Arduino IDE SDK development SoftWare BootFlow.

安装了64位linux版的arduino IDE　1.8.1用于在arduino_due平台上做开发，总体上给我的感觉用arduio IDE编译，upload 程序，比之前在due上跑zephyr内核要直观，方便很多，　只需要点击几个按钮就能搞定一切.　但是IDE背后隐藏了很多重要的启动机制，则是用这种开发模式看不到的．

　最简单的例子，　打开一个arduion ide的一个工程，可以看到开发出来的接口只有setup和loop两个:

　系统会主动链接和调用这两个接口，　用户只要在这两个函数中写好自己的逻辑．不需要知道背后的启动细节，　但这个流程是怎样的呢？

进入到arduino的安装目录，找到arduion sdk所在路径　/home/user/.arduino15/packages/arduino/hardware/sam/1.6.11/cores/arduino/main.cpp，打开main.cpp文件:

上图清楚的表明了setup, loop的调用机制，　由此揭开了arduino ide sdk的神秘面纱．为了更好用，sdk屏蔽了 cpu底层的启动细节以及必要的底层硬件初始化机制，　同时，sdk还提供了很多的库文件类供用户调用．

另一个问题来了，　main函数是谁调用的呢？　要完整描述整个启动流程，必须了解一些cortex-m系列处理器的细节．　
我们知道，cortex-m系列是从复位向量处开始启动的，cortex_m有２５５个启动向量，这些向量大部分是给外部ＩＯ中断使用的，根据外部IO的连接可选配置，　但前１６个是必不可少的，必须要设置，　以zephyr内核为例，在zephyr/arch/arm/core/cortex_m/vector_table.S文件中:

向量第二个slot __reset就是启动入口．
处理器的实现不依赖os的逻辑，所以arduino也应该有同样一张启动向量表，我们要找到它，然后跟据第二个slot的定义去寻徐追踪，直到找到调用main函数，逻辑链条闭合．

几经周折，找到.arduino15/packages/arduino/hardware/sam/1.6.11/system/CMSIS/Device/ATMEL/sam3xa/source/gcc_atmel/startup_sam3xa.c 　文件，异常向量表在这里:
　

得知启动入口是Reset_Handler, 同样定义在本文件中:

可以看到，在启动线程里过来调用了前面提到的main函数，整个逻辑链条打通了．

关于中断处理，　以PIOD中断为例，　在异常表中:

PIOD_Handler定义在中断表里面，找到他的定义, 在文件 ~/.arduino15/packages/arduino/hardware/sam/1.6.11/cores/arduino/WInterrupts.c中:

看到函数中调用 callback指针表．
函数指针数组中记录有每个终端发生时的终端处理程序入口，在同一个文件中被初始化:

所以，用户程序只需要调用attachInterrupt函数注册中断入口即可．

从嵌入式os的角度看，arduino ide提供的sdk仅仅是一个前后台系统，　是一个顺序执行的系统，其程序进程中只有一个main线＞程，程序功能的实现是依靠死循环实现；实时性主要是靠外部中断信号，或者检测IO口得信号实现的，中断的运行的速度还＞是比较快的，这是因为它完全是基于硬件机制的。至于实时性，如果是在简单的系统中，即任务数少的情况，那前后台还是＞很迅速的．实时性收到线程数量的限制．

或者说arduino ide提供的sdk仅仅是一个单线程的裸机bootflow，　根本没有os, 整个过程仅仅是不断的执行loop函数，这让我想起了西门子ＰＬＣ的OB1 大循环，所有的事件处理都要安排在一个循环内进行，对于一个系统来讲，实时性肯定是不够的．