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RT-Thread 自动初始化机制

1、自动初始化机制简介

在系统启动流程图中，有两个函数：rt_components_board_init() 与 rt_components_init()，其后的带底色方框内部的函数表示被自动初始化的函数，其中：

1. “board init functions” 为所有通过 INIT_BOARD_EXPORT(fn) 申明的初始化函数。
2. “pre-initialization functions” 为所有通过 INIT_PREV_EXPORT(fn)申明的初始化函数。
3. “device init functions” 为所有通过 INIT_DEVICE_EXPORT(fn) 申明的初始化函数。
4. “components init functions” 为所有通过 INIT_COMPONENT_EXPORT(fn)申明的初始化函数。
5. “enviroment init functions” 为所有通过 INIT_ENV_EXPORT(fn) 申明的初始化函数。
6. “application init functions” 为所有通过 INIT_APP_EXPORT(fn)申明的初始化函数
   用来实现自动初始化功能的宏接口定义详细描述如下表所示：
   

2、自动初始化机制原理

RT-Thread 的自动初始化机制使用了自定义 RTI 符号段，将需要在启动时进行初始化的函数指针放到了该段中，形成一张初始化函数表，在系统启动过程中会遍历该表，并调用表中的函数，达到自动初始化的目的。

进入任意一个宏定义，可以查看源码中的宏定义如下：

/* board init routines will be called in board_init() function */#define INIT_BOARD_EXPORT(fn)           INIT_EXPORT(fn, "1")/* pre/device/component/env/app init routines will be called in init_thread *//* components pre-initialization (pure software initilization) */#define INIT_PREV_EXPORT(fn)            INIT_EXPORT(fn, "2")/* device initialization */#define INIT_DEVICE_EXPORT(fn)          INIT_EXPORT(fn, "3")/* components initialization (dfs, lwip, ...) */#define INIT_COMPONENT_EXPORT(fn)       INIT_EXPORT(fn, "4")/* environment initialization (mount disk, ...) */#define INIT_ENV_EXPORT(fn)             INIT_EXPORT(fn, "5")/* appliation initialization (rtgui application etc ...) */#define INIT_APP_EXPORT(fn)             INIT_EXPORT(fn, "6")

继续展开INIT_EXPORT(fn, level) 如下：

#define INIT_EXPORT(fn, level)                                                       \            RT_USED const init_fn_t __rt_init_##fn SECTION(".rti_fn." level) = fn

其中##代表连接符，把__rt_init_与fn这个形参名字链接起来，即__rt_init_fn

查看init_fn_t的定义如下：

typedef int (*init_fn_t)(void);

表示用typedef 定义了一个函数指针类型，init_fn_t _rt_init##fn SECTION(".rti_fn." level) = fn表示定义了一个函数指针变量，并初始化，把fn这个函数的地址赋给__rt_init_fn这个函数指针。

其中SECTION(".rti_fn." level)展开如下：

#define SECTION(x)                  __attribute__((section(x)))

_attribute_((section(“name”))) ：将作用的函数或数据放入指定名为"name"的输入段中。（在不同的编译器中实现的方式也有所不同。)

总结：作用就是将函数 fn 的地址赋给一个 __rt_init_fn 的指针，然后放入相应 level 的数据段中。所以函数使用自动初始化宏导出后，这些数据段中就会存储指向各个初始化函数的指针。

3、自动初始化机制过程

在程序启动后，会分别运行 rt_components_board_init() 与 rt_components_init() 函数，其中 rt_components_board_init()完成了第1段的初始化，rt_components_init()完成了2到6段的初始化。

1、第一个函数 rt_components_board_init() 的实现：

void rt_components_board_init(void){
       const init_fn_t *fn_ptr;    for (fn_ptr = &__rt_init_rti_board_start; fn_ptr < &__rt_init_rti_board_end; fn_ptr++)    {
           (*fn_ptr)();    }}

2、第二个函数 rt_components_board_init() 的实现：

void rt_components_init(void){
       const init_fn_t *fn_ptr;    for (fn_ptr = &__rt_init_rti_board_end; fn_ptr < &__rt_init_rti_end; fn_ptr ++)    {
           (*fn_ptr)();    }}

