RT-Thread 自动初始化机制

自动初始化机制是指初始化函数不需要被显式调用,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。

例如在串口驱动中调用一个宏定义告知系统初始化需要调用的函数,代码如下:

int rt_hw_usart_init(void)  /* 串口初始化函数 */
{
     ... ...
     /* 注册串口 1 设备 */
     rt_hw_serial_register(&serial1, "uart1",
                        RT_DEVICE_FLAG_RDWR | RT_DEVICE_FLAG_INT_RX,
                        uart);
     return 0;
}
INIT_BOARD_EXPORT(rt_hw_usart_init);    /* 使用组件自动初始化机制 */

示例代码最后的 INIT_BOARD_EXPORT(rt_hw_usart_init) 表示使用自动初始化功能,按照这种方式,rt_hw_usart_init() 函数就会被系统自动调用,那么它是在哪里被调用的呢?

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。

rt_components_board_init() 函数执行的比较早,主要初始化相关硬件环境,执行这个函数时将会遍历通过 INIT_BOARD_EXPORT(fn) 申明的初始化函数表,并调用各个函数。

rt_components_init() 函数会在操作系统运行起来之后创建的 main 线程里被调用执行,这个时候硬件环境和操作系统已经初始化完成,可以执行应用相关代码。rt_components_init() 函数会遍历通过剩下的其他几个宏申明的初始化函数表。

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。

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:

初始化顺序 宏接口 描述
1 INIT_BOARD_EXPORT(fn) 非常早期的初始化,此时调度器还未启动
2 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
3 INIT_DEVICE_EXPORT(fn) 外设驱动初始化相关,比如网卡设备
4 INIT_COMPONENT_EXPORT(fn) 组件初始化,比如文件系统或者 LWIP
5 INIT_ENV_EXPORT(fn) 系统环境初始化,比如挂载文件系统
6 INIT_APP_EXPORT(fn) 应用初始化,比如 GUI 应用

初始化函数主动通过这些宏接口进行申明,如 INIT_BOARD_EXPORT(rt_hw_usart_init),链接器会自动收集所有被申明的初始化函数,放到 RTI 符号段中,该符号段位于内存分布的 RO 段中,该 RTI 符号段中的所有函数在系统初始化时会被自动调用。

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