系统启动流程

本文档描述 ARCS SDK 从芯片复位到 main() 的通用启动流程。SDK 将启动过程拆分为“SoC/芯片族适配层”和“系统通用启动框架”：前者负责完成进入 C 入口前必须依赖芯片的工作，后者从 system_entry() 开始，按固定顺序初始化 SDK 基础设施、驱动和应用。

适用范围

SDK 启动流程采用分层结构：

SoC/芯片族适配层：由当前选择的 soc/<chip>/ 目录提供，负责复位入口、早期运行环境、内存搬移和芯片底层初始化。
SDK 通用框架：由 system/sys_entry.c 和 system/init/ 提供，负责 SYS_INIT 分级初始化、heap/console/log 初始化、RTOS/裸机分流以及进入 main()。
应用入口：用户代码只需要提供 main(int argc, char *argv[])，无需关心复位入口和早期芯片初始化细节。

不同芯片系列可以有不同的汇编启动文件和 soc_init() 实现，但必须最终调用 system_entry() 接入 SDK 通用启动框架。

整体流程概览

复位
  └─► [Stage 1] SoC 启动适配层
        ├─ 建立最小运行环境（栈、全局指针、早期异常入口等）
        ├─ 完成运行前必须的段搬移/清零
        └─► system_entry()

  └─► [Stage 2] SDK 通用系统初始化              system/sys_entry.c
        ├─ soc_pre_init()                      — SoC 最早期扩展钩子（弱符号）
        ├─ soc_init()                          — SoC 底层初始化入口
        ├─ sys_reset_reason_snapshot()         — 快照复位原因
        ├─ sys_init_run_level(PRE_SYSTEM_INIT) — 串口等早期外设初始化
        ├─ boot_banner()                       — 打印 SDK 版本横幅
        ├─ sysheap_init()                      — 系统堆初始化
        ├─ console_init()                      — Console 初始化
        ├─ lisa_log_init()                     — 日志系统初始化
        ├─ sys_init_run_level(PRE_DEVICES_INIT)— 设备驱动早期初始化
        ├─ pre_main_hook()                     — 应用进入前扩展钩子（弱符号）
        ├─ sys_init_run_level(PRE_KERNEL)      — RTOS 启动前初始化
        ├─ cpp_init()                          — C++ 全局构造函数
        └─► [FreeRTOS] vTaskStartScheduler()
              ├─ sys_init_run_level(POST_KERNEL)
              ├─ sys_init_run_level(PRE_APPLICATION)
              └─► main()

           [裸机]  直接调用 main()

Stage 1 — SoC 启动适配层

典型源文件： soc/<chip>/startup.S 或 soc/<chip>/common/startup/startup.S

芯片复位后首先进入 SoC/芯片族提供的启动适配层。该阶段的实现允许因芯片架构、核数量、BootROM 协议、内存布局和中断控制器不同而变化，SDK 对它的核心要求是：在进入 system_entry() 前建立 C 代码可运行的最小环境。

常见职责包括：

关闭或屏蔽早期中断，避免初始化期间误触发。
初始化栈、全局指针、线程指针等基础运行环境。
设置早期异常入口，使启动早期异常可被捕获或停机。
根据链接脚本生成的信息完成 ROM 到 RAM 的段搬移，以及 BSS 清零。
按需准备中断向量表、镜像头或 BootROM 约定的元数据。
调用 system_entry()，把控制权交给 SDK 通用启动框架。

