Qualcomm手機(jī)開機(jī)全過程大揭密

摘要：

本文試圖通過代碼來深入剖析Qualcomm手機(jī)開機(jī)的整個(gè)過程，即從按下開機(jī)鍵一直到出現(xiàn)待機(jī)界面，Qualcomm的手機(jī)軟件在整個(gè)流程中究竟完成了哪些工作。本文的主要目標(biāo)是理清手機(jī)的初始化流程，并為今后Amoi定做初始化工作提供一個(gè)參考。

關(guān)鍵字：開機(jī)、Rex、TMC、ui_task、CoreApp

一、開機(jī)的簡(jiǎn)要流程分析

Qualcomm的平臺(tái)軟件支持兩種啟動(dòng)方式：一種是NorFlash啟動(dòng)方式，另外一種就

是NandFlash啟動(dòng)方式。NorFlash啟動(dòng)方式就相當(dāng)于硬件直接找到一個(gè)入口點(diǎn)開始執(zhí)行代碼，相比較而言會(huì)比較簡(jiǎn)單，且Amoi沒有采用此種方式，所以本文對(duì)于這種方式不做詳細(xì)分析。另外一種就是NandFlash啟動(dòng)方式，這種方式和PC的啟動(dòng)方式比較相像，也是Amoi采用的Boot方式，下面將詳細(xì)分析在此方式下面的開機(jī)過程。

按下開機(jī)鍵之后，將產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘中斷，從而通知AMSS主芯片的BootLoad硬件去將放置于NandFlash上面的第一個(gè)Block（8K）里面的Boot代碼Copy到內(nèi)核內(nèi)存（RAM，這個(gè)內(nèi)存應(yīng)該是CPU自帶的內(nèi)存，同后面提到的SDRAM有一定區(qū)別，可以把它當(dāng)作CPU的Cache）的0xFFFF0000地址，并開始執(zhí)行Boot代碼。Boot的主要任務(wù)是完成整個(gè)系統(tǒng)的硬件初始化工作（類似于PC上面的BIOS所完成的硬件自檢工作，至于Boot的詳細(xì)工作機(jī)制，后文會(huì)有詳細(xì)描述）。Boot所完成的工作里面，最重要的一件事就是會(huì)將整個(gè)手機(jī)軟件代碼（AMSS軟件包）拷貝到SDRAM中，并最后將控制權(quán)交給AMSS軟件。說白了，就是Boot執(zhí)行完成之后，代碼的執(zhí)行點(diǎn)將由Boot跳轉(zhuǎn)到AMSS軟件的的入口點(diǎn)函數(shù)main().（此函數(shù)在mobile.c里實(shí)現(xiàn)）。

代碼運(yùn)行到了Main()之后，在這個(gè)函數(shù)里面將完成操作系統(tǒng)（rex）的初始化工作，其實(shí)現(xiàn)方法是調(diào)用

rex_init()。Rex_init()完成的工作很簡(jiǎn)單：

1.完成操作系統(tǒng)必要的一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（timer鏈表、任務(wù)鏈表等））的初始化之外；

2.接下來，它創(chuàng)建了三個(gè)任務(wù)，分別是：rex_idle_task、rex_dpc_task和tmc_task。

Idle任務(wù)沒什么好解釋的，目前這個(gè)任務(wù)為空，什么也沒做，dpc_task目前不知道是做什么的，暫時(shí)可以不用管。前面的這兩個(gè)任務(wù)都屬于操作系統(tǒng)層面的，由操作系統(tǒng)來維護(hù)，和手機(jī)軟件關(guān)系不大。哪一個(gè)和手機(jī)軟件關(guān)系大呢？答案是：tmc_task。大家可以把這個(gè)當(dāng)作操作系統(tǒng)的入口(主)任務(wù)，也可以把它當(dāng)作整個(gè)手機(jī)軟件的入口任務(wù)。即AMSS軟件里的所有其它任務(wù)的創(chuàng)建和維護(hù)就是由這個(gè)tmc_task來完成的。

