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esp32_boot [2019/12/12 11:50] |
esp32_boot [2022/08/29 09:14] (当前版本) |
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+ | ====小贴士==== | ||
+ | 1. ESP32内部有一部分ROM,存放着第一级引导程序。这个做法和很多处理器一致。 | ||
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+ | ====启动流程==== | ||
+ | 1. ROM中的第一级引导加载程序将闪存偏移0x1000的第二级引导加载程序(4K偏移,bootloader.bin)加载到RAM(IRAM和DRAM)。 | ||
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+ | 2. 第二级引导程序从闪存加载分区表和主应用程序映像(64K偏移,hello-world.bin)。 主应用程序包含RAM段和通过闪存缓存映射的只读段。 | ||
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+ | 3. 主应用程序图像执行。 此时可以启动第二个CPU和RTOS调度程序。 | ||
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+ | ==第一阶段(芯片内部ROM自动完成)== | ||
+ | ESP32内有两个对称的CPU,分别叫PRO CPU和APP CPU,芯片上电复位后,PRO CPU将立即开始运行,执行复位向量代码,而APP CPU保持复位。启动过程中,PRO CPU执行所有初始化。复位向量始终位于ESP32芯片掩码ROM中的地址0x40000400,不能修改。 | ||
+ | |||
+ | 复位向量代码通过检查GPIO_STRAP_REG寄存器(与Bootstrap引脚有关)来确定引导模式。 | ||
+ | |||
+ | GPIO_STRAP_REG[5: | ||
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+ | 还记得之前教程里的BOOTSTRAP图么,就是这么回事。 | ||
+ | {{ : | ||
+ | |||
+ | 如果是正常启动模式,则加载0x1000(4K)偏移的bootloader,而如果是下载模式,那么就进入串口下载状态。 | ||
+ | |||
+ | ==第二阶段(SPI FLASH中4K偏移存放的Bootloader)== | ||
+ | |||
+ | 在ESP-IDF中,闪存中位于0x1000位置的二进制映像是bootloader,源码在esp-idf/ | ||
+ | |||
+ | Bootloader会读取偏移0x8000处的分区表找到Factory数据和OTA分区,并根据在OTA信息分区中找到的数据来决定哪一个进行引导。 | ||
+ | |||
+ | 简单看一下bootloader中的关键代码 | ||
+ | <code c> | ||
+ | void bootloader_main() | ||
+ | { | ||
+ | /* 必要的外设配置 */ | ||
+ | clock_configure(); | ||
+ | uart_console_configure(); | ||
+ | wdt_reset_check(); | ||
+ | ESP_LOGI(TAG, | ||
+ | /* 关闭看门狗 */ | ||
+ | REG_CLR_BIT( RTC_CNTL_WDTCONFIG0_REG, | ||
+ | REG_CLR_BIT( TIMG_WDTCONFIG0_REG(0), | ||
+ | /* 打印FLASH信息 */ | ||
+ | print_flash_info(& | ||
+ | /* 读取分区表 */ | ||
+ | if (!load_partition_table(& | ||
+ | ESP_LOGE(TAG, | ||
+ | return; | ||
+ | } | ||
+ | /* 加载分区表中的APP数据 */ | ||
+ | esp_image_metadata_t image_data; | ||
+ | if (!load_boot_image(& | ||
+ | return; | ||
+ | } | ||
+ | /* 将加载的段复制到RAM,为映射段设置高速缓存,并启动应用程序 */ | ||
+ | unpack_load_app(& | ||
+ | } | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | ==应用程序阶段(运行64K偏移地址存放的hello-world.bin)== | ||
+ | |||
+ | 在这之前ESP32还通过PRO CPU运行,而APP CPU处于复位状态。PRO CPU运行到了components/ | ||
+ | |||
+ | 当PRO CPU在start_cpu0功能中进行初始化时,APP CPU在start_cpu1功能中旋转,等待在PRO CPU上启动调度程序。一旦在PRO CPU上启动了调度程序,APP CPU上的代码也启动了调度程序。 | ||
+ | |||
+ | 到这里基本上清楚了,从一上电到FreeRTOS调度,都是PRO CPU在运行,最后把APP CPU的环境准备好后,让APP CPU也参与调度,这就是双核的好处。比如20个任务,如果仅有1个CPU,那么它要处理20个任务。如果两个CPU,那每个CPU仅处理10个任务即可。 | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ==完整的启动LOG(可以从源码中对照打印内容来分析这份log)== | ||
+ | |||
+ | <code bash> | ||
+ | ets Jun 8 2016 00:22:57 | ||
+ | rst:0x1 (POWERON_RESET), | ||
