启动流程¶
NextPilot沿用RT-Thread的系统启动流程，以rtthread_startup()函数为统一启动入口。同时每个模块保持相对独立，采用RT-Thread自动初始化机制依次启动，在同一个初始化阶段里面启动函数的**执行顺序一般由编译顺序确定**。
系统启动流程¶
RT-Thread 支持多种平台和多种编译器，而 rtthread_startup() 函数是 RT-Thread 规定的统一启动入口。一般执行顺序是：系统先从启动文件开始运行，然后进入 RT-Thread 的启动函数 rtthread_startup() ，最后进入用户入口函数 main()，如下图所示：
以 MDK-ARM 为例，用户程序入口为 main() 函数，位于 main.c 文件中。系统启动后先从汇编代码 startup_stm32f103xe.s 开始运行，然后跳转到 C 代码，进行 RT-Thread 系统启动，最后进入用户程序入口函数 main()。
为了在进入 main() 之前完成 RT-Thread 系统功能初始化，我们使用了 MDK 的扩展功能 $Sub$$ 和 $Super$$。可以给 main 添加 $Sub$$ 的前缀符号作为一个新功能函数 $Sub$$main，这个 $Sub$$main 可以先调用一些要补充在 main 之前的功能函数（这里添加 RT-Thread 系统启动，进行系统一系列初始化），再调用 $Super$$main 转到 main() 函数执行，这样可以让用户不用去管 main() 之前的系统初始化操作。
关于 $Sub$$ 和 $Super$$ 扩展功能的使用，详见 ARM® Compiler v5.06 for µVision®armlink User Guide。
下面我们来看看在 components.c 中定义的这段代码：
/* $Sub$$main 函数 */
int $Sub$$main(void)
{
rtthread_startup();
return 0;
}在这里 $Sub$$main 函数调用了 rtthread_startup() 函数，其中 rtthread_startup() 函数的代码如下所示：
int rtthread_startup(void)
{
rt_hw_interrupt_disable();
/* 板级初始化：需在该函数内部进行系统堆的初始化 */
rt_hw_board_init();
/* 打印 RT-Thread 版本信息 */
rt_show_version();
/* 定时器初始化 */
rt_system_timer_init();
/* 调度器初始化 */
rt_system_scheduler_init();
#ifdef RT_USING_SIGNALS
/* 信号初始化 */
rt_system_signal_init();
#endif
/* 由此创建一个用户 main 线程 */
rt_application_init();
/* 定时器线程初始化 */
rt_system_timer_thread_init();
/* 空闲线程初始化 */
rt_thread_idle_init();
/* 启动调度器 */
rt_system_scheduler_start();
/* 不会执行至此 */
return 0;
}这部分启动代码，大致可以分为四个部分：
（1）初始化与系统相关的硬件；
（2）初始化系统内核对象，例如定时器、调度器、信号；
（3）创建 main 线程，在 main 线程中对各类模块依次进行初始化；
（4）初始化定时器线程、空闲线程，并启动调度器。
启动调度器之前，系统所创建的线程在执行 rt_thread_startup() 后并不会立马运行，它们会处于就绪状态等待系统调度；待启动调度器之后，系统才转入第一个线程开始运行，根据调度规则，选择的是就绪队列中优先级最高的线程。
rt_hw_board_init() 中完成系统时钟设置，为系统提供心跳、串口初始化，将系统输入输出终端绑定到这个串口，后续系统运行信息就会从串口打印出来。
main() 函数是 RT-Thread 的用户代码入口，用户可以在 main() 函数里添加自己的应用。
int main(void)
{
/* user app entry */
return 0;
}自动初始化机制¶
自动初始化机制是指初始化函数不需要被显式调用，只需要在函数定义处通过宏定义的方式进行申明，就会在系统启动过程中被执行。
例如在串口驱动中调用一个宏定义告知系统初始化需要调用的函数，代码如下：
int rt_hw_usart_init(void) /* 串口初始化函数 */
{
... ...
/* 注册串口 1 设备 */
rt_hw_serial_register(&serial1, "uart1",
RT_DEVICE_FLAG_RDWR | RT_DEVICE_FLAG_INT_RX,
uart);
return 0;
}
INIT_BOARD_EXPORT(rt_hw_usart_init); /* 使用组件自动初始化机制 */示例代码最后的 INIT_BOARD_EXPORT(rt_hw_usart_init) 表示使用自动初始化功能，按照这种方式，rt_hw_usart_init() 函数就会被系统自动调用，那么它是在哪里被调用的呢？
在系统启动流程图中，有两个函数：rt_components_board_init() 与 rt_components_init()，其后的带底色方框内部的函数表示被自动初始化的函数，其中：
-
“board init functions” 为所有通过 INIT_BOARD_EXPORT(fn) 申明的初始化函数。
-
“pre-initialization functions” 为所有通过 INIT_PREV_EXPORT(fn)申明的初始化函数。
-
“device init functions” 为所有通过 INIT_DEVICE_EXPORT(fn) 申明的初始化函数。
-
“components init functions” 为所有通过 INIT_COMPONENT_EXPORT(fn)申明的初始化函数。
-
“enviroment init functions” 为所有通过 INIT_ENV_EXPORT(fn) 申明的初始化函数。
-
“application init functions” 为所有通过 INIT_APP_EXPORT(fn)申明的初始化函数。
rt_components_board_init() 函数执行的比较早，主要初始化相关硬件环境，执行这个函数时将会遍历通过 INIT_BOARD_EXPORT(fn) 申明的初始化函数表，并调用各个函数。
rt_components_init() 函数会在操作系统运行起来之后创建的 main 线程里被调用执行，这个时候硬件环境和操作系统已经初始化完成，可以执行应用相关代码。rt_components_init() 函数会遍历通过剩下的其他几个宏申明的初始化函数表。
RT-Thread 的自动初始化机制使用了自定义 RTI 符号段，将需要在启动时进行初始化的函数指针放到了该段中，形成一张初始化函数表，在系统启动过程中会遍历该表，并调用表中的函数，达到自动初始化的目的。
用来实现自动初始化功能的宏接口定义详细描述如下表所示：
| 初始化顺序 | 宏接口 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | INIT_BOARD_EXPORT(fn) | 非常早期的初始化，此时调度器还未启动 |
| 2 | INIT_PREV_EXPORT(fn) | 主要是用于纯软件的初始化、没有太多依赖的函数 |
| 3 | INIT_DEVICE_EXPORT(fn) | 外设驱动初始化相关，比如网卡设备 |
| 4 | INIT_COMPONENT_EXPORT(fn) | 组件初始化，比如文件系统或者 LWIP |
| 5 | INIT_ENV_EXPORT(fn) | 系统环境初始化，比如挂载文件系统 |
| 6 | INIT_APP_EXPORT(fn) | 应用初始化，比如 GUI 应用 |
初始化函数主动通过这些宏接口进行申明，如 INIT_BOARD_EXPORT(rt_hw_usart_init)，链接器会自动收集所有被申明的初始化函数，放到 RTI 符号段中，该符号段位于内存分布的 RO 段中，该 RTI 符号段中的所有函数在系统初始化时会被自动调用。