高通SDX12平台启动流程梳理

1. 高通平台CPU类型介绍

通常我们所说的CPU如高通平台MSM8998、苹果A12，华为海思平台（麒麟980、990）等，这些我们虽然叫CPU，但并不是只有一个CPU，实际上是一个芯片组，在芯片组内部有很多CPU 协同工作的。不同处理器的子系统有：
图1 X12芯片组

图2 其他芯片组

1.1 APSS (Applications Processor Subsystem)

APSS是我们常说的主CPU处理器，比如 ARM Cortex-A7，主频可达1.28GHz，它的启动地址是 0x00100000 （1 M）。

1.2 RPM (Resource Power Manager)

RPM主要负责电源管理相关的事务，比如ARM Cortex-M3，主频可达300MHz，它的启动地址是0x002000000 (2 M)。

1.3 MPSS /Modem(Modem peripheral subsystem)

主要负责通迅相关业务的处理，比如打电话、发短信、数据业务等。如Modem Qualcomm Hexagon DSP6，主频可达1GHz，启动地址可自定义配置。

1.4 WCNSS (Wireless connectivity subsystem )

主要负责wifi，bt 等无线相关的事宜。如ARM9, 启动地址为 0x0 或者 0xFFFF0000 ,或自定义配置。

1.5 LPASS (Low-power audio subsystem)

主要负责低功耗相关的处理，最初是audio 处理算法等，后面慢慢地新增了很多功能。如LPASS Hexagon，启动地址可自定义配置。

2. 高通启动过程介绍

在高通平台中，有很多镜像，其启动顺序，保存位置，及各个的功能均是不一样的。

2.1 APPS PBL ( Application Process Primary Boot Loader )

APPS PBL是芯片厂商固化的应用程序，高通芯片出厂自带刷入的，用户或者开发者无法操件它。当芯片复位的时候，芯片会执行内部ROM固化的PBL，PBL执行的目的就是加载SBL并运行。这段程序，我们无法看到其内部代码。

主要作用是：

（1）启动设备和接口检测，支持紧急模式下载；

上电时自启动，通过查询对应的BootOption GPIO状态或者fuse，知道当前硬件的启动方式（比如，是通过 USB 来启动，还是通过Flash eMMC/NAND来启动）。USB 启动的话，如果拿电脑举例，就是我们的 USB 启动盘。在高通中，当检测到要从USB 启动，或者当前Flash eMMC/NAND中是没有镜像时，当前高通板子就会修改USB 口，枚举出 9008 口用于镜像下载。

（2）加载和验证TCM（Tightly-Coupled Memory）和OCIMEM（On-Chip Internal Memory）的SBL可执行片段。

从Flash eMMC/NAND中加载并校验 SBL1 ELF镜像，通过ELF 头信息知道应该如何将 SBL 镜像拆分加载到不同的内存区域（主要是 L2 TCM 和 RPM Code RAM 两块内存区域）。加载完SBL镜像后，就把 PC 指针交给 SBL，SBL会输出PBL相关的调用关系和对应函数的执行时间，如下图可以查看当前PBL执行时间约为116.718ms：

2.2 XBL（eXtensible Boot Loader/Secondary bootloader）

XBL是扩展引导加载程序（加载会被细分为SBL1、SBL2、SBL3等），受PBL引导加载至内存中，主要工作是对硬件环境初始化，并从flash中加载RPM、QSEE等镜像至内存中并执行其初始化。在该阶段会进行项目、板级、器件等区分，并将区分的信息通过数据结构传递至ABL。

XBL阶段的初始化入口为sbl1_main_ctl，函数的调用位于汇编文件中（文件为：sdx12\boot_images\core\boot\secboot3\hw\mdm\sbl1\sbl1.S），函数调用如下所示：

sbl1_main_ctl实现位于sdx12\boot_images\core\boot\secboot3\hw\mdm\sbl1\sbl1_mc.c，其代码执行流程如下所示：

首先配置MMU的寄存器信息，并读取PBL部分的相关启动信息在后续加载完log机制后进行打印输出。之后对当前阶段的内存进行初始化，读取平台信息，对DAL进行初始化，对硬件初始化（配置pmic设备、温度传感器等；），最后调用SBL阶段总的入口处理函数boot_config_process_bl()，函数通过循环调用boot_config_process_entry来跳转sbl1_config_table数组中的有效成员（加载rpm、app等镜像）。sbl1_config_table中包含了SBL->DEVCFG\APDP\QSEE\RPM\EFS1\EFS2\EFS3\APPSBL\ACDB\MBA\Q6 Modem\AVS.MDSP\APPS等配置，部分内容如下所示：