+ | ets Jun 8 2016 00:22:57 | ||
+ | rst:0x10 (RTCWDT_RTC_RESET), | ||
+ | configsip: 0, SPIWP:0xee | ||
+ | clk_drv: | ||
+ | mode:DIO, clock div:2 | ||
+ | load: | ||
+ | load: | ||
+ | load: | ||
+ | load: | ||
+ | entry 0x40078f24 | ||
+ | I (45) boot: ESP-IDF v3.0-dev-265-g969f1bb9 2nd stage bootloader | ||
+ | I (45) boot: compile time 16:21:50 | ||
+ | I (78) boot: Enabling RNG early entropy source... | ||
+ | I (78) boot: SPI Speed : 40MHz | ||
+ | I (78) boot: SPI Mode : DIO | ||
+ | I (88) boot: SPI Flash Size : 16MB | ||
+ | I (101) boot: Partition Table: | ||
+ | I (112) boot: ## Label Usage Type ST Offset | ||
+ | I (135) boot: 0 nvs WiFi data 01 02 00009000 00006000 | ||
+ | I (158) boot: 1 phy_init | ||
+ | I (182) boot: 2 factory | ||
+ | I (205) boot: End of partition table | ||
+ | I (218) esp_image: segment 0: paddr=0x00010020 vaddr=0x3f400020 size=0x077b0 ( 30640) map | ||
+ | I (279) esp_image: segment 1: paddr=0x000177d8 vaddr=0x3ffb0000 size=0x02d84 ( 11652) load | ||
+ | I (293) esp_image: segment 2: paddr=0x0001a564 vaddr=0x40080000 size=0x00400 ( 1024) load | ||
+ | 0x40080000: _iram_start at ??:? | ||
+ | |||
+ | I (302) esp_image: segment 3: paddr=0x0001a96c vaddr=0x40080400 size=0x056a4 ( 22180) load | ||
+ | I (356) esp_image: segment 4: paddr=0x00020018 vaddr=0x400d0018 size=0x263a8 (156584) map | ||
+ | 0x400d0018: _flash_cache_start at ??:? | ||
+ | |||
+ | I (524) esp_image: segment 5: paddr=0x000463c8 vaddr=0x40085aa4 size=0x0d234 ( 53812) load | ||
+ | 0x40085aa4: prvProcessTimerOrBlockTask at / | ||
+ | |||
+ | I (593) esp_image: segment 6: paddr=0x00053604 vaddr=0x400c0000 size=0x00000 ( 0) load | ||
+ | I (627) boot: Loaded app from partition at offset 0x10000 | ||
+ | I (628) boot: Disabling RNG early entropy source... | ||
+ | I (629) cpu_start: Pro cpu up. | ||
+ | I (640) cpu_start: Starting app cpu, entry point is 0x40080dec | ||
+ | 0x40080dec: call_start_cpu1 at / | ||
+ | |||
+ | I (0) cpu_start: App cpu up. | ||
+ | I (673) heap_init: Initializing. RAM available for dynamic allocation: | ||
+ | I (693) heap_init: At 3FFAE2A0 len 00001D60 (7 KiB): DRAM | ||
+ | I (712) heap_init: At 3FFB66C0 len 00029940 (166 KiB): DRAM | ||
+ | I (731) heap_init: At 3FFE0440 len 00003BC0 (14 KiB): D/IRAM | ||
+ | I (751) heap_init: At 3FFE4350 len 0001BCB0 (111 KiB): D/IRAM | ||
+ | I (770) heap_init: At 40092CD8 len 0000D328 (52 KiB): IRAM | ||
+ | I (790) cpu_start: Pro cpu start user code | ||
+ | I (848) cpu_start: Starting scheduler on PRO CPU. | ||
+ | I (191) cpu_start: Starting scheduler on APP CPU. | ||
+ | Hello world! | ||
+ | This is ESP32 chip with 2 CPU cores, WiFi/ | ||
+ | Restarting in 10 seconds... | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ==扩展参考== | ||
+ | |||
+ | http:// |