9.4 自定义SMC服务开发

9.4.1 SMC服务开发概述

在TF-A中，SMC（Secure Monitor Call）是安全世界与非安全世界之间通信的核心机制。开发者可以通过扩展SMC服务来实现特定安全功能，主要包括：

• 功能范围：硬件加密加速、安全配置管理、可信服务代理等
• 调用方式：通过smc指令触发，在EL3由BL31处理
• 服务类型：
  • 快速调用（Fast Call）：同步处理，立即返回
  • 标准调用（Standard Call）：可能涉及异步处理

9.4.2 开发流程与框架

1. 服务ID定义

// 在include/lib/smccc.h中定义SMC功能ID
#define MY_CUSTOM_SERVICE_ID        0x8200FF00
#define MY_CUSTOM_SERVICE_VERSION   0x8200FF01// 在include/services/my_service.h中定义参数宏
#define MY_SVC_PARAM1_SHIFT    0
#define MY_SVC_PARAM2_SHIFT    8

2. 服务处理函数注册

// 在services/std_svc/my_service/my_service_main.c中实现
DECLARE_RT_SVC(my_custom_service,OEN_TOS_START,OEN_TOS_END,SMC_TYPE_FAST,my_svc_setup,my_svc_smc_handler
);// 在BL31初始化时注册服务
void my_svc_setup(void)
{/* 硬件初始化代码 */
}uintptr_t my_svc_smc_handler(uint32_t smc_fid,u_register_t x1,u_register_t x2,u_register_t x3,u_register_t x4,void *cookie,void *handle,u_register_t flags)
{/* 处理逻辑实现 */
}

9.4.3 典型实现示例

安全计数器服务实现

// 服务处理函数
static uintptr_t counter_smc_handler(uint32_t smc_fid,u_register_t x1,u_register_t x2,u_register_t x3,u_register_t x4,void *cookie,void *handle,u_register_t flags)
{static uint32_t secure_counter = 0;switch (smc_fid) {case COUNTER_INCREMENT:secure_counter++;SMC_RET1(handle, secure_counter);case COUNTER_GET:SMC_RET1(handle, secure_counter);default:WARN("Unimplemented SMC Call: 0x%x\n", smc_fid);SMC_RET1(handle, SMC_UNK);}
}

参数传递规范

寄存器	用途
X0	SMC功能ID
X1-X4	输入参数
X5-X7	保留（必须设为0）
X0	返回值（输出）

9.4.4 安全注意事项

1. 参数验证：

   if (x1 > MAX_ALLOWED_VALUE) {SMC_RET1(handle, SMC_INVALID_PARAM);
   }
   

2. 边界检查：

   • 所有指针参数必须验证是否在安全内存范围内
   • 数组访问必须检查索引有效性

3. 时序安全：

   • 敏感操作应保持恒定时间执行
   • 避免分支泄露信息

4. 权限控制：

   if (caller_secure_state != SECURE) {SMC_RET1(handle, SMC_DENIED);
   }
   

9.4.5 调试与测试方法

1. 日志输出：

   INFO("SMC Call 0x%x from 0x%lx\n", smc_fid, read_elr_el3());
   

2. 单元测试：

   # 在TF-A测试框架中添加测试用例
   def test_custom_smc(self):ret = self.smc_call(0x8200FF00, 0x1)self.assertEqual(ret[0], 0x0)
   

3. 性能分析：

   uint64_t start_time = read_cntpct_el0();
   // SMC处理逻辑
   uint64_t duration = read_cntpct_el0() - start_time;
   

9.4.6 与用户空间的集成

1. Linux内核调用示例：

// 内核驱动中调用SMC服务
static long my_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{struct arm_smccc_res res;arm_smccc_smc(MY_CUSTOM_SERVICE_ID, arg, 0, 0, 0, 0, 0, 0, &res);return res.a0;
}

2. OP-TEE集成：

// 在OP-TEE中通过NS调用触发
TEE_Result invoke_smc_service(uint32_t param)
{struct arm_smccc_res res;tee_smc_call(MY_CUSTOM_SERVICE_ID, param, &res);return res.a0;
}

9.4.7 最佳实践建议

1. 服务设计原则：

   • 保持最小权限
   • 实现原子操作
   • 避免复杂状态机

2. 版本兼容性：

   • 为服务实现版本查询接口
   • 保持向后兼容

3. 性能优化：

   • 高频调用服务使用快速调用类型
   • 减少EL3上下文保存开销

4. 错误处理：

   • 定义明确的错误码体系
   • 提供详细的调试信息

该章节内容已按照技术文档规范编写，包含代码示例、表格、注意事项等要素，可直接集成到书籍中。需要扩展具体案例时，可添加更多SoC特定的实现示例。