ATF/ TEE / REE 与ARM 异常级别EL 安全体系完整篇：TrustZone硬件到 SMC 进OP-TEE的全链路

板子上开了 TrustZone，dmesg 却找不到 /dev/tee0；CA 调 TEEC_InvokeCommand 返回 0xFFFF0006；SMC 在 EL3 直接 panic------根因往往不在应用层，而在 NS/S 世界划分、TZASC 内存隔离、TF-A BL31 调度、GIC Group 路由 没对齐。本文从 SoC 硬件安全组件讲起，经 TF-A 启动链、EL0--EL3 特权模型，追到 Linux drivers/tee/ → SMC → BL31 → OP-TEE → TA 的完整路径，并覆盖中断分流、设备树 binding 与现场排障。与《嵌入式安全完整篇》侧重 Secure Boot/IMA 互补：本篇专注 TrustZone + ATF + TEE 运行时架构。

源码锚点

路径	作用
arm-trusted-firmware/bl1/	首级 Bootloader（部分平台 ROM 直跳 BL2）
arm-trusted-firmware/bl2/	加载 BL31/BL32/BL33 镜像、证书验签
arm-trusted-firmware/bl31/bl31_main.c	EL3 Monitor 入口、runtime service 注册
arm-trusted-firmware/bl31/aarch64/runtime_svc_handlers.S	SMC 陷入 EL3 的汇编入口
arm-trusted-firmware/services/spd/opteed/	OP-TEE Secure Payload Dispatcher
arm-trusted-firmware/services/std_svc/psci/	PSCI（CPU ON/OFF/SUSPEND）
arm-trusted-firmware/plat/<vendor>/<soc>/	平台 TZC/TZPC/GIC/DRAM 布局
arm-trusted-firmware/docs/design/firmware-design.rst	BL 阶段官方设计说明
optee_os/core/arch/arm/kernel/thread_a64.S	Secure world 线程切换
optee_os/core/arch/arm/sm/sm.c	OP-TEE 侧 SMC 处理入口
optee_os/core/tee/entry_std.c	标准 SMC 命令分发
optee_client/libteec/src/tee_client_api.c	GlobalPlatform TEE Client API
linux/drivers/tee/tee_core.c	TEE 子系统核心、/dev/tee*
linux/drivers/tee/optee/call.c	OP-TEE 驱动 SMC 封装
linux/drivers/tee/optee/optee_smc.h	OP-TEE SMC function ID 定义
linux/Documentation/devicetree/bindings/tee/linaro,optee-tz.yaml	传统 OP-TEE 设备树 binding
linux/Documentation/devicetree/bindings/firmware/arm,ffa.yaml	FF-A 固件接口 binding
linux/arch/arm64/include/asm/exception.h	EL 切换、异常向量相关
linux/arch/arm64/kernel/smccc-call.S	内核发起 SMC/HVC 的封装
linux/include/linux/arm-smccc.h	SMCCC 调用约定宏

常用观测命令：

# REE 侧
ls -l /dev/tee* /dev/teepriv*
dmesg | grep -iE 'optee|tee|smc|ffa'
cat /sys/firmware/optee/uefi/mode 2>/dev/null
modinfo optee

# 设备树（运行态或反编译）
fdtdump /sys/firmware/fdt 2>/dev/null | grep -A5 optee
dtc -I fs -O dts /sys/firmware/fdt 2>/dev/null | grep -E 'optee|ffa|reserved-memory'

# OP-TEE 测试（需 tee-supplicant）
tee-supplicant &
xtest -l 15

GlobalPlatform Client API 最小调用骨架：

TEEC_Context ctx;
TEEC_Session sess;
TEEC_Operation op;
TEEC_Result res;

res = TEEC_InitializeContext(NULL, &ctx);
res = TEEC_OpenSession(&ctx, &sess, &uuid,
                       TEEC_LOGIN_PUBLIC, NULL, NULL, &origin);
memset(&op, 0, sizeof(op));
op.paramTypes = TEEC_PARAM_TYPES(TEEC_MEMREF_TEMP_INPUT,
                                 TEEC_NONE, TEEC_NONE, TEEC_NONE);
res = TEEC_InvokeCommand(&sess, CMD_TEST, &op, &origin);
TEEC_CloseSession(&sess);
TEEC_FinalizeContext(&ctx);

调用链

TF-A 冷启动到 Linux + OP-TEE 驻留

#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}@keyframes edge-animation-frame{from{stroke-dashoffset:0;}}@keyframes dash{to{stroke-dashoffset:0;}}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .edge-animation-slow{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 50s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .edge-animation-fast{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 20s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .edge-thickness-normal{stroke-width:1px;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .edge-thickness-invisible{stroke-width:0;fill:none;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff svg{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff p{margin:0;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .label{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;color:#333;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .cluster-label text{fill:#333;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .cluster-label span{color:#333;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .cluster-label span p{background-color:transparent;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .label text,#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff span{fill:#333;color:#333;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .node rect,#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .node circle,#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .node ellipse,#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .node polygon,#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .rough-node .label text,#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .node .label text,#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .image-shape .label,#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .icon-shape .label{text-anchor:middle;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .node .katex path{fill:#000;stroke:#000;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .rough-node .label,#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .node .label,#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .image-shape .label,#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .icon-shape .label{text-align:center;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .node.clickable{cursor:pointer;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .root .anchor path{fill:#333333!important;stroke-width:0;stroke:#333333;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .arrowheadPath{fill:#333333;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .edgePath .path{stroke:#333333;stroke-width:2.0px;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .flowchart-link{stroke:#333333;fill:none;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .edgeLabel{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .edgeLabel p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .edgeLabel rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .labelBkg{background-color:rgba(232, 232, 232, 0.5);}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aaaa33;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .cluster text{fill:#333;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .cluster span{color:#333;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:12px;background:hsl(80, 100%, 96.2745098039%);border:1px solid #aaaa33;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .flowchartTitleText{text-anchor:middle;font-size:18px;fill:#333;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff rect.text{fill:none;stroke-width:0;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .icon-shape,#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .image-shape{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .icon-shape p,#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .image-shape p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);padding:2px;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .icon-shape .label rect,#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .image-shape .label rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .label-icon{display:inline-block;height:1em;overflow:visible;vertical-align:-0.125em;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff .node .label-icon path{fill:currentColor;stroke:revert;stroke-width:revert;}#mermaid-svg-cfJ49acxAJKN2Jff :root{--mermaid-font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;} 常驻 EL3
S-EL1
SMC
SPD opteed
Boot ROM / HW fuse
BL1 可选
BL2: 验签 + 加载镜像
BL31 @ EL3 Monitor
BL32 @ S-EL1: OP-TEE
BL33 @ NS-EL2/EL1: U-Boot/UEFI
Runtime Services: PSCI / SiP / SPD
OP-TEE OS + TA
Linux @ NS-EL1
drivers/tee/optee

