本文以AArch64为准，内容以翻译原文为主。

资源说明

基本介绍

权限模型 (Exception Levels)

基本分为EL3-EL0，从高level转低level通过ERET指令，从低level转高level通过exception方式。

各个级别说明：

Non-secure EL0: Unprivileged applications, such as applications downloaded from an App Store.

Non-secure EL1: Rich OS kernels from, for example, Linux, Microsoft Windows, iOS.

Non-secure EL2: Hypervisors, from vendors such as Citrix, VMWare, or OK-Labs.

Secure EL0: Trusted OS applications.

Secure EL1: Trusted OS kernels from Trusted OS vendors such as Trustonic.

Secure EL3: Secure Monitor, executing secure platform firmware provided by Silicon vendors and OEMs ARM Trusted Firmware

启动过程

基本分为BL1->BL2->(BL31/BL32/BL33)这几个阶段，整体框图如下：

BL1

系统reset vector后在ROM上开始执行，EL3模式，起始执行地址BL1_RO_BASE

BL1的数据段被拷贝到trusted SRAM的顶端，起始地址BL1_RW_BASE

地址定义参见platform_def.h

BL1阶段参考函数bl1_main

架构初始化

判断cold reset还是warm reset，参考函数plat_get_my_entrypoint

cold reset和warm reset走不同代码分支，但至少完成后续这些初始化

建立简单的exception vectors，如下：

0x0 : Synchronous exception from Current EL with SP_EL0

0x1 : IRQ exception from Current EL with SP_EL0

0x2 : FIQ exception from Current EL with SP_EL0

0x3 : System Error exception from Current EL with SP_EL0

0x4 : Synchronous exception from Current EL with SP_ELx

0x5 : IRQ exception from Current EL with SP_ELx

0x6 : FIQ exception from Current EL with SP_ELx

0x7 : System Error exception from Current EL with SP_ELx

0x8 : Synchronous exception from Lower EL using aarch64

0x9 : IRQ exception from Lower EL using aarch64

0xa : FIQ exception from Lower EL using aarch64

0xb : System Error exception from Lower EL using aarch64

0xc : Synchronous exception from Lower EL using aarch32

0xd : IRQ exception from Lower EL using aarch32

0xe : FIQ exception from Lower EL using aarch32

0xf : System Error exception from Lower EL using aarch32

当出现异常时会调用函数plat_report_exception，通过LED反映异常情况：

SYS_LED[0] - Security state (Secure=0/Non-Secure=1)

SYS_LED[2:1] - Exception Level (EL3=0x3, EL2=0x2, EL1=0x1, EL0=0x0)

SYS_LED[7:3] - Exception Class (Sync/Async & origin). This is the value of the status code

CPU初始化，参考函数reset_hardler

配置控制寄存器，SCTLR_EL3、SCR_EL3、CPTR_EL3、DAIF、MDCR_EL3等等

平台初始化

使能Trusted Watchdog

初始化console

配置内联，保证硬件一致

使能MMU，并映射需要访问的memory

配置BL2所在的存储

Firmware升级 (可选)

BL2加载和运行

打印”Booting Trusted Firmware”以表明BL1执行成功

预判并加载BL2到trusted SRAM，预判参考函数bl1_plat_handle_pre_image_load，如果失败则打印”Failed to load BL2 firmware.”

调用函数bl1_plat_handle_post_image_load，传递BL2参数，如memory layout

运行BL2

BL2

在trusted SRAM上执行，EL1模式，起始地址BL2_BASE

架构初始化

为ATF子目标和通用软件正常运行而初始化

清 CPACR.FPEN，使EL1和EL0可以访问Floating Point和Advanced SIMD

平台初始化

初始化console

配置可以加载下一个BL阶段所使用的存储设备

使能MMU，并映射需要访问的memory

配置平台安全设置，使能访问控制组件

保留部分memory，用于传递数据给下一个BL EL3 Runtime Software

定义额外可用的memory，给后面每个BL的加载使用

加载Image

load_scp_bl2，(separate System Control Processor)

load_bl31，EL3 Runtime Software image load，从存储设备加载到trusted SRAM

通过提升SMC将控制回到BL1，将BL31的入口提供给BL1

BL1关闭MMU，并通过清除SCTLR_EL3.M/I/C，冲掉data cache

BL1将控制转给BL31的入口

load_bl32 (optional), Secure-EL1 Payload image load

load_bl33, Non-trusted Firmware image load，从存储设备加载到non-secure memory

BL31

在trusted SRAM上执行，EL3模式，入口地址BL31_BASE

架构初始化

与BL1的架构初始化相近，覆盖BL1的初始化

初始化每个CPU的数据框架，包括各个CPU的cache

替换BL1的exception vector

平台初始化

使normal world software能正常工作

初始化console

配置内联使其硬件一致

使能MMU，并映射需要访问的memory

初始化通用中断控制器

初始化电源控制器设备

检测系统拓扑

Runtime services初始化

EL3 runtime services framework如下：

Standard service calls，如PSCI(Power State Coordination Interface)

Secure-EL1 Payload Dispatcher service

CPU implementation service

BL32 (可选，略过)

BL33

Non-trusted Firmware image

EL3 Runtime Software使用BL2提供的entrypoint信息跳转到BL33，EL2模式

地址布局

DRAM

0xffffffff +----------+

: :

|----------|

|HW_CONFIG |

0x83000000 |----------| (non-secure)

| |

0x80000000 +----------+

Trusted SRAM

0x04040000 +----------+ loaded by BL2 +----------------+

| BL1 (rw) | <<<<<<<<<<<<< | |

|----------| <<<<<<<<<<<<< | BL31 NOBITS |

| BL2 | <<<<<<<<<<<<< | |

|----------| <<<<<<<<<<<<< |----------------|

| | <<<<<<<<<<<<< | BL31 PROGBITS |

| | <<<<<<<<<<<<< |----------------|

| | <<<<<<<<<<<<< | BL32 |

0x04002000 +----------+ +----------------+

|fw_configs|

0x04001000 +----------+

| Shared |

0x04000000 +----------+

Trusted ROM

0x04000000 +----------+

| BL1 (ro) |

0x00000000 +----------+

关于FIP

Firmware Image Package

通常BL1被烧录在ROM中，BL2/BL31/BL32/BL33/uboot被打包成fip.bin烧录在flash中；启动时通过检索UUID找到fip.bin中的各个image，参考firmware_image_package.h

通过函数plat_get_image_source()读取数FIP数据

tools/fiptool/fiptool可以生成和分解fip文件