到此為止，整個(gè)AMSS軟件還并沒有跑起來，只是跑到了tmc_task里面了。在tmc_task里面，會(huì)調(diào)用tmc_init()來完成整個(gè)AMSS軟件包的初始化工作，其中最重要的一項(xiàng)工作就是調(diào)用tmc_define_tasks()將AMSS軟件包所有需要的任務(wù)都創(chuàng)建起來了。比如說slee_task、dog_task、cm_task、wms_task、ui_task等。這些任務(wù)，一般不需要直接和AL層軟件打交道，但請(qǐng)大家記住，手機(jī)上所有功能的實(shí)現(xiàn)最根本點(diǎn)就是由這些服務(wù)組件（ServiceTask）來完成的。將來大家跟蹤一個(gè)具體的功能模塊時(shí)，比如說通話模塊，如果需要，可以再去深入研究它的具體實(shí)現(xiàn)。

好了，到現(xiàn)在為止，所有的AMSS核心軟件就全部跑起來了（手機(jī)的功能模塊，在軟件方面就體現(xiàn)為OS層面的一個(gè)任務(wù)）。但現(xiàn)在大家還根本看不到Brew和AEE的影子。呵呵，各位不要急。到了這個(gè)層面之后，我想稍微多說幾句。最早的Qualcomm平臺(tái)，比如說5xxx系列，是根本沒有Brew的，那個(gè)時(shí)候的AL（ApplicationLayer）層軟件開發(fā)，是直接調(diào)用底層Servicetask所提供的API來完成相應(yīng)的工作的。從這種角度來看的話，顯然那時(shí)的開發(fā)是比較郁悶和難度較高的。不過，到了65xx之后，Qualcomm平臺(tái)引入了Brew，手機(jī)開發(fā)商就沒必要去從這么底層（ServiceAPI）的層面進(jìn)行手機(jī)開發(fā)了，他們完全可以基于Brew來實(shí)現(xiàn)一臺(tái)手機(jī)的所有功能（Qualcomm給我們的參考代碼，就是全Brew平臺(tái)的）。

Brew的運(yùn)行環(huán)境AEE是如何跑起來的呢？關(guān)鍵在于ui_task()，由于ui_task和我們手機(jī)開發(fā)的關(guān)系非常密切，其地位也相當(dāng)重要，所以，后文我將單獨(dú)對(duì)它進(jìn)行一個(gè)深入的研究與分析。到目前為止，大家只需要知道ui_task將AEE加載起來了，并且，它起到了一個(gè)中間層的作用，即所有AMSS底層服務(wù)組件的消息，都將經(jīng)由ui_task而轉(zhuǎn)到AEE，并最終轉(zhuǎn)到具體的App（Applet）的執(zhí)行代碼里面（HandleEvent()）。

注意：

1.上述的開機(jī)過程，在每一次按開機(jī)鍵都需要走一遍，即關(guān)機(jī)之后，整個(gè)系統(tǒng)的所有功能都將消失，而不像有些手機(jī)，看起來是關(guān)了機(jī)，但實(shí)際上底層還是有一些軟件模塊在跑。為什么可以肯定地說上述開機(jī)過程每次都必須走一遍，原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)槲覀兊钠脚_(tái)軟件是基于NandFlash啟動(dòng)的，所有的代碼都需要Copy到SDRAM才能運(yùn)行，而關(guān)機(jī)斷電之后，SDRAM里的東東會(huì)全部丟失，所以，毫無疑問，上述的過程必須每次開機(jī)都執(zhí)行；

2.關(guān)機(jī)的過程相對(duì)比較簡(jiǎn)單，系統(tǒng)檢測(cè)到關(guān)機(jī)中斷之后，將調(diào)用tmc_powerdown_handler（）來完成關(guān)機(jī)動(dòng)作，它將把所有AMSS的任務(wù)都Stop掉，并最后調(diào)用rex_exit()退出Rex，從而完成整個(gè)關(guān)機(jī)動(dòng)作。

3.顯然，關(guān)機(jī)動(dòng)作前，如果有必要，每一個(gè)任務(wù)必須將它希望保存的信息保存到Flash上面，以便下次開機(jī)時(shí)可以得到這些信息；