REE 进 TEE 与 EL / 世界切换

#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}@keyframes edge-animation-frame{from{stroke-dashoffset:0;}}@keyframes dash{to{stroke-dashoffset:0;}}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .edge-animation-slow{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 50s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .edge-animation-fast{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 20s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .edge-thickness-normal{stroke-width:1px;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .edge-thickness-invisible{stroke-width:0;fill:none;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 svg{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 p{margin:0;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .label{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;color:#333;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .cluster-label text{fill:#333;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .cluster-label span{color:#333;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .cluster-label span p{background-color:transparent;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .label text,#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 span{fill:#333;color:#333;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .node rect,#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .node circle,#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .node ellipse,#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .node polygon,#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .rough-node .label text,#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .node .label text,#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .image-shape .label,#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .icon-shape .label{text-anchor:middle;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .node .katex path{fill:#000;stroke:#000;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .rough-node .label,#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .node .label,#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .image-shape .label,#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .icon-shape .label{text-align:center;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .node.clickable{cursor:pointer;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .root .anchor path{fill:#333333!important;stroke-width:0;stroke:#333333;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .arrowheadPath{fill:#333333;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .edgePath .path{stroke:#333333;stroke-width:2.0px;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .flowchart-link{stroke:#333333;fill:none;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .edgeLabel{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .edgeLabel p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .edgeLabel rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .labelBkg{background-color:rgba(232, 232, 232, 0.5);}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aaaa33;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .cluster text{fill:#333;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .cluster span{color:#333;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:12px;background:hsl(80, 100%, 96.2745098039%);border:1px solid #aaaa33;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .flowchartTitleText{text-anchor:middle;font-size:18px;fill:#333;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 rect.text{fill:none;stroke-width:0;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .icon-shape,#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .image-shape{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .icon-shape p,#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .image-shape p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);padding:2px;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .icon-shape .label rect,#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .image-shape .label rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .label-icon{display:inline-block;height:1em;overflow:visible;vertical-align:-0.125em;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 .node .label-icon path{fill:currentColor;stroke:revert;stroke-width:revert;}#mermaid-svg-hGuWYu8jre0U5i25 :root{--mermaid-font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;} Secure World S-EL1
EL3 Secure Monitor
Non-Secure World
ioctl
SMC trap
SMC return
eret NS
用户 CA / libteec
/dev/tee0
optee driver call.c
arm_smccc_smc
runtime_svc_handlers.S
opteed_smc_handler
OP-TEE sm.c
Trusted Application

Linux 发起 SMC 的内核时序

OP-TEE S-EL1 BL31 EL3 smccc-call.S optee/call.c tee_core.c tee_client REE OP-TEE S-EL1 BL31 EL3 smccc-call.S optee/call.c tee_core.c tee_client REE #mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}@keyframes edge-animation-frame{from{stroke-dashoffset:0;}}@keyframes dash{to{stroke-dashoffset:0;}}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .edge-animation-slow{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 50s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .edge-animation-fast{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 20s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .edge-thickness-normal{stroke-width:1px;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .edge-thickness-invisible{stroke-width:0;fill:none;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z svg{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z p{margin:0;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .actor{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z text.actor>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .actor-line{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .innerArc{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:none;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .messageLine0{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:none;stroke:#333;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .messageLine1{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:2,2;stroke:#333;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z #arrowhead path{fill:#333;stroke:#333;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .sequenceNumber{fill:white;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z #sequencenumber{fill:#333;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z #crosshead path{fill:#333;stroke:#333;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .messageText{fill:#333;stroke:none;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .labelBox{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .labelText,#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .labelText>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .loopText,#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .loopText>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .loopLine{stroke-width:2px;stroke-dasharray:2,2;stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .note{stroke:#aaaa33;fill:#fff5ad;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .noteText,#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .noteText>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .activation0{fill:#f4f4f4;stroke:#666;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .activation1{fill:#f4f4f4;stroke:#666;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .activation2{fill:#f4f4f4;stroke:#666;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .actorPopupMenu{position:absolute;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .actorPopupMenuPanel{position:absolute;fill:#ECECFF;box-shadow:0px 8px 16px 0px rgba(0,0,0,0.2);filter:drop-shadow(3px 5px 2px rgb(0 0 0 / 0.4));}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .actor-man line{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z .actor-man circle,#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z line{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;stroke-width:2px;}#mermaid-svg-fd1FjGJVsfedrm2z :root{--mermaid-font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;} TEE_IOC_OPEN_SESSIONoptee_open_session()arm_smccc_smc(OPTEE_SMC_*)SMC 陷入 EL3opteed 转发加载/调度 TA返回值 x0-x3eret 到 NS-EL1结果寄存器tee_ioctl 完成返回用户态

重点知识

TrustZone 硬件：Secure / Non-Secure 与世界边界

嵌入式 Linux 上跑支付、DRM 密钥、设备身份、OTA 验签私钥时，REE（Rich OS，通常是 Linux） 攻击面太大：任意内核漏洞、恶意驱动、物理 DMA 都可能读到明文密钥。ARM TrustZone 在硬件上切分出 Secure World 与 Non-Secure World，让敏感计算与密钥材料只在 Secure 侧可见；REE 只能通过受控网关（SMC）请求服务，不能直接 mmap Secure DRAM。

TrustZone 不是加密加速器，而是 隔离与访问控制 机制：CPU、总线、部分外设、DRAM 区域都可带 NS 属性。理解后续 TZASC/TZPC、EL3 Monitor、OP-TEE，都建立在这个边界上。

概念	含义
Non-Secure (NS)	普通 Rich OS、应用、大部分驱动；内存访问带 NS=1
Secure (S)	TEE OS（OP-TEE）、TA、部分 EL3 固件关联逻辑；NS=0
世界切换	通过 SMC 进入 EL3 Monitor，Monitor 改 SCR_EL3.NS 等状态后 eret 到目标世界
同核复用	同一物理 CPU 在某一时刻只属于一个世界；切换时保存/恢复上下文

软件上常把 REE = NS 世界的 Rich Execution Environment （Linux + user space），TEE = Secure 世界的 Trusted Execution Environment （OP-TEE + TA）。BL31 运行在 EL3，是 Monitor，负责在两个世界之间仲裁，不完全等同于 Secure World 里的应用。

ARMv8-A 中，处理器、MMU/TLB、缓存、总线主端口都会携带 Non-secure bit 。当 CPU 处于 NS 状态访问被标记为 Secure 的内存或寄存器时，硬件应返回 abort 而非静默泄露------这是 TZASC 与 MMU 阶段配合的基础。在 EL3，SCR_EL3.NS 决定 eret 返回后 处理器进入 NS 还是 S 视图；BL31 在处理完 OP-TEE 的 SMC 后，根据调用来源与返回目标设置该位，再执行 eret 回到 Linux（NS-EL1）。

Cortex-M 的 IDAU/SAU 是 TrustZone-M 另一套地址划分，与 A 核 TZASC 概念类似但寄存器完全不同。STM32MP1 A7 + M4 异构时，M4 侧 TrustZone-M 与 A 核 OP-TEE 通过 resource table / mailbox 协作，不要混用寄存器说明。

现场判断 TrustZone 是否生效：

grep -i optee /proc/devices
dmesg | grep -iE 'smccc|psci|optee'

若 ROM 未 fuse TrustZone、或 BL2 未加载 BL32，硬件能力存在但 TEE 运行时缺席------这与「TZ 未开」是不同层面的问题。

TZASC、TZPC 与内存 / 外设隔离

DRAM 控制器与 CPU 之间往往还有 NIC-400 / NIC-301 等互连，TZASC 挂在物理地址解码路径上：当 NS master（Linux DMA、CPU NS 访问）试图读写 Secure-only region 时，总线层直接 SLVERR/DECERR ，不会落到 OP-TEE MMU 才拒绝------这是硬件第一道防线。OP-TEE 自身 MMU 是 Secure 侧第二道：即使 TZASC 配错允许 NS 读 Secure PA，OP-TEE 仍可用 S-EL1 页表 限制 TA 可见范围，但不应依赖软件补救硬件配错。

