基于RK3328平台构建ATF固件
实验环境
硬件设备：GDK8
GDK8是我的主力开发机，可以非常方便的在ARM上编译代码，免去了交叉编译的苦恼，而它最大的特色就是可以进行JTAG调试。
相信现在非常多的领域都需要研究Linux内核，而传统的内核调试方法就是printk，而像kgdb这样的软件调试器又有调试不了的“盲区”，基于这种情况就只能使用JTAG技术，但市场上的芯片又不给你把JTAG引脚弄出来，于是想要使用JTAG进行调试是非常困难的，但是GDK8可以非常轻松的通过挥码枪与底层的Coresight协议进行交互，进行JTAG调试，大大提高了我解决问题的效率。
挥码枪上手指南
Nano Code下载链接
ATF与BL31的介绍
可信固件（Trusted Firmware）是ARM从ARM-v8时期开始引入的安全方案，主要作用在提高了启动过程的安全性和细化了运行过程的特权级区间，对于ARM而言，可信固件可以分成两类，分别是针对A核的TF-A和针对M核的TF-M。
当机器启动后，会从Boot Rom内启动bl1_entrypoint.S，bl1的主要目的是建立Trusted SRAM、exception vector、初始化串口等，bl1完成之后，会从Trusted Boot Firmware内运行bl2_main.c，在这里面会去初始化硬件和寻找bl3，当然bl3有很多，如bl31、bl32、bl33，bl31是通过SMC为Non-Secure持续提供设计安全的服务，并寻找bl32和bl33，其中bl32负责OPTee OS的运行，bl33则是不可信固件。
1. 下载ATF源代码
git clone https://github.com/ARM-software/arm-trusted-firmware.git
2. 编译ATF
编译ATF固件可以参照下面的命令进行编译。
make realcleanCFLAGS='-gdwarf-2' \
CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- \
make PLAT=rk3328 DEBUG=1 ERROR_DEPRECATED=1 bl31
其中PLAT=指对应芯片类型，由于GDK8的芯片是RK3328，所以指定PLAT=rk328，也可以根据具体的芯片型号指定不同的平台。
而DEBUG=用于决定生成的二进制是否带有符号信息，比如设置DEBUG=1就会生成符号信息，而设置DEBUG=0就不会生成调试信息。
完成编译后，可以在build/rk3328/目录下找到编译出来的二进制文件，生成的固件位于bl31目录下，名字是bl31.elf。
ls build/rk3328/debug/
bl31 lib libc libfdt libwrapper romlibls build/rk3328/debug/bl31/
16550_console.d cache_helpers.o errata_report.d plat_gicv2.o psci_on.d
16550_console.o cci.d errata_report.o plat_helpers.d psci_on.o
aem_generic.d cci.o generic_delay_timer.d plat_helpers.o psci_setup.d
aem_generic.o context.d generic_delay_timer.o plat_log_common.d psci_setup.o
arm_arch_svc_setup.d context_mgmt.d gicdv2_helpers.d plat_log_common.o psci_suspend.d
arm_arch_svc_setup.o context_mgmt.o gicdv2_helpers.o plat_pm.d psci_suspend.o
backtrace.d context.o gicv2_helpers.d plat_pm.o psci_system_off.d
backtrace.o cortex_a53.d gicv2_helpers.o plat_psci_common.d psci_system_off.o
bakery_lock_coherent.d cortex_a53.o gicv2_main.d plat_psci_common.o rockchip_gicv2.d
bakery_lock_coherent.o cpu_data_array.d gicv2_main.o plat_topology.d rockchip_gicv2.o
bl31_context_mgmt.d cpu_data_array.o interrupt_mgmt.d plat_topology.o runtime_exceptions.d
bl31_context_mgmt.o cpu_data.d interrupt_mgmt.o pmu.d runtime_exceptions.o
bl31.dump cpu_data.o misc_helpers.d pmu.o runtime_svc.d
bl31.elf cpu_helpers.d misc_helpers.o pmu_sram_cpus_on.d runtime_svc.o
bl31_entrypoint.d cpu_helpers.o multi_console.d pmu_sram_cpus_on.o soc.d
bl31_entrypoint.o crash_console_helpers.d multi_console.o popcountdi2.d soc.o
bl31.ld crash_console_helpers.o params_setup.d popcountdi2.o spe.d
bl31.ld.d crash_reporting.d params_setup.o popcountsi2.d spe.o
bl31_main.d crash_reporting.o plat_bl_common.d popcountsi2.o spinlock.d
bl31_main.o debug.d plat_bl_common.o psci_common.d spinlock.o
bl31.map debug.o plat_common.d psci_common.o std_svc_setup.d