開機(jī)流程簡(jiǎn)圖

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說明：

1.Tmc是操作系統(tǒng)層面和AMSS軟件關(guān)系最密切的一個(gè)任務(wù)，不過需要OEM商在此處修改的地方應(yīng)該不多；

2.ui_task是在操作系統(tǒng)層面，OEM商需要重點(diǎn)研究清楚的一個(gè)任務(wù)，它是連接底層Task和上層AL的一個(gè)中間層，有可能需要加入OEM商的操作流程；

3.CoreApp是在Brew層面的一個(gè)AL層的入口Applet，它其著管理整個(gè)上層AL層軟件的作用，根據(jù)產(chǎn)品需求，這個(gè)App需要定做；

4.AEE是整個(gè)上層App的運(yùn)行環(huán)境，目前Qualcomm沒有公開它的源碼，但它的運(yùn)行機(jī)制，Amoi需要好好研究清楚，我將在另外一篇《Qualcomm平臺(tái)AEE運(yùn)行機(jī)制深入分析與研究》中探討它的運(yùn)行機(jī)理和調(diào)度機(jī)制，大家有興趣可以參考此文；二、Boot代碼深入分析

Boot代碼大部分是用匯編語(yǔ)言寫的，也有小部分，可能需要由OEM商修改，所以用C語(yǔ)言來寫。另外,Boot代碼屬于Driver范圍，所以大家可以在drivers/boot目錄里面找到相應(yīng)的代碼。Boot的代碼組織得非常模塊化，整個(gè)boot的入口點(diǎn)是在Boot_function_table.s里面，這個(gè)匯編代碼里面實(shí)際上是將Boot需要完成的任務(wù)封裝成了不同的函數(shù)，由不同的函數(shù)來完成相應(yīng)的工作，接下來，我將深入分析這些函數(shù)所完成的工作，如下所述。

a)mmu_enable_instruction_cache;

這個(gè)只有在Nand啟動(dòng)模式時(shí)才需要，打開ARM的指令Cache.

b)boot_hw_ctrl_init

此函數(shù)主要是完成兩條總線(EBI1、EBI2)控制器的初始化,這個(gè)函數(shù)執(zhí)行完了之后，系統(tǒng)就可以知道兩條總線上連接了哪些設(shè)備，同時(shí)也可以找得到這些設(shè)備，不過，至于單個(gè)設(shè)備自身的初始化，則不在這里。

[注]

這個(gè)函數(shù)很重要，OEM商如果需要加新的設(shè)備到系統(tǒng)中（掛在兩條總線上），則需要定做此模塊，目前階段主要是內(nèi)存。另外，如前文所述，這個(gè)函數(shù)是由C語(yǔ)言來寫的，主要目的就是為了方便OEM商定做。內(nèi)存設(shè)備的修改，可以在這個(gè)模塊里找到相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，相對(duì)還是比較簡(jiǎn)單的。

c)boot_hw_tlmm_init

1.晶振時(shí)鐘的初始化；

2.中斷表的初始化；

3.GPIO的初始化；

4.Msm本身的驅(qū)動(dòng)，除了EBI2;

d)boot_rom_test

這個(gè)函數(shù)非常簡(jiǎn)單，只是做一個(gè)很簡(jiǎn)單的Rom檢查.（比對(duì)兩個(gè)標(biāo)志位來檢查，并沒有一塊一塊地去檢查）。

e)boot_ram_test

Ram自檢，具體算法其實(shí)也很簡(jiǎn)單，就是讀、寫內(nèi)存以判斷是否成功。

f)boot_ram_init

1.拷貝手機(jī)代碼從NandFlash到SDRAM。

a.Image__BB_RAM__Base:CoreCode;

b.Image__APP_RAM__Base:AppCode;

[注]

上述動(dòng)作是分塊進(jìn)行的，原因是因?yàn)镼ualcomm支持分塊BootLoad.