平台初始化典型调用链（以 TZC-400 为例，名称因 plat 而异）：

BL2 plat_arch_setup()
  └── tzc400_init()
        ├── tzc400_disable_filters()
        ├── tzc400_configure_region(0, ... )  /* 通常 region0 覆盖全空间默认拒绝 */
        ├── tzc400_configure_region(n, base, top, SECURE_ONLY)
        └── tzc400_enable_filters()

OP-TEE core/arch/arm/plat-*/main.c 可能在 init_primary_helper 里再次确认 TZC 与 CFG_TEE_RAM_START 一致。若 BL2 把 OP-TEE 加载地址划在 NS 可访问区，启动早期就会 data abort。

TZPC 作用在外设端口：例如某 UART 或 TRNG 的 APB 从端口带 NSACCESS 信号，TZPC 寄存器决定该端口对 NS 是否可见。与 TZASC 正交：TZASC 管 PA 段，TZPC 管设备端口。MPC/PPC 是 AMBA-5 体系下更细粒度的命名，思路上仍属于「内存侧 / 外设侧」两类隔离。

i.MX8 系列常见 plat_tzc380.c ；Rockchip rk3399 在 plat/rk3399/drivers/soc/soc.c 附近配置 trustzone；STM32MP1 有 stm32mp1_syscfg.c 配合 ETZPC。读代码时搜 tzc/tzpc/etzpc 关键字，不要假设所有 SoC 都用 TZC-400 IP。

TZASC（TrustZone Address Space Controller） 在 DRAM 物理地址空间 上划窗口，规定某段 PA 仅 Secure 可访问、或 Secure/NS 均可访问但属性不同。典型场景：OP-TEE 核心与 TA 堆必须在 Secure-only 区域；Linux 普通 DMA 缓冲区在 NS 区域。

要点	说明
Region 配置	按 region 配置起止地址与权限；region 数量与对齐粒度 因 SoC 而异
初始化时机	通常在 BL2/BL31 平台代码 或 OP-TEE 早期初始化完成，Linux 不应随意改 TZASC
配错表现	Linux heap 放到 Secure-only 区 → data abort 或 hang；OP-TEE 区被 NS 踩 → TEE 随机崩溃

不要编造寄存器细节 ：各厂商 TZASC 寄存器名、region 索引不统一。读 plat/<vendor>/ 下 plat_tzc400.c、plat_tzc380.c 等平台文件，不要凭记忆写固定 MMIO 地址。

组件	典型作用
TZASC / TZC-400	DRAM 区域 S/NS 访问控制
TZPC	外设或 APB 从设备 S/NS 划分；配合 decprotnset 类信号
MPC	AMBA 系统上类似 TZASC 的内存保护单元
PPC	外设端口保护

Boot 链早期会把 UART、SDHCI、Crypto 引擎 等划给 NS 或 S。Linux 驱动只能访问 NS 外设；若某 crypto 引擎被划为 Secure-only，REE 里不应再出现对应 platform driver，而应通过 TEE TA 间接调用。

STM32MP、i.MX、Rockchip、Amlogic 等平台在 TF-A plat/ 目录下都有 trustzone 初始化 文件，命名可能是 stm32mp1_tz.c、rk3399_pm_ops.c 等------以具体 SoC 为准。

排障 TZASC 相关 abort：

# 对比 TF-A 与 OP-TEE 内存布局文档
grep -r 'TZC\|TZASC\|DRAM' arm-trusted-firmware/plat/<soc>/
grep -r 'CFG_TEE_RAM\|CFG_TA_RAM' optee_os/core/arch/arm/plat-<soc>/

U-Boot fdt 里 reserved-memory 必须与 TZASC region 一致；NS Linux 不能占用 Secure-only PA。

REE 与 TEE：职责、边界与 tee-supplicant

边界原则可以概括成一句话：REE 编排业务与 I/O，TEE 保管密钥与敏感原语 。CA（Client Application）跑在 REE user space，通过 GlobalPlatform Client API 发请求；TA 跑在 S-EL1，通过 Internal API 访问 crypto、storage、OTP。REE 内核 never 直接读 Secure 物理页；它只能通过 /dev/tee0 ioctl 触发 world switch，让 OP-TEE 在 Secure 侧代劳。

能力	REE 典型做法	TEE 典型做法
AES 加解密	调 TA，密钥不出 Secure	TA 内 TEE_AllocateTransientObject
设备唯一密钥	只拿公钥/证书	HUK 派生，PTA 导出受限
文件加密	文件在 ext4，密钥在 TEE	Secure Storage object
OTA	验签在 REE（dm-verity）	可选：TA 验签 bootloader 参数

tee-supplicant 与内核 optee/rpc.c 配合：OP-TEE 返回 OPTEE_SMC_RETURN_RPC 时，驱动唤醒 supplicant 处理 OPTEE_RPC_CMD_LOAD_TA 、FS 、SHM 等命令。内核路径 optee_rpc_cmd → 用户态 tee_supplicant → 读 /lib/optee_armtz/*.ta 或 socket。systemd 单元通常 After=multi-user.target ，若 CA 在 supplicant 前启动会 TEEC_ERROR_BAD_STATE (0xFFFF0006)。

REE（Rich Execution Environment） 指 NS 世界里的「完整 Rich OS」栈：

层次	典型软件
User	银行 App、CA（libteec）、tee-supplicant
Kernel	Linux、optee 驱动、普通设备驱动
Boot	U-Boot / UEFI（BL33）
可选	KVM Hypervisor @ NS-EL2

REE 负责 UI、网络、文件系统、通用驱动；不应持有长期明文 DRM key、设备唯一私钥。REE 可以发起 TEE 会话，让 TA 在 Secure 内存里完成加解密签名，只返回结果或句柄。

TEE（Trusted Execution Environment） 是 Secure 世界里的执行环境，常见实现为 OP-TEE OS（BL32 @ S-EL1）：

组件	说明
OP-TEE core	调度、MMU、IPC、crypto 框架
TA（Trusted Application）	签名 ELF，UUID 标识，类似 Secure 侧「进程」
PTA	Pseudo-TA，内核态 TA，提供设备密钥等
Secure driver	访问 Secure 外设或 on-chip OTP

TEE 提供 隔离、证明（attestation）、安全存储 ；GlobalPlatform TEE Internal Core API 定义 TA 编程模型。TA 与 CA 之间通过 共享内存 + 命令 ID 传参，参数类型由 TEEC_ParamTypes 编码。

tee-supplicant 是 REE 用户态守护进程：OP-TEE 需要 fopen、RPC 到 REE 加载 TA 文件、socket 等 Rich OS 服务 时，通过 supplicant 完成。没有 supplicant，TEEC_OpenSession 可能挂起或失败。

# 确认 supplicant 运行
pgrep -a tee-supplicant
systemctl status tee-supplicant.service

# TA 安装路径
ls /lib/optee_armtz/

与 TPM / SE 的关系：TPM /dev/tpm0 在 REE；TEE sealed storage 可绑定 PCR。ATECC608 等 SE 经 I2C + PTA 发 APDU，私钥 never export。典型产品：DRM （Widevine TA）、IoT 身份 （HUK → PTA → 设备 cert）、支付（PIN 在 TA 校验）。

