你码的代码是如何在SOC芯片上跑起来的
前言
SOC是啥？System on Chip。一个芯片，但是片上有好多东西的意思。市面上的AI芯片、包括你知道的麒麟xxx，骁龙xxx等等一系列手机芯片都是SOC。对于SOC设计者来讲，显然要知道码农们码出来的一行行代码是如何在SOC上跑起来的。
来自清华大学工学博士桔里猫用科普的方式为介绍SOC代码的重要步骤，其中省略了大量细节，尽量用非专业的词汇讲清楚。当然，如果要真的研究这些东西，还需要大量阅读文档。
1.概览
一段C代码要在SOC上跑起来，一般需要6个步骤。
这是一个总图，包括了最简单的编译流程以及一个SOC可以跑的最小系统。
左面绿框里的东西是在PC机上进行的，主要就是把你写的C代码变成二进制的机器码。
右面紫框里是PCB板，红框就是一颗芯片。只有红框里的芯片显然是不可能运行的。你至少要有电源，FLASH，晶振这些。
FLASH是存储你写的程序的二进制文件的。
电源是干啥的，应当很清楚。
晶振是给芯片提供时钟（Clock）的。当然芯片内部会有PLL来接收晶振的时钟。
Reset是个按钮，重置芯片的，理解为上电后自动按一下。你手动也可以按一下。
UART是输出信息用的。毕竟你要知道你的helloworld到底跑了没有，需要把结果通过某个东西输出来。
红框里就是芯片内的东西。此处画了一个最最最简单的AI芯片SOC。此处介绍一个最最最小的SOC架构：
1）ARM-M3是个CPU，可以换成RISC-V或者其他系列的CPU，都没问题。
2）AXI是个总线。你可以理解为一种用于传输数据的模块或者总线。用于两个模块或者多个模块之间相互递数据。反正它有一堆优点。。被SOC广泛采用了。
3）SRAM是片上存储器，用来存储堆栈，速度很快。
4）NPU是个神经网络加速单元。这个东西现在市面上一堆一堆。比如寒武纪最原始就是给华为提供这个IP。（当然，后来华为把寒武纪踹了开始自己写这个NPU）
5）APB，AXI是高速总线，但总有好多外设其实不需要那么快的速度。为了防止AXI太忙，所以一般有个慢速的总线，APB。挂一些慢的东西，例如UART。
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2.准备启动文件
此处我们先要写好一个叫startup.s的文件。这个文件直接是用汇编写的，主要完成三个工作：堆栈的初始化，定位中断向量表，调用启动函数。
- 堆栈初始化
上图是startup.s里面栈的初始化，主要就是分配一下大小，重置一下指针。
- 定义中断向量表
上图就是定义的中断向量表，其实你可以理解这个就是各个小函数的地址。要放在Flash的0位置处。例如你要运行Reset_Handler这个小程序，PC就会先先访问这个中断向量表，得知Resethandler在哪个地址，然后PC跳到相应的位置开始执行Resethandler， 里面定义了各种中断发生后CPU要做的事儿（小程序）。
- 调用ResetHandler
这个小程序就是默认的初始化操作。其实就干了两件事儿，把你写的二进制代码文件从FLASH里搬到SRAM里，然后开始运行（bl main）.
3.编写业务代码
这一步你应该比较熟，就是你的c文件。一般来讲学c语言写的第一个程序就是这个。
4.编译生成机器码
第三步是把写的代码变成机器可以认识的二进制文件。一般用到的工具是GCC，包括了链接、编译等等一大堆东西。此处为了简单解释，你可以理解为把startup.s翻译成二进制，把hellowolrd.c翻译成二进制。然后把两段二进制拼起来，最终生成code.bin。里面的东西如下图所示。
生成这个code.bin以后，基本上电脑编译这一步就算完成了。下一步就是下载到开发板了。
5.烧写FLASH
第三步生成的code.bin总归是个文件。在你的PC机上，如何让它跑在SOC上呢？这需要一个媒介，就是FLASH，这是个小的存储芯片。至于怎么烧写进去，就要用这个烧写器。其实一般来讲接口都会设计的很优雅，比如用个micro usb啥的，不会让你抱着砖写FLASH的。
总之，第四步结束以后code.bin就到flash里面了。
6.烧写FLASH
第五步是要复位一下芯片系统。为什么要复位一下这个,你可能要对数字芯片有一定的了解,让芯片里的各个寄存器恢复到初始状态。大体解释一下的话，CPU里存在一个寄存器叫PC。例如PC=2，就从存储2位置处取出指令来执行。这个复位就是让PC恢复到0，开始跑。
7.CPU开始执行
emmm 到这一步，CPU开始跑程序。先跑startup.s, 再跑helloworld.c。
8.输出计算结果
等计算结束以后，要输出结果（结果也是一串二进制数）。这时候数据先从ARM写到AXI总线，然后通过AXI-APB纵线桥写到APB，然后写到UART串口。最后你用串口线就能把结果在PC机上看到。
总结
emmm 感觉上述就是如何设计一个最小SOC系统并在系统上跑一个helloworld，实际上里面涉及到的细节非常多。比如UART如何用起来的, FLASH怎么接进去的。复位信号也不是一个RESET这么简单，往往有power-on reset, system reset等等一堆。但是原理上就是上面讲的这些。
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