2.將Image__ZI_REGION__ZI區(qū)域初始化為0;

3.初始化OEM要求的動(dòng)態(tài)Heap;

4.至于代碼段里的數(shù)據(jù)初始化，直接在Image里就完成了(編譯器完成);

g)boot_stack_initialize

ARM棧初始化,主要是為分塊代碼加載而預(yù)留的.

h)boot_cache_mmu_init

ARMMmu初始化

注意：到此為止，整個(gè)Boot的工作就告完結(jié)了，那么，它又是如何跳到AMSS的main入口點(diǎn)呢？原因很簡(jiǎn)單，ARM編譯器在鏈接的時(shí)候會(huì)自動(dòng)做出一個(gè)__rt_entry()，由此函數(shù)來完成ARM庫(kù)函數(shù)的初始化，并最后將代碼執(zhí)行點(diǎn)跳轉(zhuǎn)到main（）。而__rt_entry()會(huì)在boot_reset_handler.s里調(diào)用，具體細(xì)節(jié)，大家可以不用太過關(guān)心，只需要明白，Boot跑完之后，手機(jī)軟件就跑到了main里就Ok了。三．Ui_task的深入分析

從大的方向來講，ui_task只完成兩件事，一件是必要的初始化工作（這個(gè)也是我們所關(guān)心的，即ui_task到底完成了哪些工作）；另外一件事就是各種信號(hào)量的事件處理，這也是我們比較關(guān)心的，即ui_task到底將哪些事件轉(zhuǎn)發(fā)給了上層App。搞清楚了上述兩點(diǎn)，我們也就能大致把ui_task的承上啟下的工作機(jī)理研究清楚。

1.ui_Init;

初始化過程中，ui_task主要完成了如下幾件事。

a)創(chuàng)建一個(gè)用于KickWatchdog的定時(shí)器，這樣WatchDog能夠及時(shí)得到Kick，假如今后發(fā)現(xiàn)手機(jī)在ui_task里面自動(dòng)重啟，很有可能就是這個(gè)定時(shí)器的Timeout設(shè)置得過短而造成的；

b)注冊(cè)通話相關(guān)的回調(diào)，主要是和緊急呼叫相關(guān)；

c)電話本初始化，之所以要進(jìn)行這個(gè)工作，主要是加快開機(jī)之后AL層軟件操作電話本的速度，但這樣將有可能導(dǎo)致開機(jī)速度過慢，如果開機(jī)速度過慢，可以考慮進(jìn)入待機(jī)界面之后，在后臺(tái)開一個(gè)task去完成這項(xiàng)工作；

d)初始化Sound設(shè)備；

e)向底層服務(wù)任務(wù)wms_task注冊(cè)wms回調(diào)，這個(gè)回調(diào)是在IWms組件里實(shí)現(xiàn)的。從這種角度來看，u幫我們把wms_task和IWMS組件聯(lián)系起來了，但并沒有去將AL層軟件和IWMS聯(lián)系起來，這個(gè)工作將是由AL層軟件自己去完成。當(dāng)然，注冊(cè)回調(diào)的這個(gè)工作也是可以在AL層完成，之所以在這里完成，而不是在AL層完成，其主要目的是這個(gè)工作可以做到與AL層無關(guān)，即AL層不需要關(guān)心這個(gè)事情，但這個(gè)事情是短消息功能得于實(shí)現(xiàn)的必須步驟；

f)注冊(cè)鍵盤消息回調(diào)；

通過這個(gè)回調(diào)，所有的按鍵消息都將經(jīng)由底層的hs_task傳到此回調(diào)函數(shù)里。然后回調(diào)函數(shù)將把所有的按鍵信息放到一個(gè)全局變量ui_key_buffer里面，接著發(fā)送一個(gè)UI_KEY_SIG信號(hào)給ui_task通知它去處理按鍵信息，至于ui_task如何處理按鍵消息的，后面的ui_handleSignals里會(huì)有詳細(xì)描述。

g)初始化Lcd，這個(gè)工作不是LCD硬件設(shè)備的真正初始化，只是一些UI需要用到的LCD數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的初始化，和我們關(guān)系不大；

[注]

