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Trusted Firmware-A 启动流程

news 2026/7/25 18:36:06

Trusted Firmware-A（TF-A）的调用流程遵循ARM的启动架构规范，通常分为多个阶段，从冷启动开始，逐步将控制权从底层固件转移到上层操作系统。以下是TF-A的典型调用流程：

1. Boot ROM (BL1)

位置：固化在芯片内部的ROM中，是芯片上电后执行的第一段代码。
职责：
- 初始化最基础的硬件（如CPU、必要的时钟、内存控制器）。
- 加载并验证下一阶段固件（BL2）到安全内存（通常是SRAM）。
- 建立安全环境，例如初始化TrustZone，将世界划分为安全世界（Secure World）和非安全世界（Normal World）。
跳转：验证BL2后，跳转到BL2执行。

2. Trusted Boot Firmware (BL2)

位置：通常加载到安全RAM（如SRAM）中运行。
职责：
- 初始化更复杂的硬件（如DDR内存、更全面的外设）。
- 加载并验证后续的固件镜像，包括：
  - BL31：EL3运行时固件。
  - BL32：可选的Secure-EL1固件（如OP-TEE）。
  - BL33：非安全世界引导加载程序（如U-Boot）。
- 根据平台配置，可能还会加载其他固件（如SCP固件）。
跳转：将控制权交给BL31。

3. EL3 Runtime Firmware (BL31)

位置：运行在EL3（最高特权级），常驻安全内存。
职责：
- 提供安全监控器功能，管理安全世界和非安全世界之间的切换（SMC调用）。
- 实现电源状态协调接口（PSCI），用于CPU电源管理（如开机、关机、休眠）。
- 初始化系统级安全服务（如加解密模块）。
- 可选：为BL32（如OP-TEE）设置执行环境。
跳转：
- 如果启用了BL32，则先跳转到BL32（Secure-EL1）。
- 否则，直接跳转到BL33（Non-secure EL2或EL1）。

4. Secure-EL1 Payload (BL32，可选)

典型实现：OP-TEE（可信执行环境）。
职责：
- 提供可信执行环境，运行安全服务（如密钥存储、安全认证）。
- 通过SMC调用与BL31（EL3）交互。
跳转：完成后，通过SMC返回BL31，由BL31将控制权转交给BL33。

5. Non-secure Firmware (BL33)

典型实现：U-Boot、UEFI或其它bootloader。
职责：
- 在非安全世界运行，初始化非安全外设。
- 加载操作系统内核（如Linux），并传递设备树（DTB）等参数。
跳转：最终跳转到操作系统内核（通常位于EL2或EL1）。

6. 操作系统内核

示例：Linux内核。
启动：内核接管后，继续初始化系统，启动用户空间，完成系统启动。

│ Trusted Firmware-A 调用流程 │
│
│ BootROM
│ ↓
│ BL1_entry (bl1_entrypoint)
│ ↓
│ bl1_main()
│ ↓
│ bl1_load_bl2()
│ ├── bl1_plat_get_image_desc()
│ ├── bl1_plat_handle_pre_image_load()
│ └── load_auth_image() ← 加载验证BL2
│ ↓
│ BL2_entry
│ ↓
│ bl2_main()
│ ↓
│ bl2_load_images()
│ ├── plat_get_bl_image_load_info()
│ ├── bl2_plat_handle_pre_image_load()
│ ├── load_auth_image() ← 加载验证BL31/BL32/BL33
│ └── plat_get_next_bl_params()
│ ↓
│ ┌─────────────────────┐
│ │ 跳转方式选择 │
│ ├─────────────────────┤
│ │ 1. SMC方式: │
│ │ smc_BL1_RUN_IMAGE│
│ │ ↓ │
│ │ 2. 直接跳转: │
│ │ bl2_run_next_image│
│ └─────────────────────┘
│ ↓
│ BL31_entry
│ ├── bl31_setup() ← 早期平台设置
│ └── bl31_main()
│ ├── bl31_lib_init() ← 初始化辅助库
│ ├── bl31_platform_setup()← 平台设置
│ ├── runtime_svc_init() ← 初始化运行时服务
│ ├── bl31_register_bl32_init()
│ │ ↓
│ │ bl32_init() ← 调用安全OS初始化（可选）
│ └── bl31_prepare_next_image_entry()
│ ├── cm_prepare_el3_exit_ns()
│ │ ↓
│ │ NonSecure_OS (BL33/U-Boot)
│ └── cm_prepare_el3_exit()
│ ↓
│ Secure_OS (BL32/安全负载)
│