bl31_plat_setup.d delay_timer.d plat_common.o psci_helpers.d std_svc_setup.o
bl31_plat_setup.o delay_timer.o platform_common.d psci_helpers.o tf_log.d
bl_aux_params.d desc_image_load.d platform_common.o psci_main.d tf_log.o
bl_aux_params.o desc_image_load.o platform_helpers.d psci_main.o xlat_tables_common.d
bl_common.d dsu_helpers.d platform_helpers.o psci_mem_protect.d xlat_tables_common.o
bl_common.o dsu_helpers.o platform_mp_stack.d psci_mem_protect.o xlat_tables.d
build_message.o ea_delegate.d platform_mp_stack.o psci_off.d xlat_tables.o
cache_helpers.d ea_delegate.o plat_gicv2.d psci_off.o
3. 替换固件
在GDK8中，机器启动的流程如下：
BOOTROM => TPL(ddr bin) => SPL(miniloader) => TRUST => U-BOOT => KERNELTPL(Tiny Program Loader)和 SPL(Secondary Program Loader)是比 U-Boot 更早阶段的bootloader。
TPL：运行在 sram 中，负责完成 ddr 初始化；
SPL：运行在 ddr 中，负责完成系统的 lowlevel 初始化、后级固件加载（trust.img 和
uboot.img）；
在下图中可以看到，ATF固件位于trust.img内。
在uboot的编译脚本中通过pack_trust_image函数打包trust.img。
function pack_trust_image()
{DRAM_BASE=`sed -n "/CONFIG_SYS_SDRAM_BASE=/s/CONFIG_SYS_SDRAM_BASE=//p" include/autoconf.mk|tr -d '\r'`rm trust*.img -fcd ${RKBIN}if [ "${ARM64_TRUSTZONE}" == "y" ]; then${SCRIPT_ATF} --ini ${INI_TRUST} ${PLAT_SHA} ${PLAT_RSA} ${PLAT_TRUST_SIZE}else${SCRIPT_TOS} --ini ${INI_TRUST} --base ${DRAM_BASE} ${PLAT_TRUST_SIZE}ficd -if [ -f ${RKBIN}/trust*.img ]; thenmv ${RKBIN}/trust*.img ./fi
}
进入到pack_trust_image后，会去调用script目录下的atf.sh脚本。
这个脚本回到rkbin/RKTRUST目录下查找配置文件，根据配置文件搜索固件，并将它们打包在一起。
COUNT=`cat ${INI} | wc -l`
if [ ${COUNT} -eq 1 ]; thenIMG=`sed -n "/PATH=/p" ${INI} | tr -d '\r' | cut -d '=' -f 2`cp ${IMG} ./trust.img
else./tools/trust_merger ${INI} ${SIZE} ${SHA} ${RSA}
fi
浏览rkbin下面的ini文件，可以看到文件内指定的二进制文件位置。
RK3328TRUST.ini
[VERSION]
MAJOR=1
MINOR=2
[BL30_OPTION]
SEC=0
[BL31_OPTION]
SEC=1
PATH=bin/rk33/rk322xh_bl31_v1.42.elf
ADDR=0x40000
[BL32_OPTION]
SEC=1
PATH=bin/rk33/rk322xh_bl32_v2.01.bin
ADDR=0x08400000
[BL33_OPTION]
SEC=0
[OUTPUT]
PATH=trust.img
此时将之前编译好的固件替换进来。
ls
px30_bl31_v1.21.elf rk3308_miniloader_wo_ftl_v1.23.bin rk3368_usbplug_v2.58.bin
px30_bl32_v1.15.bin rk3308_usbplug_v1.25.bin rk3368_usbplug_v2.62.bin
px30_ddr_333MHz_v1.15.bin rk3308_usbplug_wo_ftl_v1.25.bin rk3368_usbplug_v2.68.bin
px30_miniloader_slc_v1.28.bin rk3326_bl31_v1.21.elf rk3399_bl31_v1.35.elf
px30_miniloader_v1.31.bin rk3326_bl32_v1.15.bin rk3399_bl32_v2.01.bin
px30_usbplug_slc_v1.28.bin rk3326_ddr_333MHz_v1.15.bin rk3399_ddr_666MHz_v1.24.bin
px30_usbplug_v1.31.bin rk3326_miniloader_aarch32_slc_v1.29.bin rk3399_ddr_800MHz_v1.24.bin
rk322xh_bl31_v1.42_bak.elf rk3326_miniloader_aarch32_v1.16.bin rk3399_ddr_933MHz_v1.24.bin
rk322xh_bl31_v1.42.elf rk3326_miniloader_slc_v1.28.bin rk3399_miniloader_spinor_v1.14.bin
rk322xh_bl31_v1.44.elf rk3326_miniloader_v1.28.bin rk3399_miniloader_v1.26.bin
