stm32的cm3内核为例介绍，cortex－m3内核在上电后，首先会把中断向量表中偏移地址0处的值赋给SP指针，然后把偏移地址04地址(即Reset vector)的值赋给PC进入该函数开始执行。这里用到偏移地址是因为CM3的中断向量表基址是可以通过NVIC中的一个寄存器，称为“向量表偏移寄存器”(0xE000_ED08)来配置的。

要追踪系统的启动流程就必须知道程序的入口，而要知道程序入口只要找到链接脚本就可以，链接脚本目录是通过Make.defs中的变量ARCHSCRIPT指定的即在目录nuttx\configs\XXX\scripts中，

.text : {
_stext = ABSOLUTE(.);
*(.vectors)
*(.text .text.*)
*(.fixup)
*(.gnu.warning)
*(.rodata .rodata.*)
*(.gnu.linkonce.t.*)
*(.glue_7)
*(.glue_7t)
*(.got)
*(.gcc_except_table)
*(.gnu.linkonce.r.*)
_etext = ABSOLUTE(.);
} > flash

    对于CM3核该文件首先加载的是*(.vectors)，即中断向量表。该向量表是选择位于nuttx\arch\arm\src\stm32\gnu目录中的stm32_vectors.S中，还是nuttx\arch\arm\src\目录中的up_vectors.c中，这个需要查看nuttx-7.17\arch\arm\src\stm32目录中的Make.defs文件

ifeq ($(CONFIG_ARMV7M_CMNVECTOR),y)
HEAD_ASRC =
else
HEAD_ASRC = stm32_vectors.S
endif

CMN_UASRCS =
CMN_UCSRCS =

CMN_ASRCS  = up_saveusercontext.S up_fullcontextrestore.S up_switchcontext.S
CMN_ASRCS += up_testset.S vfork.S

CMN_CSRCS  = up_assert.c up_blocktask.c up_copyfullstate.c
CMN_CSRCS += up_createstack.c up_mdelay.c up_udelay.c up_exit.c
CMN_CSRCS += up_initialize.c up_initialstate.c up_interruptcontext.c
CMN_CSRCS += up_memfault.c up_modifyreg8.c up_modifyreg16.c up_modifyreg32.c
CMN_CSRCS += up_releasepending.c up_releasestack.c up_reprioritizertr.c
CMN_CSRCS += up_schedulesigaction.c up_sigdeliver.c up_stackframe.c
CMN_CSRCS += up_systemreset.c up_unblocktask.c up_usestack.c up_doirq.c
CMN_CSRCS += up_hardfault.c up_svcall.c up_vfork.c

ifeq ($(CONFIG_ARMV7M_STACKCHECK),y)
CMN_CSRCS += up_stackcheck.c
endif

ifeq ($(CONFIG_ARMV7M_CMNVECTOR),y)
ifeq ($(CONFIG_ARMV7M_LAZYFPU),y)
CMN_ASRCS += up_lazyexception.S
else
CMN_ASRCS += up_exception.S
endif
CMN_CSRCS += up_vectors.c
endif

通过该文件可以知道如果在.config文件中没有配置CONFIG_ARMV7M_CMNVECTOR宏就会选择stm32_vectors.S，否则选择up_vectors.c，不论如何配置0x04地址对应的__start函数位于nuttx-7.17\arch\arm\src\stm32目录的stm32_start.c文件中

void __start(void)
{
  const uint32_t *src;
  uint32_t *dest;

#ifdef CONFIG_ARMV7M_STACKCHECK
  /* Set the stack limit before we attempt to call any functions */

  __asm__ volatile ("sub r10, sp, %0" : : "r" (CONFIG_IDLETHREAD_STACKSIZE - 64) : );
#endif

  /* Configure the UART so that we can get debug output as soon as possible */

  stm32_clockconfig();
  stm32_fpuconfig();
  stm32_lowsetup();
  stm32_gpioinit();
  showprogress('A');

  /* Clear .bss. We'll do this inline (vs. calling memset) just to be
   * certain that there are no issues with the state of global variables.
   */

  for (dest = _START_BSS; dest < _END_BSS; )
    {
      *dest++ = 0;
    }

  showprogress('B');

  /* Move the initialized data section from his temporary holding spot in
   * FLASH into the correct place in SRAM. The correct place in SRAM is
   * give by _sdata and _edata. The temporary location is in FLASH at the
   * end of all of the other read-only data (.text, .rodata) at _eronly.
   */

  for (src = _DATA_INIT, dest = _START_DATA; dest < _END_DATA; )
    {
      *dest++ = *src++;
    }

  showprogress('C');

#ifdef CONFIG_ARMV7M_ITMSYSLOG
  /* Perform ARMv7-M ITM SYSLOG initialization */

  itm_syslog_initialize();
#endif

  /* Perform early serial initialization */

#ifdef USE_EARLYSERIALINIT
  up_earlyserialinit();
#endif
  showprogress('D');

  /* For the case of the separate user-/kernel-space build, perform whatever
   * platform specific initialization of the user memory is required.
   * Normally this just means initializing the user space .data and .bss
   * segments.
   */

#ifdef CONFIG_BUILD_PROTECTED
  stm32_userspace();
  showprogress('E');
#endif

  /* Initialize onboard resources */

  stm32_boardinitialize();
  showprogress('F');

  /* Then start NuttX */

  showprogress('\r');
  showprogress('\n');

#ifdef CONFIG_STACK_COLORATION
  /* Set the IDLE stack to the coloration value and jump into os_start() */

  go_os_start((FAR void *)&_ebss, CONFIG_IDLETHREAD_STACKSIZE);
#else
  /* Call os_start() */

  os_start();

  /* Shoulnd't get here */

  for (; ; );
#endif
}

完成一系列初始化后调用nuttx\sched\init目录os_start.c中的os_start()函数，进入nutxx内核初始化和启动过程中。