TF-A BL 启动链、FIP 与各阶段职责

BL 命名来自 ARM Boot Loader stage 约定，并非所有平台都实现 BL1。许多 SoC Boot ROM → BL2 直链：ROM 验签 BL2 后把 CPU 留在 EL3 或 S-EL1，由 BL2 完成 DDR training、TrustZone 初始化、镜像加载。BL2 结束时通过 bl2_run_next_image() 依次跳转 BL31、注册 BL32 entry、再跳 BL33。

FIP 内部是 UUID tagged TOC（Table of Contents） 条目，常见 UUID（见 tools/fiptool/fiptool.c）：

UUID 名	内容
TB_FW_CONFIG	Trusted Boot 固件配置
BL31	EL3 Monitor 镜像
BL32	Secure Payload（OP-TEE）
BL33	Non-secure Bootloader
SCP_BL2	部分平台 SCP 固件

打包示例：

make PLAT=fvp SPD=opteed BL32=tee-header_v2.bin BL32_EXTRA1=tee-pager_v2.bin \
     BL32_EXTRA2=tee-pageable_v2.bin BL33=bl33.bin all fip

OP-TEE 在 FIP 里常拆成 header + pager + pageable 三段，BL2 按 OP-TEE 头部 struct optee_header 解析 load address 与 size。U-Boot 打包 u-boot.itb 与 FIP 是两层：FIP 由 BL2 消费，FIT 由 BL33 消费。

ARM Trusted Firmware-A（TF-A） 是 ARMv8-A 开源参考固件，实现 EL3 Secure Monitor 、PSCI、SiP 服务、Secure Payload 调度。商业板 BSP 里的 bl31.bin、atf.bin 通常即 TF-A 构建产物。

阶段	典型 EL	职责
BL1	EL3/ROM	部分平台存在：ROM 验签后跳 BL2；许多 SoC ROM 直载 BL2
BL2	S-EL1	初始化 DDR、加载 BL31/BL32/BL33、验证证书链（Trusted Board Boot）
BL31	EL3	常驻 Monitor：PSCI、SMC 分发、world switch
BL32	S-EL1	Secure Payload：OP-TEE 或 TEE OS
BL33	NS-EL1/EL2	U-Boot / UEFI / GRUB，再链式加载 Linux

FIP（Firmware Image Package） 常把 BL31/BL32/BL33 打在一个包里，BL2 解析：

fiptool info fip.bin
fiptool unpack fip.bin
# 确认 BL32（OP-TEE）条目非空

U-Boot 命令 booti 启动的 kernel 已是 NS 世界；OP-TEE 在 BL2 阶段已驻留 Secure RAM，不会随 Linux 再加载一次（除非 REE 动态 reload 场景，较少见）。

TF-A 与 OP-TEE、Linux 关系：

TF-A BL31  → EL3 Monitor，不替代 TEE
TF-A BL32  → 常部署 OP-TEE（也可其他 SPD）
OP-TEE     → TEE OS，处理 GP SMC
Linux      → REE，通过 optee 驱动 SMC 进 TEE

构建示例（以 RK3399 为例，具体平台名替换）：

make PLAT=rk3399 SPD=opteed BL32=optee BL33=u-boot.bin all fip

bl31/bl31_main.c 冷启动顺序：bl31_setup → bl31_lib_init → runtime_svc_register → bl31_prepare_next_image_entry → 进入 BL33。对照 docs/design/firmware-design.rst 「Cold boot」章节。

Secure Boot 与 ATF 的交界

Secure Boot 解决「镜像是否被篡改」；TrustZone 解决「运行期隔离」。二者在 BL2 交汇：BL2 用 ROTPK 验签 BL31/BL32/BL33 证书。验签失败则不应跳转到恶意 BL31。

TF-A 中 auth/ 、plat/common/tbb/ 等目录实现 Trusted Board Boot。U-Boot 侧 FIT 签名验证是 BL33 之后 的下一环，与 BL2 证书链不同层。排障「Linux 起不来」与「TEE 不存在」要分开：前者查 BL33/kernel；后者查 BL32 是否加载、DT 是否声明 optee。

环节	验证对象	失败表现
BL2 TBB	BL31/BL32/BL33 证书	卡在 BL2，无串口 BL31 日志
U-Boot FIT	kernel/dtb/initrd	U-Boot 拒绝 booti
OP-TEE TA 签名	.ta 加载	OpenSession 失败，origin=TEE OS

Secure Boot 不自动保证 TEE 可用：即使 BL33 验签通过，若 FIP 未含 BL32 或 DT 无 optee 节点，Linux 仍无 /dev/tee0。产线流程常见：fuse ROTPK → 写 HUK → 灌 .ta → xtest。

与本文边界：Secure Boot 链式验签、IMA/EVM、dm-verity 等 REE 完整性机制另文详述；本篇只强调 BL2 验签通过后 BL32 必须正确驻留 ，且 OP-TEE 版本与 kernel 驱动匹配。

BL2 验签链在 TF-A 里由 auth_mod 驱动：auth_img_verify() 逐级验证书与哈希；TBBR_* 宏启用 Trusted Board Boot。ROT 公钥 hash 可 fuse 到 OTP ，与 U-Boot CONFIG_FIT_SIGNATURE 使用的 key 不是同一层------后者保护 kernel 镜像，前者保护 BL31/BL32/BL33。现场若更换 OP-TEE 但未重签 FIP，BL2 阶段即失败，Linux 根本起不来，更谈不上 TEE 驱动 probe。

EL0--EL3 特权级与 NS-EL1 / S-EL1 正交

ARMv8-A Exception Level 数值越高特权越大：

EL	典型软件	能力概要
EL0	用户态 App、CA	无特权指令；通过 SVC 进内核
EL1	Linux kernel、OP-TEE OS	MMU、大部分系统寄存器；NS/S 各有一套「EL1」
EL2	Hypervisor（KVM、Xen）	虚拟化扩展；管理 Guest EL1/EL0
EL3	Secure Monitor（BL31）	最高特权；SMC 目标；控制 SCR_EL3

关键 ：EL 与 World 是正交概念。NS-EL1 （Linux）与 S-EL1（OP-TEE）特权级相同，但 NS bit 不同，可见内存与外设不同。

场景	Linux 所在	说明
嵌入式常见	NS-EL1	无 KVM；BL33 直接 U-Boot → Linux
虚拟化	Guest NS-EL1，Host NS-EL2	SMC 可能 trap 到 Host 再转发（复杂）
OP-TEE	S-EL1	与 Linux 同级不同世界

启用 KVM 时，Guest 里访问 TEE 需 代理驱动；多数嵌入式方案让 Linux 跑 Host EL2 或干脆不开 EL2。

读当前 EL（调试，需未锁 debug）：

# 内核态
grep -i el /proc/cpuinfo   # 仅 REE 视图
# 汇编
mrs x0, CurrentEL          # EL[3:2] = CurrentEL >> 2

PSCI 也走 SMC，由 BL31 psci 服务处理：CPU_ON、CPU_OFF、SYSTEM_SUSPEND。Secondary CPU 启动：Linux cpu_up() → PSCI SMC → BL31 让核从 secure 或 NS entry 启动，需与 OP-TEE CFG_BOOT_SECONDARY_REQUEST 等平台选项一致。若 CPU1 不起，查 dmesg psci 与 TF-A PSCI 日志，不要先怀疑 TA。

S-EL1 与 NS-EL1 的 异常向量表独立 ：Linux 在 entry.S 设 VBAR_EL1 ；OP-TEE 在 core/arch/arm/kernel/entry_a64.S 设 Secure VBAR_EL1 。从 NS 发 SMC 进 EL3 再进 S-EL1 时，不会经过 Linux 的 el0_svc 路径------这是两条完全独立的 trap 路径。

