4、ATF源码编译：ATF源码获取、编译选项解析、编译流程与产物分析

好，咱们进入实战环节。上一章我们把ATF的架构和启动流程捋了一遍，这一章就该动手了——把源码拉下来，编译出能跑的镜像。

说实话，ATF的编译比我想象中要简单。我第一次接触时，以为要配一堆交叉编译链、设置各种环境变量，结果发现它自带的构建系统做得挺完善。你只要把几个关键参数搞明白，基本就能一次通过。

4.1 源码获取

ATF的源码托管在GitHub上，官方仓库是 ARM-software/arm-trusted-firmware。我个人习惯用 git clone 拉取，然后切到稳定的release版本。

git clone https://github.com/ARM-software/arm-trusted-firmware.git
cd arm-trusted-firmware
git checkout v2.9

为什么推荐切到release版本？因为master分支可能包含一些实验性改动，不一定稳定。我在项目里吃过这个亏——用master编译出来的BL31在某个平台上死活跑不起来，后来发现是某个commit引入了bug。从那以后，我坚持用tag版本。

目前主流平台建议用v2.8或v2.9，这两个版本对ARMv8.2和v8.4的支持比较成熟。如果你用的是最新的ARMv9平台，那可能需要v2.10以上的版本。

4.2 编译选项解析

ATF的编译选项，说白了就是通过 make 命令传递的参数。你不需要全部记住，但有几个核心选项必须搞明白。

嗯，这里要注意 LOG_LEVEL 这个选项。我见过不少新手把日志级别开到50，结果终端刷屏刷到根本看不清关键信息。其实 LOG_LEVEL=40 已经能看到绝大部分调试信息了。

4.3 编译流程

ATF的编译流程，我画了一张图帮你理解：

实际编译命令长这样：

make CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- \
     PLAT=qemu \
     ARCH=aarch64 \
     DEBUG=1 \
     LOG_LEVEL=40 \
     all

这里 CROSS_COMPILE 指定交叉编译工具链的前缀。如果你用的是ARM官方提供的 gcc-arm-10.2-2020.11-x86_64-aarch64-none-linux-gnu，那前缀就是 aarch64-none-linux-gnu-。不同工具链前缀可能不一样，这个要留意。

4.4 编译产物分析

编译完成后，产物默认放在 build/<PLAT>/<BUILD_TYPE>/ 目录下。比如 build/qemu/debug/。我们来看看里面都有什么：

$ ls -la build/qemu/debug/
total 1024
-rw-r--r--  bl1.bin        # BL1 镜像，约 32KB
-rw-r--r--  bl2.bin        # BL2 镜像，约 64KB
-rw-r--r--  bl31.bin       # BL31 镜像，约 128KB
-rw-r--r--  fip.bin        # FIP 打包镜像，包含 BL2 + BL31
-rw-r--r--  bl1.elf        # BL1 的 ELF 文件，带调试符号
-rw-r--r--  bl2.elf
-rw-r--r--  bl31.elf
-rw-r--r--  bl31.map       # 内存映射文件，分析布局用

这几个文件各自有什么用？我简单说一下：

• bl1.bin：ROM里加载的第一个镜像，负责初始化最小系统，然后加载BL2。在QEMU平台上，这个文件通常不用我们自己烧录，QEMU内部已经模拟了ROM行为。
• bl2.bin：可信启动的第二阶段，负责加载BL31和BL33。如果你开启了可信启动，它还会做镜像校验。
• bl31.bin：这是最核心的——EL3运行时固件，提供SMC调用、PSCI电源管理等服务。我们后面做TEE集成，主要就是跟它打交道。
• fip.bin：Firmware Image Package，把BL2、BL31、BL33（如果有）打包成一个文件。QEMU启动时直接加载fip.bin就行。

另外，bl31.map 这个文件很多人忽略，但我建议你养成看的习惯。它记录了每个函数、每个变量的内存地址。我在调试一次安全中断处理时，发现某个函数被链接到了意想不到的位置，导致跳转出错。打开map文件一看，原来是链接脚本里某个section的地址对齐没设对。

4.5 常见编译问题与避坑

编译过程中可能会遇到一些问题，我把自己踩过的坑列出来：

我曾经在一个项目里，因为忘记关 DEBUG=1，导致BL31镜像超过了平台ROM的限制，启动时直接卡死。查了半天才发现是镜像太大，装不下了。嗯，从那以后我每次发布前都会检查一下镜像大小。

4.6 验证编译结果

编译完了怎么验证能不能跑？最简单的方法是用QEMU：

qemu-system-aarch64 -machine virt \
  -cpu cortex-a57 \
  -bios bl1.bin \
  -semihosting \
  -nographic

如果一切正常，你会看到ATF的启动日志，类似这样：

NOTICE:  BL1: v2.9(release):v2.9
NOTICE:  BL1: Built : 14:48:00, Mar 15 2024
NOTICE:  BL2: v2.9(release):v2.9
NOTICE:  BL2: Built : 14:48:01, Mar 15 2024
NOTICE:  BL31: v2.9(release):v2.9
NOTICE:  BL31: Built : 14:48:02, Mar 15 2024

看到这三行 NOTICE，说明你的ATF已经成功跑起来了。接下来就可以开始集成TEE了。

好，这一章的内容就到这里。ATF的编译其实不复杂，关键是理解每个选项的作用，以及知道编译产物里哪个文件是你真正需要的。下一章我们会把这些镜像烧录到目标平台上，看看实际运行效果。