硬件的初始化，全部都在hs_task里面完成，從這種角度來看的話，系統(tǒng)能跑到ui_task里面，表明所有的硬件設(shè)備的驅(qū)動(dòng)都已經(jīng)成功加載。

h)置開機(jī)標(biāo)志ui_powerup為True；

i)注冊(cè)IPC信號(hào)量UI_IPC_SIG，這個(gè)可以暫時(shí)不管；

j)bridle_InitSWITable的初始化，這個(gè)目標(biāo)，暫時(shí)不知道，也可以先略過；

k)初始化資源文件，其主要工作就是在Rom里面建立資源文件的符號(hào)鏈表，這樣就可以讓系統(tǒng)找到這些資源文件了（資源文件是被編譯在代碼段的，假如不這樣做的話，系統(tǒng)將找不到這些資源文件）；

l)Brew運(yùn)行環(huán)境AEE的初始化：AEE_Init，這個(gè)函數(shù)看不到代碼，大家只需要知道，到了這一步，整個(gè)Brew也就Run起來了，在AEE初始化完成之后，它將自動(dòng)啟動(dòng)一個(gè)Applet，即CoreStartApp，而CoreStartApp將把CoreApp啟動(dòng)起來；

m)到此為止，ui_task的初始化工作完成；

[注意]

1)從上述的ui_task的初始化工作可以看出，ui_task并沒有完成手機(jī)AL層軟件的基本功能的初始化，比如說Sim卡檢測(cè)、網(wǎng)絡(luò)初始化等，這些工作，應(yīng)該是在CoreApp里完成的。

2)真正和手機(jī)功能相關(guān)的初始化工作，是在CoreApp里完成的，這個(gè)Applet的工作機(jī)理，后面也會(huì)有詳細(xì)描述；

2.ui_HandleSignals;

ui_task主要完成如下事件的處理。

a)看門狗喂食；

b)TASK_STOP_SIG信號(hào)，任務(wù)Stop，目前這個(gè)任務(wù)為空，沒做任何事；

c)TASK_OFFLINE_SIG的處理，這幾個(gè)任務(wù)都屬于操作系統(tǒng)層面的事件，目前我們可以暫時(shí)不管；

d)處理關(guān)機(jī)信號(hào)：CoreAppHandleStopSig（），這個(gè)只是處理ui_task在關(guān)機(jī)前需要完成的任務(wù)，比如說發(fā)送一個(gè)消息給CoreApp讓它關(guān)掉自己，然后將ui_task關(guān)閉；

系統(tǒng)的真正關(guān)機(jī)信號(hào)是由tmc來處理，當(dāng)它發(fā)現(xiàn)需要關(guān)機(jī)時(shí)，調(diào)用tmc_powerdown_handler來完成相應(yīng)的工作，在這里就是給所有的任務(wù)發(fā)送TASK_STOP_SIG的信號(hào)。

深層次的關(guān)機(jī)處理，不需要我們了解，也沒必要去知道，我們只需要知道在ui_task里面把該關(guān)的關(guān)掉就Ok了。

關(guān)機(jī)是一個(gè)層層深入的過程，每一個(gè)App或者任務(wù)只需要負(fù)責(zé)將它們自己創(chuàng)建的資源釋放掉就Ok了。而關(guān)機(jī)的導(dǎo)引線，顯然是在CoreApp里截獲到關(guān)機(jī)鍵之后發(fā)送出來的，事實(shí)上也是如此。

e)網(wǎng)絡(luò)掉線時(shí)，發(fā)送掉線信號(hào)給CoreApp；

其實(shí)這個(gè)信號(hào)完全可以在CoreApp里面，自己去注冊(cè)，然后及時(shí)更新自己的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，就不知有沒有這種接口函數(shù)。

f)處理按鍵消息，其主要完成如下的工作：

i.打開背光；

ii.特理按鍵到虛鍵值的轉(zhuǎn)換;

iii.按鍵聲音的處理;

iv.將按鍵消息傳送到AEE執(zhí)行環(huán)境，由它去負(fù)責(zé)按鍵的派發(fā)；

[注]