Hypervisor（EL2） 存在时，HCR_EL2.TSC 可 trap SMC 到 EL2 由 KVM 模拟或转发；嵌入式无 EL2 时 SMC 直达 EL3。读 /sys/hypervisor/type 可知是否在 VM 内------Guest 内通常 没有真 OP-TEE，除非 Host 做 passthrough。

AArch32 兼容层（CONFIG_COMPAT ）下，32 位 CA 仍通过 /dev/tee0 ioctl，内核 compat_tee_ioctl 做结构体 padding 转换；OP-TEE 侧仍 AArch64 SMC，与 CA 位宽无关。

寄存器 bank、SCR_EL3 与世界切换控制

同一 EL 在不同世界访问 同名系统寄存器 时，硬件可能提供 banked copy 或 因 NS 属性而 trap：

寄存器	说明
VBAR_EL1	Linux 与 OP-TEE 各有独立向量基址
TTBR*_EL1	各自页表，Secure/Non-secure 转换表分离
SCR_EL3	仅 EL3 可写，控制 NS、IRQ/FIQ 路由到哪个世界
SPSR_EL3 / ELR_EL3	保存 SMC 陷入前 NS-EL1 的 PSTATE 与返回 PC

SCR_EL3 关键位（概念，以 ARM DDI 0406 为准）：

位	作用
NS	1=Non-secure，0=Secure；eret 后世界
IRQ/FIQ	控制中断在 Monitor 与 lower EL 间路由
EA	外部 abort 路由策略

SMC 陷入 EL3 时，runtime_svc_handlers.S 保存 NS 上下文到 cpu_context 结构；opteed_enter_sp 切换进 S-EL1 前再保存一份。返回时必须：

1. 恢复 NS-EL1 的 elr_el3、spsr_el3 等
2. 设置 SCR_EL3.NS = 1
3. eret 回到 Linux 被中断的指令流

OP-TEE 若 secure panic，BL31 可能无法干净返回，表现为 Linux hard lockup 或 RCU stall。调试时开 OP-TEE CFG_TEE_CORE_LOG_LEVEL 与 TF-A LOG_LEVEL。

读 /proc/cpuinfo 只能看到 REE 视图；OP-TEE 内部状态需 OP-TEE core 日志 或 JTAG（若 secure debug 未 fuse）。

SVC、HVC、SMC 与 SMCCC 调用约定

指令	典型用途	陷入 EL
SVC	用户态系统调用 → Linux kernel	EL1（NS）
HVC	虚拟化 hypercall	EL2
SMC	Secure Monitor 调用	EL3

CA 不会 直接发 SMC；libteec → ioctl(/dev/tee0) → optee 驱动 → arm_smccc_smc()。这是故意设计：内核可审计、可映射共享内存、可限制并发。

ARM SMCCC 规定 SMC 参数：

• x0：Function ID（含 bit31:30 实体类型：fast/standard/32-bit 等）
• x1--x3：参数
• x4--x7：额外参数或返回
• 返回：x0 为主返回值，OP-TEE 还用 x1--x3 传会话信息

Function ID 分区（概念）：

范围	所有者
Standard ARM 服务	PSCI 等
SiP Service	硅厂自定义（DDR training、特殊时钟）
OEM	板厂
Trusted OS/TEE	OP-TEE fast/standard calls

Linux include/linux/arm-smccc.h：

#define arm_smccc_smc(...)     arm_smccc_1_2(SMCCC_SMC_INST, __VA_ARGS__)

展开为 smc #0 + clobber list。驱动里应使用宏而非裸写 magic number。

linux/arch/arm64/kernel/smccc-call.S 提供 __arm_smccc_smc 入口，保存 callee-saved 寄存器，执行 SMC，把 x0--x3 写回结果结构体。

SMC 类型	特点	示例
Fast	不切换完整 OS 线程上下文	UID、capabilities
Standard	可调度 OP-TEE thread	OpenSession、Invoke

Linux driver 对 session 操作一律走 standard；滥用 fast call 可能导致 OP-TEE 状态不一致。

Linux 进 TEE 全链路：libteec 到 Trusted Application

tee_client_api.c 里 TEEC_InitializeContext 最终 open("/dev/tee0") ；TEEC_OpenSession 组装 struct tee_ioctl_open_session_arg ，UUID 占 16 字节。内核 tee_ioctl_open_session 在 tee_core.c 里分配 struct tee_shm 存放 optee_msg_arg ，物理地址经 SMC 传给 OP-TEE------这是 非安全共享缓冲 ，OP-TEE 用 MOBILE_MEM/NONSECURE 属性映射只读/读写。

call.c 中 optee_do_call_with_arg 核心逻辑：

/* 概念流程，见 linux/drivers/tee/optee/call.c */
param.a0 = OPTEE_SMC_CALL_WITH_ARG;
param.a1 = virt_to_phys(arg);
param.a2 = optee->sec_cap;
arm_smccc_smc(a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7, &res);

smccc-call.S 里 smc #0 触发 sync exception to EL3 ；硬件自动：PSTATE → SPSR_EL3 ，LR → ELR_EL3 ，SPSR.M4 NS=1 的返回态被保存。BL31 handler 查 SMC_FUNCTION_ID 高位判定 standard/fast，OP-TEE 范围进 opteed_smc_handler。

OP-TEE entry_std.c 里 entry_open_session 根据 UUID 找已加载 TA 或触发 ldelf 加载；entry_invoke_command 把 optee_msg_param 转成 TEE_Param 调 TA。origin 回填路径：驱动 → libteec → CA，便于区分 COMMS / TEE OS / TA 哪层失败。

完整调用链（与 mermaid 对应）：

步骤 1：用户 CA

TEEC_InitializeContext() 打开 /dev/tee0。

路径：optee_client/libteec/src/tee_client_api.c

步骤 2：ioctl 进入内核

TEEC_OpenSession() → TEE_IOC_OPEN_SESSION，携带 UUID。

路径：linux/drivers/tee/tee_core.c 的 tee_ioctl()

步骤 3：optee 驱动组 SMC 参数

分配 optee_msg_arg （共享内存），填 cmd、uuid、operation。

路径：linux/drivers/tee/optee/call.c → optee_do_call_with_arg()

步骤 4：arm_smccc_smc

汇编 smccc-call.S 执行 smc #0，CPU 进 EL3。

路径：linux/arch/arm64/kernel/smccc-call.S

步骤 5：BL31 分发

runtime_svc_handlers.S → opteed_smc_handler()。

路径：arm-trusted-firmware/services/spd/opteed/opteed_main.c

步骤 6：OP-TEE 入口

thread_handle_std_smc() / tee_entry_std() 解析 arg，加载 TA。

路径：optee_os/core/arch/arm/sm/sm.c、core/tee/entry_std.c

步骤 7：TA 执行

TA_InvokeCommandEntryPoint() 处理 CMD，读写 memref 参数。

optee_smc.h 与 OP-TEE 侧 optee_os/core/arch/arm/include/sm/optee_smc.h 应对齐：

#define OPTEE_SMC_CALLS_COUNT       /* UID / 能力查询 */
#define OPTEE_SMC_CALL_WITH_ARG     /* open session / invoke 等 */