该阶段不要求所有 SoC 文件结构完全一致；只要最终完成上述职责并进入 system_entry()，即可接入通用流程。

Stage 2 — SDK 通用系统初始化

源文件： system/sys_entry.c

system_entry() 是 SDK 通用 C 入口。它先调用 SoC 钩子完成芯片底层准备，随后按固定顺序初始化 SDK 基础设施和分级初始化项。

顺序	函数/阶段	说明
1	`soc_pre_init()`	SoC 级最早期扩展钩子，默认弱符号为空实现
2	`soc_init()`	SoC 底层初始化入口，由具体 SoC/芯片族提供强符号实现
3	`sys_reset_reason_snapshot()`	快照本次复位原因，并由系统框架统一管理清除时机
4	`sys_init_run_level(PRE_SYSTEM_INIT)`	早期系统初始化，串口等日志前置外设通常在此阶段注册
5	`boot_banner()`	打印 SDK 版本、构建信息和复位原因
6	`sysheap_init()`	初始化系统堆，供后续组件创建对象或同步原语
7	`console_init()`	初始化 Console 子系统
8	`lisa_log_init()`	初始化日志系统，并可按配置接管 `printf`/`printk` 输出
9	`sys_init_run_level(PRE_DEVICES_INIT)`	设备驱动和组件的早期初始化
10	`pre_main_hook()`	应用进入前扩展钩子，默认弱符号为空实现
11	`sys_init_run_level(PRE_KERNEL)`	RTOS 调度器启动前的组件初始化
12	`cpp_init()`	执行 C++ 全局构造函数（未配置延迟初始化时）

Stage 3 — 进入 main()

system_entry() 完成通用初始化后，根据是否启用 FreeRTOS 进入不同路径。

FreeRTOS 模式

xTaskCreate(main_task, ...)       ← 创建主任务
vTaskStartScheduler()             ← 启动调度器

── 调度器运行后（main_task 中）──
sys_init_run_level(POST_KERNEL)       ← RTOS 运行后的组件初始化
sys_init_run_level(PRE_APPLICATION)   ← 应用级初始化
main()                                ← 用户应用入口

裸机模式

main()         ← 直接进入用户应用
while(1) {}    ← main() 返回后死循环

sys_init 分级初始化机制

源文件： system/init/sys_init.c ， system/init/sys_init.h ， system/init/sys-init-sections.ld

SDK 提供分级初始化机制，模块可通过宏在指定级别注册初始化函数。系统启动到对应阶段时， sys_init_run_level() 会遍历该级别的 linker section 并执行所有已注册函数。

级别	枚举值	触发时机
`PRE_SYSTEM_INIT`	0	`soc_init()` 之后，banner 之前。串口等日志前置外设通常在此级别注册
`PRE_DEVICES_INIT`	1	console/log 初始化之后， `pre_main_hook` 之前
`PRE_KERNEL`	2	RTOS 调度器启动之前
`POST_KERNEL`	3	RTOS 调度器启动之后（仅 FreeRTOS 模式）
`PRE_APPLICATION`	4	`main()` 调用之前（仅 FreeRTOS 模式）

注册方式示例：

/* 在 PRE_KERNEL 阶段，子优先级 10 执行 my_driver_init */
SYS_INIT(my_driver_init, PRE_KERNEL, 10);

初始化函数通过 system/init/sys-init-sections.ld 放入对应的 __sys_init_<level>_start/end 段，sys_init_run_level() 在对应阶段遍历执行所有已注册函数。

SoC 适配边界

SDK 通用启动框架只依赖少量 SoC 入口和弱符号钩子：

接口/职责	说明
`system_entry()`	SDK 通用入口；SoC 启动适配层必须最终跳转或调用到这里
`soc_pre_init()`	SoC 最早期扩展点；默认弱符号为空实现，SoC 可按需覆盖
`soc_init()`	SoC 底层初始化入口；具体 SoC 通常在这里完成时钟、内存、中断控制器、cache 等初始化
`soc_cpu_id_get()`	可选 CPU/hart id 查询；默认弱符号返回不支持
链接脚本和段搬移	SoC 适配层和通用 linker fragment 共同决定镜像布局、段搬移和 `SYS_INIT` 段边界
早期/正式异常入口	通常由 SoC 适配层安装；通用框架不假设所有芯片使用相同异常控制器

关键源文件索引

文件	说明
`system/sys_entry.c`	`system_entry()` ，SDK 通用系统初始化主流程
`system/init/sys_init.c`	分级初始化框架实现
`system/init/sys_init.h`	分级初始化宏定义（ `SYS_INIT` 等）
`system/init/sys-init-sections.ld`	`SYS_INIT` 的 linker fragment，导出各级 `__sys_init_*` 段边界符号
`soc/common/system.ld`	SDK 通用链接脚本模板
`soc/<chip>/`	SoC/芯片族启动适配、底层初始化和芯片相关链接片段所在目录