其中__rt_init_rti_board_start，__rt_init_rti_board_end，__rt_init_rti_end表示不同的区间段。

在系统中，定义了这几个空函数：rti_start、rti_board_start、rti_board_end、rti_end。划分成不同的段：0、 0.end 、 1.end 、6.end。 自定义的初始化函数就夹裹在这些段内。

static int rti_start(void){
       return 0;}INIT_EXPORT(rti_start, "0");static int rti_board_start(void){
       return 0;}INIT_EXPORT(rti_board_start, "0.end");static int rti_board_end(void){
       return 0;}INIT_EXPORT(rti_board_end, "1.end");static int rti_end(void){
       return 0;}INIT_EXPORT(rti_end, "6.end");

这几个函数的导出，加上上面 6 个初始化宏的导出，就有了这样一个表格：

查看map文件可知： 其中__rt_init_finsh_system_init 为内核shell的初始化：

int finsh_system_init(void){
       rt_err_t result = RT_EOK;    rt_thread_t tid;#ifdef FINSH_USING_SYMTAB#if defined(__CC_ARM) || defined(__CLANG_ARM)          /* ARM C Compiler */    extern const int FSymTab$$Base;    extern const int FSymTab$$Limit;    extern const int VSymTab$$Base;    extern const int VSymTab$$Limit;    finsh_system_function_init(&FSymTab$$Base, &FSymTab$$Limit);#ifndef FINSH_USING_MSH_ONLY    finsh_system_var_init(&VSymTab$$Base, &VSymTab$$Limit);#endif#elif defined (__ICCARM__) || defined(__ICCRX__)      /* for IAR Compiler */    finsh_system_function_init(__section_begin("FSymTab"),                               __section_end("FSymTab"));    finsh_system_var_init(__section_begin("VSymTab"),                          __section_end("VSymTab"));#elif defined (__GNUC__) || defined(__TI_COMPILER_VERSION__)    /* GNU GCC Compiler and TI CCS */    extern const int __fsymtab_start;    extern const int __fsymtab_end;    extern const int __vsymtab_start;    extern const int __vsymtab_end;    finsh_system_function_init(&__fsymtab_start, &__fsymtab_end);    finsh_system_var_init(&__vsymtab_start, &__vsymtab_end);#elif defined(__ADSPBLACKFIN__) /* for VisualDSP++ Compiler */    finsh_system_function_init(&__fsymtab_start, &__fsymtab_end);    finsh_system_var_init(&__vsymtab_start, &__vsymtab_end);#elif defined(_MSC_VER)    unsigned int *ptr_begin, *ptr_end;		    if(shell)    {
           rt_kprintf("finsh shell already init.\n");        return RT_EOK;    }    ptr_begin = (unsigned int *)&__fsym_begin;    ptr_begin += (sizeof(struct finsh_syscall) / sizeof(unsigned int));    while (*ptr_begin == 0) ptr_begin ++;    ptr_end = (unsigned int *) &__fsym_end;    ptr_end --;    while (*ptr_end == 0) ptr_end --;    finsh_system_function_init(ptr_begin, ptr_end);#endif#endif#ifdef RT_USING_HEAP    /* create or set shell structure */    shell = (struct finsh_shell *)rt_calloc(1, sizeof(struct finsh_shell));    if (shell == RT_NULL)    {
           rt_kprintf("no memory for shell\n");        return -1;    }    tid = rt_thread_create(FINSH_THREAD_NAME,                           finsh_thread_entry, RT_NULL,                           FINSH_THREAD_STACK_SIZE, FINSH_THREAD_PRIORITY, 10);#else    shell = &_shell;    tid = &finsh_thread;    result = rt_thread_init(&finsh_thread,                            FINSH_THREAD_NAME,                            finsh_thread_entry, RT_NULL,                            &finsh_thread_stack[0], sizeof(finsh_thread_stack),                            FINSH_THREAD_PRIORITY, 10);#endif /* RT_USING_HEAP */    rt_sem_init(&(shell->rx_sem), "shrx", 0, 0);    finsh_set_prompt_mode(1);    if (tid != NULL && result == RT_EOK)        rt_thread_startup(tid);    return 0;}INIT_APP_EXPORT(finsh_system_init);

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