1.背光的打開是由ui默認(rèn)完成的，那這樣的話，假如我不想按鍵時(shí)有背光，是否可行？看來就得修改此處的代碼；

2.AEE的按鍵派發(fā)機(jī)制如何？它能否保證處于顯示最上層的App永遠(yuǎn)是可以得到Key的App，即假如一個(gè)Applet將自身Hide，它是否依然可以得到Key，而其它的Applet是否就不可以得到了？很怕也像EMP一樣出現(xiàn)焦點(diǎn)丟失的情況；

g)處理AEE_APP_SIG信號(hào)量，完成AEE的調(diào)度工作，這個(gè)任務(wù)是ui完成的最重要的一項(xiàng)工作，因?yàn)樯蠈拥腁pp需要定時(shí)進(jìn)行調(diào)度，目前看來，這個(gè)調(diào)度工作是由AEE_APP_SIG觸發(fā)的，而AEE_APP_SIG這個(gè)信號(hào)量，則由操作系統(tǒng)層面的一個(gè)定時(shí)器定時(shí)發(fā)送的?，F(xiàn)在大家只要了解，AEE_Dispatch會(huì)定時(shí)調(diào)用就Ok了，至于更詳細(xì)的AEE調(diào)度機(jī)制，可以參考我的另外一篇《AEE運(yùn)行機(jī)制深入分析與研究》；

h)處理AEE_SIO_SIG信號(hào)量，這個(gè)看不到代碼，暫時(shí)略過不管；

3.結(jié)論

通過上述對(duì)于ui_task的分析，可以看出，ui_task真正和手機(jī)功能有關(guān)系的（即可能需要定制或者修改的地方），主要就是初始化資源文件和處理按鍵消息這兩部分。至于其它部分，目前都不需要Amoi關(guān)心。手機(jī)真正功能的實(shí)現(xiàn)，比如說開機(jī)Logo的顯示、Sim卡的檢查、Pin碼校驗(yàn)等，都是在CoreApp里面完成的。四．CoreApp的深入分析

目前參考代碼里面的CoreApp所完成的工作比較多且雜，主要說來有如下幾件事。

a)系統(tǒng)組件初始化；

b)開機(jī)Logo的顯示；

c)Sim卡檢測(cè)和Pin碼校驗(yàn)；

d)系統(tǒng)狀態(tài)信息更新；

i.電池狀態(tài)；

ii.網(wǎng)絡(luò)信號(hào)；

iii.網(wǎng)絡(luò)模式；

e)IAnnunciator的維護(hù)與更新；

f)通話處理，打電話的輸入框；

g)主菜單處理；

h)手機(jī)各種設(shè)置功能的處理；

i)關(guān)機(jī)鍵的處理；

目前CoreApp里面的代碼，完成了太多的事，其實(shí)完全可以剝離成不同的模塊來完成，大致可以分成如下幾個(gè)部分。

1、總控模塊；(CoreApp)

總控模塊，主要完成手機(jī)按下開機(jī)鍵之后的各種初始化工作，同時(shí)此模塊也是整個(gè)手機(jī)的控制中心，由它來完成手機(jī)的一些全局性工作，主要有如下幾項(xiàng)。

1．系統(tǒng)初始化、Sim卡檢測(cè)和Pin碼校驗(yàn)；

2．開機(jī)Logo或者開機(jī)動(dòng)畫的顯示；

3．底層服務(wù)程序的啟動(dòng)；（WmsApp、DialApp等）；

4．系統(tǒng)配置信息的統(tǒng)一管理；

由于寫配置信息到NV上面是一件非常慢的工作，每次上層App改變配置之后都去操作NV，很影響速度。所以，可以在內(nèi)存中開一個(gè)配置信息的Buffer，上層App操作的實(shí)際上是這個(gè)Buffer，然后由Core在空閑的時(shí)候再統(tǒng)一寫到NV上去。

5．關(guān)機(jī)處理；

[注]

由于CoreApp是在IdleApplet的界面之下，所以，為了能夠?qū)崿F(xiàn)“一鍵回菜單”的功用，有可能需要修改ui_task里面的Key處理函數(shù)，將所有的Key消息轉(zhuǎn)發(fā)給Core，這樣Core就可以得到所有的Key事件了。（現(xiàn)在的ui_task只把Key事件發(fā)送給了AEE，而AEE只會(huì)將Key事件發(fā)送給當(dāng)前活動(dòng)Applet）。

2、I