rk322xh_bl31_v1.45.elf rk3326_usbplug_slc_v1.28.bin rk3399pro_bl31_v1.35.elf
rk322xh_bl32_v2.01.bin rk3326_usbplug_v1.28.bin rk3399pro_bl32_v2.01.bin
rk322xh_ddr_333MHz_v1.16.bin rk3328_ddr_333MHz_v1.16.bin rk3399pro_ddr_666MHz_v1.24.bin
rk322xh_ddr_400MHz_v1.16.bin rk3328_ddr_400MHz_v1.16.bin rk3399pro_ddr_800MHz_v1.24.bin
rk322xh_miniloader_v2.50.bin rk3366_ddr_800MHz_v1.00.bin rk3399pro_ddr_933MHz_v1.24.bin
rk322xh_usbplug_v2.50.bin rk3366_miniloader_v1.02.bin rk3399pro_miniloader_v1.26.bin
rk3308_bl31_aarch32_v2.22.elf rk3366_usbplug_v1.02.bin rk3399pro_usbplug_v1.26.bin
rk3308_bl31_v2.22.elf rk3368_bl30_v2.13.bin rk3399_usbplug_spinor_v1.14.bin
rk3308_bl32_v1.16.bin rk3368_bl30_v2.16.bin rk3399_usbplug_v1.26.bin
rk3308_ddr_393MHz_uart2_m1_v1.30.bin rk3368_bl31_v1.91.bin rknpu_lion_bl31_v1.12.elf
rk3308_ddr_393MHz_uart4_m0_v1.30.bin rk3368_bl32_v0.10.bin rknpu_lion_bl32_v1.13.bin
rk3308_ddr_451MHz_uart2_m1_v1.30.bin rk3368_ddr_600MHz_v2.06.bin rknpu_lion_ddr_933MHz_v1.04.bin
rk3308_ddr_451MHz_uart4_m0_v1.30.bin rk3368h_bl31_v2.27.elf rknpu_lion_miniloader_usb_v1.03.bin
rk3308_ddr_589MHz_uart2_m1_v1.30.bin rk3368h_bl32_v2.01.bin rkpx5_miniloader_v2.62.bin
rk3308_ddr_589MHz_uart4_m0_v1.30.bin rk3368_miniloader_v2.58.bin
rk3308_miniloader_v1.25.bin rk3368_miniloader_v2.68.bin
4. 打包固件
通过下面的命令重新生成trust.img文件，此时ATF固件就加载到里面了。
./make.sh trust
可以通过tools/trust_merger工具查看trust.img的信息。
./tools/trust_merger --unpack trust.img
File Size = 4194304
Header Tag:BL3X
Header version:258
Header flag:35
SrcFileNum:3
SignOffset:944
Component 0:
ComponentID:BL31
StorageAddr:0x4
ImageSize:0x11c
LoadAddr:0x10000
Component 1:
ComponentID:BL31
StorageAddr:0x120
ImageSize:0x20
LoadAddr:0xff091000
Component 2:
ComponentID:BL32
StorageAddr:0x140
ImageSize:0x2fc
LoadAddr:0x8400000
unpack success
该工具的基本用法如下所示：
Usage: trust_merger [options]... FILE
Merge or unpack Rockchip's trust image (Default action is to merge.)
Options:--pack Merge trust with specified config.--unpack Unpack specified trust to current dir.--verbose Display more runtime informations.--help Display this information.--version Display version information.--subfix Spec subfix.--replace Replace some part of binary path.--prepath Add prefix path of binary path.--rsa RSA mode."--rsa [mode]", [mode] can be: 0(none), 1(1024), 2(2048), 3(2048 pss).--sha SHA mode."--sha [mode]", [mode] can be: 0(none), 1(160), 2(256 RK big endian), 3(256 little endian).--size TrustImage size."--size [per image KB size] [copy count]", per image must be 64KB aligned
常见错误
tools/trust_merger不只可以查看trust.img的信息，同时也可以将trust.img进行打包，不可以将bl32.elf当作rk3328_loader_v1.16.250.bin或ini文件，打包进入trust.img内。
参考资料
- https://zhuanlan.zhihu.com/p/391101179
- https://zhuanlan.zhihu.com/p/520052961
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