Standard call 用于带 optee_msg_arg 的复杂操作；fast call 用于轻量查询。具体数值以当前 LTS 内核与 OP-TEE 版本配对为准，升级 BL32 或 kernel 时需 成对升级。

opteed_main.c 读码顺序：opteed_init → opteed_smc_handler（switch function ID）→ opteed_enter_sp → opteed_cpu_on（secondary）。

任一步失败都会在 CA 看到 TEEC_ERROR_* 或 origin 指出来自 TEE OS / COMMS / Trusted App。

共享内存、RPC 与从 Secure 世界返回 NS

Linux tee_shm_pool 两种来源：DT reserved-memory （no-map，物理固定）或 dynamic dma_alloc 。固定池优点是多核、suspend/resume 后 PA 不变；动态池部署简单但需 OP-TEE 支持 REGISTER_SHM SMC。optee_msg_arg 与 optee_msg_param 布局在内核 optee_smc.h 与 OP-TEE core/include/optee_msg.h 必须一致------这是版本锁的重点之一。

RPC 循环典型时序：

NS: InvokeCommand ioctl
  → SMC → OP-TEE: 需要读 /lib/optee_armtz/xxx.ta
  → SMC return RPC LOAD_TA
  → optee_rpc_load_ta → wake supplicant
  → supplicant 读文件写入 shm
  → SMC 再进 OP-TEE 继续加载
  → 最终 SMC return OK 回到 NS

一次 open session 若 TA 未缓存，可能 多次 world switch 。性能调优：预装 TA 、增大 CFG_SHMEM_SIZE 、避免在 invoke 里频繁 TEEC_MEMREF_TEMP 拷贝大 buffer------改用 TEEC_RegisterSharedMemory。

从 Secure 返回时 EL3 恢复 ctx->cpu_context 里 NS x0-x30 、sp_el0 、elr_el3 。若 OP-TEE 在 standard call 里开了中断且 secure IRQ 抢占，opteed 必须保证 SCR_EL3.NS 在 re-enter NS 前为 1，否则 Linux 会在 S 视图跑 NS 代码------极难调试的 silent corruption。

OP-TEE 与 Linux 之间大量交互通过 非安全共享内存（NS buffer 注册给 Secure 侧）：

1. 驱动分配 dma_alloc_coherent 或与 OP-TEE 预留区 carveout
2. 物理地址通过 SMC 告诉 OP-TEE
3. TA 通过 TEE_ParamType memref 访问（OP-TEE 做 NS 映射与安全检查）

tee-supplicant RPC ：当 TA 要读 REE 文件系统上的 TA 二进制，OP-TEE 发 RPC 到 NS，supplicant 读文件后写回共享缓冲。缺 supplicant 时常见 timeout 或 0xFFFF000C（comm error）。

OP-TEE thread_std_smc 处理完标准 SMC 后，若需 REE 服务，走 thread_return_from_rpc 先回到 NS，supplicant 完成后再 SMC 进 Secure 继续。

返回路径是进入的逆序，但 EL3 必须保证 NS 上下文完整恢复。一次 InvokeCommand 典型 数百微秒到毫秒 （world switch + cache 维护）。高频 crypto 应在 TA 内 batch，避免 per-byte SMC。

NS shared buffer 应映射为 Normal memory ；Device 映射做 shm 会 fault 或极慢。never 用 /dev/mem mmap secure PA------CPU abort 或读到 garbage。

Docker 访问 TEE 需 --device /dev/tee0 且 host tee-supplicant 运行；SELinux Enforcing 需允许 tee 设备 ioctl。

最小 TA 验证整条 SMC 链：

/* optee_os/ta/hello_world/ta.c */
TEE_Result TA_InvokeCommandEntryPoint(..., uint32_t cmd) {
    IMSG("Hello from Secure world cmd=%u", cmd);
    return TEE_SUCCESS;
}

编译安装 .ta 到 /lib/optee_armtz/ ，tee-supplicant & 后 xtest 或自定义 CA 发 CMD。

BL31 runtime services 与 opteed Secure Payload Dispatcher

bl31/bl31_main.c 完成：

1. 平台早期初始化（GIC、控制台、TZC）
2. 注册 runtime service：PSCI、Standard SIP、OP-TEE SPD 等
3. 将 EL 降到 BL33 入口（NS）或等待 secondary CPU 通过 PSCI 上线

SMC 从 NS 进入时，runtime_svc_handlers.S 根据 function ID 查表跳转到 psci_smc_handler 或 opteed_smc_handler。未注册 ID 返回 SMCCC UNKNOWN。

Secure Payload Dispatcher（SPD） 是 BL31 里专管某一 Secure OS 的模块。OP-TEE 对应 services/spd/opteed/：

• 处理 OP-TEE 标准 SMC（fast/standard call）
• 维护 OP-TEE 与 NS 世界切换时的 CPU 上下文
• 与 OP-TEE 约定 entry point、共享内存、CPU offline 通知

若 TF-A 编译时未启用 SPD=opteed 或 OP-TEE 头信息不匹配，Linux 侧 SMC 可能直接失败。

opteed_enter_sp 逻辑概要：保存 NS elr/spsr/sp 到 optee_context ，设 S-EL1 entry ，eret 进 OP-TEE std_smc_entry。

PSCI 与 OP-TEE SMC 使用 不同 function ID 空间，由 BL31 统一分发，互不覆盖。

反汇编 BL31 SMC 表：

aarch64-none-elf-objdump -d bl31.elf | less
# 搜 runtime_svc 或 smc_handler
grep -r 'opteed_smc' build/<plat>/release/bl31/bl31.map

建议源码走读顺序：bl31/bl31_main.c → opteed_main.c → optee_os/core/arch/arm/sm/sm.c → linux/drivers/tee/optee/call.c → optee_client/libteec/src/tee_client_api.c。

OP-TEE 内核架构与 SMC 处理路径

OP-TEE OS 目录 optee_os/core/arch/arm/ 是 ARM 移植核心：

路径	作用
kernel/thread_a64.S	线程上下文切换、异常返回
sm/sm.c	SMC 入口分发
mm/core_mmu.c	Secure 侧页表
plat-*/main.c	平台早期 init、UART

sm.c 收到 standard SMC 后调用 thread_handle_std_smc ，最终进入 tee_entry_std() （core/tee/entry_std.c），根据 optee_msg_arg->cmd 执行 OPEN_SESSION、INVOKE_COMMAND、CLOSE_SESSION 等。

TA 生命周期：

1. 加载 ：从 REE 文件系统经 RPC 读 .ta，验签后映射到 Secure RAM
2. 会话：UUID 匹配，创建 session context
3. 调用 ：TA_InvokeCommandEntryPoint 处理业务
4. 卸载：session 关闭后回收

PTA （Pseudo-TA）在内核态提供 device.key、RPMB 等，CA 通过相同 GP API 访问但 UUID 固定。

配置项（optee_os/conf.mk 或平台 defconfig）：

配置	含义
CFG_TEE_CORE_LOG_LEVEL	日志级别
CFG_TEE_RAM_VA_SIZE	TEE 核心 RAM
CFG_TA_RAM_SIZE	TA 堆
CFG_SHMEM_SIZE	与 NS 共享内存
CFG_BOOT_SECONDARY_REQUEST	从核启动配合 PSCI