上图中需要关注的字段主要有load(是否要加载该镜像)、exec(镜像是否要立即执行)、jump（是否执行跳转程序跳转到对应image的入口执行程序）、exec_func(镜像的入口函数)、jump_func(镜像的调整函数)、pre_procs(镜像的pre执行函数)、post_procs(镜像的post执行函数)、boot_load_cancel(取消加载)、target_img_str(打印字符串，在执行相关镜像操作时会打印打印当前在加载哪个镜像)。

在boot_config_process_entry函数中通过判断sbl1_config_table数组各成员的load参数是否为TRUE来打印“Image Load, Start”。

对于boot_config_process_bl()函数的执行逻辑如下图所示：

2.2.1 SBL1 ( Secondary boot loader Stage 1 )

运行在L2 TCM 和 RPM Code RAM 两块内存区域，和内存子系统初始化相关的模块均由Cortex-A7 来处理。

主要作用：

（1）初始化memory子系统(总线，DDR，时钟，CDT)；
PBL中没有DDR是可以运行的，但SBL中一定要对DDR 做初始化，因为后续所有的镜像load都是load到 DDR中）。一般来说，几乎所有的DDR 相关问题的修改都是在SBL1 中做的，除了DDR的频率的调整是在RPM 中做。

（2）加载和认证TrustZone 、RPM、MBA、APPSBL、modem镜像；

（3）内存dump，保存看门狗调试信息；

（4）开机温升检测，PMIC驱动加载和初始化；

（5） DDR配置等。

2.2.2 QTEE Or TZ（trustzone）

运行在 eMMC/NAND LPDDR2 中，和安全相关的模块是由Cortex-A7 来处理，主要功能就是初始化TrustZone bsp 模块，初始化可信任环境。

（1）初始化secure run-time 相关的执行环境；

（2）配置 xPU；

（3）读取fuse 信息；

（4）对各种子系统的 image 镜像做鉴权。

2.2.3 RPM_FW

运行在 RPM Code RAM中，由Cortex-M3 来处理电源管理相关模块。RPM的代码实现，主要是Power、休眠唤醒和时钟相关的管理，比如当系统申请休眠后，会投票给 RPM，由RPM 来检查是否是所有系统都申请休眠了，最终由 RPM 来对系统进行监管，此时系统所有的核都进入休眠了。还有RPM 可以设置 DDR 的频率（最高频率，定频等），还包括配置各路 Power LDO 的电压值等。RPM_FW 是由 QTEE 来启动执行的，RPM 启动起来后，我们的UART log 就可以正常打开调试了

2.2.4 APPSBL

运行在 eMMC/NAND LPDDR2 中，注意此处LK是运行32位的，而此时CPU是64位指令集模式，也就是在64位指令集下运行32位指令。此处也就是我们后面要说的fastboot，lk ，UEFI 相关的实现部分。主要功能是加载和验证Kernel 镜像（boot.img）,随后将 PC 指针给到 Kernel 当中。PBL 和 SBL 是只运行在 AArch32 模式下的。

2.2.5 Modem PBL

Modem Hexagon 运行在 Modem ROM and Hexagon TCM (data and stack)中。在这么多子系统中，只有Modem 是有独立 PBL（Primary Boot Loader）的。
其主要的功能如下:

（1）在Modem ROM中建立初始化Heaxagon TCM内存

（2）从LPDDR2中加载MBA 到Heaxagon TCM中；

（3） MBA 是Modem 的加密校验模块，负责校验后面的Modem模块是否安全

2.2.6 MBA（Modem boot authenticator）

Modem Hexagon 运行在 MSS Hexagon TCM中。
其主要功能如下：

（1）校验后面的Modem模块是否安全

（2）配置Modem 的secure 环境

2.3 Kernel加载

内核启动流程如下所示：

启动入口位于“sdx12\apps_proc\kernel\msm-5.4\arch\arm64\kernel\head.S”文件中，最终调用start_kernel()函数执行kernel的加载，函数位于“kernel\msm-5.4\init\main.c”文件中，函数逻辑如下所示：

内核启动的流程如下图所示：