当前位置：首页 > news >正文

ATF简介

news 2025/7/31 16:51:41

一、ATF是啥呢？

ATF（Arm Trusted Firmware） 是由 Arm 官方提供的开源固件框架，主要用于在基于 Arm 架构的处理器上实现 安全启动、安全世界管理和异常级别切换 等功能。支持安全世界与非安全世界之间的隔离。（ATF是安全世界，APP/linux是非安全世界喽！！！）

它运行在 Arm 架构的 EL3（Exception Level 3），也就是最高权限级别，属于 安全世界（Secure World） 的一部分。

二、为啥要有ATF

ATF 的存在是为了满足以下几个关键需求：

安全启动（Secure Boot）：确保系统从上电开始就处于可信状态。
异常级别管理：在 EL3 层管理 EL0~EL2 的权限切换，确保系统安全。
TEE 支持：为 TrustZone 提供安全世界的运行环境（如 OP-TEE）。
电源管理：协调多核处理器的启动、挂起、唤醒等操作。
系统初始化：初始化内存、MMU、缓存等关键硬件资源。

三、ATF工作原理

ATF 的核心模块包括：

BL1（Boot Loader Stage 1）：芯片上电后执行的第一段代码，负责加载 BL2。
BL2（Trusted Boot Firmware）：验证并加载后续固件（如 BL31、BL32、BL33）。
BL31（EL3 Runtime Firmware）：常驻 EL3，处理异常、上下文切换、安全调用（SMC）。
BL32（Optional TEE）：运行在 Secure World 的 TEE（如 OP-TEE）。
BL33（Normal World OS）：如 U-Boot、Linux 等，运行在 EL2/EL1。

工作流程如下：

上电 → BL1 → BL2 → BL31（+BL32）→ BL33 → 操作系统启动

ATF 通过 SMC（Secure Monitor Call） 实现 Normal World 与 Secure World 的通信。

1、如何和UBOOT以及linux协同工作呢？

组件	运行级别	主要职责
ATF (BL1/BL2/BL31)	EL3	安全启动、异常管理、TEE支持、电源管理
U-Boot (BL33)	EL2/EL1	加载内核、设备树、initrd，提供启动参数
Linux Kernel	EL1	操作系统核心，管理硬件资源和用户空间

1. ATF 阶段

BL1：芯片上电后执行，初始化最小硬件，加载 BL2。
BL2：验证并加载 BL31（ATF Runtime）、BL32（TEE，可选）、BL33（U-Boot）。
BL31：驻留在 EL3，初始化安全环境，设置异常向量表，准备好 SMC 接口。
BL31 最后跳转到 BL33（U-Boot），并保留对 EL3 的控制。

2. U-Boot 阶段

运行在 EL2 或 EL1。
读取设备树（DTB）、内核镜像（zImage/Image）、initrd。
设置启动参数（ATAG 或 bootargs）。
通过 smc 调用与 ATF 通信（如 PSCI 电源管理）。
最后跳转到 Linux 内核入口。

3. Linux 阶段

内核启动后，继续初始化硬件、挂载根文件系统。
通过 SMC 接口与 ATF 交互（如 CPU 热插拔、挂起唤醒等）。
如果有 TEE（如 OP-TEE），Linux 通过 TEE driver 与其通信。

关键协同机制

1. SMC 调用机制

U-Boot 和 Linux 使用 SMC 指令向 ATF 发起请求。
常见用途：
- 电源管理（PSCI）
- 安全服务（如密钥存储、加密）
- TEE 通信

2. 设备树传递

U-Boot 将设备树（DTB）传递给 Linux。
ATF 通常不直接处理 DTB，但可能会修改或注入安全相关节点。

3. 异常级别切换

ATF 负责从 EL3 切换到 EL2（U-Boot）或 EL1（Linux）。
保证安全世界与普通世界的隔离。

ATF 是安全世界的守门人，U-Boot 是引导者，Linux 是最终的执行者。三者通过 SMC、异常级别切换和设备树等机制紧密协作，构建一个既安全又高效的启动流程。

EL3/2/1啥意思呢？

在 Arm 架构中，异常等级（Exception Levels, EL） 是用来划分不同特权级别的机制，主要用于操作系统、安全固件和用户应用之间的隔离。

异常等级	权限	运行环境	典型用途
EL3	最高	Secure Monitor	ATF、安全固件、异常管理
EL2	高	Hypervisor	虚拟化（KVM、Xen）
EL1	中	OS Kernel	Linux、RTOS
EL0	最低	User Space	应用程序