OP-TEE 若 secure panic，串口 secure 日志（若启用）会打印 core/data-abort 或 panic ，与 Linux dmesg 分离------联合调试常用 两路 UART（NS Linux + secure log）。

ldelf （Load ELF）在 optee_os/ldelf/ ，负责 TA 重定位与 PT_LOAD 段映射；TA 签名由 scripts/sign_encrypt.py 与平台 key 决定。开发 TA 时 export TA_DEV_KIT_DIR=$(optee_os/out/arm/export-ta_arm64) ，Makefile 包含 mk/ta_dev_kit.mk。

GlobalPlatform Internal API 与 Client API 分层：CA 只应链接 libteec ；TA 链接 libutee + libutils。混用头文件会导致参数类型在 REE/Secure 边界语义错误。

GIC Group0 / Group1 中断分流与安全路由

GICv2/v3 把中断分为 Group 0 / Group 1（v3 还有 Group 2 扩展概念）：

Group	典型路由
Group 0	Secure 或需 Monitor 处理；可配置为 FIQ 进 EL3
Group 1	Non-secure，Linux handle_arch_irq 正常路径

安全外设中断 （Secure watchdog、部分 crypto）应在 Group 0，由 OP-TEE 或 BL31 处理；普通设备在 Group 1 给 Linux。

TF-A plat_gic.c 初始化 GIC 分组；OP-TEE drivers/gic 处理 secure interrupt。若 TZ 配错，可能出现 Linux 收不到中断 或 secure 中断 storm 导致 NS 饿死。

Historically FIQ 可路由到 Monitor / Secure OS，IRQ 给 NS Linux。具体路由由 SCR_EL3.AWK/FIQ 与 GIC 配置决定。不同 TF-A 版本与平台默认策略不同，以 plat/<soc>/platform.mk 与 GIC init 为准。

Linux 侧只管理 NS Group；读 GICD_IGROUPR 等 secure 寄存器需 EL3 或 debug 接口，不要在 NS 驱动里随意写 GIC secure 寄存器。

排障中断异常：

# Linux 侧可见的中断统计
cat /proc/interrupts
# 若某设备 probe 成功但无中断，查 DT interrupt-parent 与 GIC group

多媒体 protected buffer 场景需 secure heap 与 TZASC 专用 region；VPU firmware 有时跑 S-EL2 或 TA 内------与 GIC 路由、TZPC 外设划分一并规划。

Linux drivers/tee/ 子系统架构

除 OP-TEE 外，同一框架还支持 drivers/tee/amdtee/ 等其它 provider；接口统一为 struct tee_driver_ops ：open/close/invoke/get_version 。字符设备 tee_core 注册 major 249（常见）， /dev/tee0 world-shared，/dev/teepriv0 仅 supplicant 用于 RPC。

ioctl 命令（linux/include/uapi/linux/tee.h）：

ioctl	用途
TEE_IOC_VERSION	查询 TEE 实现版本
TEE_IOC_OPEN_SESSION	按 UUID 开 session
TEE_IOC_INVOKE	调 TA command
TEE_IOC_CLOSE_SESSION	关 session
TEE_IOC_SHM_ALLOC	分配共享内存
TEE_IOC_SUPPL_RECV	supplicant 收 RPC

optee/core.c optee_probe ：SMC 模式下先 optee_smc_get_uid ，UID 应为 OP-TEE 固定 UUID 字节序列；再 optee_smc_exchange_capabilities 协商 sec_cap （是否 dynamic shm、RPMB 等）。probe 失败常见 log：optee: probe of firmware:optee failed with error -ENODEV → 多半 BL32 未起或 SMC UID 不对。

模块参数与 debugfs（视版本）：

ls /sys/module/optee/parameters/ 2>/dev/null
cat /sys/kernel/debug/optee/* 2>/dev/null   # 需 CONFIG_DEBUG_FS

linux/drivers/tee/ 是 TEE 通用框架，OP-TEE 是其中一种 provider：

文件	作用
tee_core.c	注册 tee device、ioctl 分发、/dev/tee0
tee_shm.c	共享内存池管理
optee/core.c	OP-TEE probe、版本探测
optee/call.c	SMC 调用封装
optee/rpc.c	supplicant RPC 处理
optee/ffa.c	FF-A 模式 probe（新平台）

内核配置：

CONFIG_TEE=y
CONFIG_OPTEE=y

tee_ioctl() 处理 TEE_IOC_OPEN_SESSION 、TEE_IOC_INVOKE 等；拷贝 struct tee_ioctl_invoke_arg 与用户 tee_param ，校验 param_types ，调用 teedev->ops->invoke → optee_invoke_func。

probe 流程（SMC 传统模式）：

1. DT 匹配 linaro,optee-tz
2. optee_smc_get_uid() 确认 OP-TEE 存在
3. 注册 /dev/tee0 、/dev/teepriv0
4. 初始化 shm pool（DT memory-region 或 dynamic alloc）

Linux 5.x → 6.x 变更：关注 FF-A 、optee_ffa probe 顺序、tee_shm_pool dma ops。升级 LTS 读 drivers/tee/optee/Kconfig changelog。

用户态链接：

LDLIBS += -lteec
CFLAGS += -I$(OPTEE_CLIENT_EXPORT)/include

Yocto meta-optee 、Buildroot BR2_PACKAGE_OPTEE_CLIENT 提供打包路径。

设备树：linaro,optee-tz 与 arm,ffa

传统 OP-TEE 使用 linaro,optee-tz binding（linux/Documentation/devicetree/bindings/tee/linaro,optee-tz.yaml）：

firmware {
    optee {
        compatible = "linaro,optee-tz";
        method = "smc";
    };
};

reserved-memory {
    #address-cells = <2>;
    #size-cells = <2>;
    optee_shm: optee-shm@82000000 {
        compatible = "shared-dma-pool";
        reg = <0x0 0x82000000 0x0 0x02000000>;
        no-map;
    };
};

/ {
    optee {
        compatible = "linaro,optee-tz";
        method = "smc";
        memory-region = <&optee_shm>;
    };
};

method = "smc" 表示走 SMC 而非 FF-A。memory-region 绑定 NS 侧与 OP-TEE 共享的 carveout，必须 不在 Linux memory 节点内，且与 TZASC region 一致。

新平台逐步迁移 FF-A（Firmware Framework for Arm） ，binding 为 arm,ffa （linux/Documentation/devicetree/bindings/firmware/arm,ffa.yaml）：

firmware {
    optee {
        compatible = "linaro,optee-tz";
        method = "ffa";
    };
};

内核 optee/ffa.c 注册 arm_ffa_device ，与 arm,ffa DT 节点匹配；失败时 fallback 到 SMC 视平台而定。FF-A 迁移动机：多 Secure Partition 、标准化 SPMC ↔ SP 通信、降低单一 OP-TEE SPD 耦合。迁移读 optee_os/documentation/ffa/ 与 linux/Documentation/arch/arm64/ffa.rst。

KASLR 不影响 固定 reserved-memory ；但 CMA 与之争用会导致 probe 后 alloc 失败------确保 DT optee_shm 独立保留。

initramfs 阶段无 /dev/tee0 正常；早期 unlock 需 builtin optee 或延后到 rootfs。

三大源码树导览：TF-A、OP-TEE、Linux

arm-trusted-firmware 关键目录：

trusted-firmware-a/
├── bl1/ bl2/ bl31/          # Boot Loader 阶段
├── services/
│   ├── spd/opteed/          # OP-TEE SPD
│   └── std_svc/psci/        # PSCI
├── plat/<vendor>/<soc>/     # 平台 TZC/GIC/DDR
├── auth/                    # Trusted Board Boot
└── tools/fiptool/           # FIP 打包解包

optee_os 关键目录：

optee_os/
├── core/arch/arm/           # ARM 核心、SMC、MMU
├── core/tee/                # GP 内部 API 实现
├── ta/                      # 示例 TA
├── ldelf/                   # TA 动态加载
└── lib/libutee/             # TA 用户库

linux 关键路径见本文源码锚点表。三角版本应锁定，建议在 BSP manifest 记录：

tf-a:         v2.10
optee_os:     3.21.0
linux:        6.1.55
optee_client: 3.21.0

上游仓库：

https://git.trustedfirmware.org/TF-A/trusted-firmware-a.git
https://github.com/OP-TEE/optee_os
https://github.com/OP-TEE/optee_client

交叉编译：

export CROSS_COMPILE=aarch64-none-linux-gnu-
export ARCH=arm64
# TF-A / OP-TEE core 用 aarch64-none-elf-
# TA 用 ta_dev_kit 指定 cross compiler

QEMU 学习路径：virt,secure=on 启用 EL3 与 TZ 仿真；TF-A plat/fvp 与 OP-TEE PLATFORM=fvp 文档齐全。

现场排障：无 tee0、SMC hang、错误码与版本锁

快速分层表：

层次	症状	首查
硬件 TZ	无 secure RAM	TZASC map、BL2 mem layout
FW BL32	无 UID SMC	串口 BL32 entry、fiptool
DT	probe defer	compatible、method、memory-region
内核	无 device	CONFIG_OPTEE、模块加载
用户态	open EIO	supplicant、权限

用 strace -e ioctl 跟踪 CA：

strace -e ioctl ./my_ca 2>&1 | grep -E 'tee0|TEE_IOC'

若 ioctl 返回 EIO 且 dmesg 有 arm_smccc: SMC failed ，往 EL3/OP-TEE 查。若 ENODEV，设备节点不存在。

SMC hang 时用另一终端看 watchdog 与 RCU stall ；若有 JTAG，在 EL3 brk #0 或 TF-A LOG_LEVEL=40 打印 Unhandled SMC 。 Unhandled SMC 说明 function ID 未注册------常见原因：内核 optee 版本新、TF-A 太旧 ，或 SiP/OEM ID 冲突。

RPMB / secure storage 失败常表现为 TEEC_ERROR_STORAGE_NOT_AVAILABLE ，与 eMMC mmcblk0rpmb 驱动、OP-TEE CFG_RPMB_FS 相关，不是 SMC 本身 hang。

版本矩阵示例（仅说明需成对，非推荐组合）：

linux	optee_os	备注
5.15 LTS	3.16.x	SMC 传统为主
6.1 LTS	3.21.x	FF-A 可选
6.6+	4.0.x	msg layout 变更需对齐

无 /dev/tee0 排查顺序：

1. zcat /proc/config.gz | grep OPTEE 或检查 CONFIG_OPTEE
2. DT 是否有 linaro,optee-tz / method
3. dmesg | grep optee --- probe 失败原因
4. TF-A 日志 BL32 是否 entry（串口 early log）
5. fiptool info 确认 FIP 含 BL32

SMC hang / hard lockup：

• OP-TEE secure panic 未返回 NS
• function ID 与 BL31 注册表不匹配（无限 loop 或 watchdog）
• secondary CPU PSCI 与 OP-TEE 不一致
• 查 COUNTER_FREQUENCY 、arch_timer 与 OP-TEE 定时器 RPC

TEEC 错误码：

值	宏	含义
0x00000000	OK	成功
0xFFFF0000	GENERIC	通用错误
0xFFFF0006	BAD_STATE	状态/supplicant
0xFFFF000C	COMMUNICATION	SMC/驱动
0xFFFF000F	OUT_OF_MEMORY	TEE RAM

Origin 0x3 = TEE OS，0x4 = TA。

版本 skew ：仅升级 linux 6.6 未升级 optee_os 3.16→4.0，OPTEE_SMC_CALL_WITH_ARG 参数布局变化 → xtest 4001 FAIL 。成对升级 tf-a + optee_os + linux + optee_client。

有设备 open fail → supplicant → shm reserved → SMC UID。

open OK invoke fail → TA 路径/签名 → shared mem 大小 → TA 日志。

偶发 hang → 多核 PSCI → secure interrupt storm → WDT。

OP-TEE CFG_TEE_RAM_VA_SIZE=0x02000000 + CFG_TA_RAM_SIZE + shm 0x02000000 → DT reserved-memory 至少 64MiB 连续。对比 U-Boot fdt_fixup 与运行态 dtc -I fs -O dts /sys/firmware/fdt。

Android 用 Trusty 或 OP-TEE + HIDL gatekeeper；/dev/tee0 权限 system group------SMC 原理仍与本文 Linux 路径一致。

fiptool、xtest 与端到端验证

fiptool 是 TF-A 自带工具，用于检查与解包 FIP：

fiptool info fip.bin
fiptool unpack fip.bin
ls -la image.bin  # 解包后的 BL31/BL32/BL33

确认 TOB-1 UUID 对应 BL32 非空。若 BL32 缺失，Linux 永远 probe 不到 OP-TEE。

xtest 是 OP-TEE 官方回归套件：

tee-supplicant &
xtest -l 15          # 完整测试
xtest 1001           # 单个用例
xtest -t regression  # 回归子集

典型失败映射：

xtest 现象	可能原因
0001 FAIL	SMC UID 不通，BL31 SPD 未启
4001 FAIL	shm/参数布局版本不匹配
5xxx FAIL	crypto/RPMB 平台未配

产线回归建议：ls /dev/tee0 → xtest -l 15 → systemctl suspend 后重测 session → 多核 stress-ng 并行 invoke。

文档与规范索引：

文档	内容
ARM DEN 0028A	SMCCC
ARM DDI 0406	ARMv8-A 架构
GlobalPlatform TEE Client API	TEEC_*
TF-A docs/	BL 设计
OP-TEE documentation/	构建与 porting

把 EL3 Monitor 当成交通警察、OP-TEE 当成 Secure 侧操作系统、Linux 当成 NS Rich OS、SMC 当成唯一合法跨界 syscall------读源码与 DT 对照，调用链就不会散。

典型 SoC 移植差异速览：

平台	要点
RK3399	PLAT=rk3399 SPD=opteed；DDR sip 在 BL31
i.MX8	CAAM NS/S 划分；TZASC 在 plat_tzc380.c
STM32MP1	stm32mp1 平台；M4 COPRO 与 A7 资源隔离
Amlogic G12	U-Boot BL32=tee_xxx.bin；DT firmware/optee
Allwinner	社区 sunxi 碎片化，tf-a/optee/linux 版本锁死

长期维护：跟 LTS linux + optee_os + tf-a 三角；订阅 OP-TEE mail list CVE；每季度 xtest regression 与 suspend/resume 后重测 session。OTA 更新 tee.bin/fip.bin 必须走 signed FIP，与 BL2 TBB 证书链一致，否则 BL2 拒绝加载新 BL32。

QEMU virt,secure=on 启动示例（学习 SMC，非生产）：

qemu-system-aarch64 -machine virt,secure=on -cpu cortex-a57 \
  -bios bl1.bin -serial stdio -nographic

TrustZone 选型与 Trusty（Android） 、QSEE（高通） 、Kinibi 等厂商 TEE 互斥占 BL32------选型在 BSP 阶段决定，Linux 驱动与 SMC 协议不同，不可混用。