I.MX6ULL 启动流程核心知识点笔记#

一、选择启动方式#

🔹 1. 前提条件：内部启动模式#

选择启动方式

要让 BOOT_CFG 引脚生效，必须先将开发板设置为内部启动模式，也就是： MODE1 = 1，MODE0 = 0 这是开发板上的硬件拨码开关，需要你手动设置。只有在这个模式下，Boot ROM 才会去读取 BOOT_CFG 引脚的配置，选择从外部设备启动。

🔹 2. 支持的启动设备#

在内部启动模式下，Boot ROM 支持的启动设备包括：

NOR Flash
oneNAND / NAND Flash
QSPI Flash
SD/EMMC
EEPROM

其中，SD 卡、eMMC 和 QSPI Flash 是开发和调试中最常用的。

🔹 3. `BOOT_CFG` 引脚的硬件实现#

引脚复用：BOOT_CFG 配置并非专用引脚，而是复用了开发板上的 LCD_DATA0~23 这 24 个 LCD 数据引脚。
默认电平：这些引脚默认通过 47K 下拉电阻接地，所以默认电平为低电平（0）。

🔹 4. `BOOT_CFG` 的分组与配置逻辑#

BOOT_CFG 被分成了多组 8 位寄存器（如 BOOT_CFG1、BOOT_CFG2、BOOT_CFG4），每组负责不同的配置：

BOOT_CFG4：8 根线全部接地（默认 0），通常无需修改。
BOOT_CFG2：大部分位也接地，仅 BOOT_CFG2[3] 这一位用来选择 SD 卡启动接口。
BOOT_CFG1：其中 0、1、2 位是硬件固定的，3~7 位是可配置的，这几位的电平组合直接决定了启动设备（如 SD 卡、eMMC 等）。

二、Boot ROM 阶段：芯片上电后的第一步#

1. 核心工作#

硬件初始化
- 设置内核时钟为 396MHz，通过 ARM PLL 将 24MHz 外部晶振倍频到高频，提升启动速度。
- 使能 MMU（内存管理单元）和 L1/L2 Cache，让 CPU 能高速访问数据，为后续启动加速。
启动设备选择 读取 BOOT_CFG 硬件引脚的电平配置，确定从 SD 卡、eMMC 还是 SPI Flash 等外部存储设备加载启动镜像。
加载镜像 从选定的外置存储中读取可启动镜像（如 load.imx），并进入下一步处理。

2. 关键意义#

Boot ROM 是芯片出厂时固化在内部的代码，是整个启动流程的第一个软件环节，它完成了最基础的硬件准备，为后续加载 U-Boot 铺路。

三、可启动镜像与 IVT、Boot Data#

1. 可启动镜像（`load.imx`）#

本质：是 U-Boot 的封装版，由 u-boot.bin（原始 U-Boot 二进制） + IVT（镜像向量表） + DCD（设备配置数据） + Boot Data 打包生成。
作用：因为包含了 Boot ROM 能识别的标准头部，所以能被 Boot ROM 直接加载和执行。

2. IVT（镜像向量表）#

作用：是 Boot ROM 读取的第一个数据结构，像一个“导航目录”，包含了镜像各部分的地址指针。

核心字段

字段	作用	示例值
`header`	标识 IVT 的合法性，包含 Tag、大小、版本	`0X402000D1`
`entry`	镜像的入口地址，即 U-Boot 开始执行的地址	`0X87800000`
`dcd`	指向 DCD 数据的地址，用于硬件初始化	`0X877FF42C`
`boot data`	指向 Boot Data 的地址，包含镜像大小等信息	`0X877FF420`

SD 卡启动时的位置：IVT 在 SD 卡中的偏移是 1KB（0x400），这是 Boot ROM 固定的查找位置。

3. Boot Data#

作用：描述镜像的基本信息，如镜像在存储设备中的位置、总大小、插件标志等，供 Boot ROM 验证镜像完整性。
位置：紧跟在 IVT 之后，IVT 大小为 32 字节，所以在 SD 卡中它的地址是 0x400 + 32 = 0x420。

4. 镜像地址计算（SD 卡启动场景）#

IVT 在 SD 卡中的起始地址：0x400（1KB）
头部（IVT + Boot Data + DCD）总大小：3KB
原始 u-boot.bin 在 SD 卡中的起始地址：0x400 + 0xC00 = 0x1000（4KB，即 4096 字节）

不同介质的ivt地址

四、DCD（设备配置数据）#

作用：是 Boot ROM 执行的硬件初始化配置表，通过“地址-数据”对直接配置寄存器，核心任务是初始化 DDR 内存和外设时钟。
关键初始化
1. 配置时钟使能寄存器（CCGR0-CCGR6），打开外设时钟。
2. 初始化 DDR 控制器（MMDC），让系统可以使用外部内存。
3. 配置 IOMUX 引脚复用，确保硬件工作在预期状态。
位置：在镜像中紧跟 Boot Data 之后，例如表中的 0X877FF42C。

DCD结构（部分）

🔹 1. `header`（0X40E801D2）#

这是 DCD 的身份标识，用来告诉 Boot ROM 这是一个合法的 DCD 数据块。
0XD2：固定的 Tag 标识，是 DCD 的“签名”。
0X01E8：表示 DCD 的总大小为 488 字节（大端模式存储）。
0X40：表示 DCD 的版本号，与芯片手册中的规范完全一致。

🔹 2. `Write Data Command`（0X04E401CC）#

这是一个“写数据”命令的头部，用来定义后续寄存器配置的格式。
0XCC：固定的命令 Tag，表示这是一个写寄存器的操作。
0X01E4：表示这条命令包含的数据总长度为 484 字节（大端模式）。
0X04：表示目标寄存器的位宽为 4 字节（32 位），即每次写一个 32 位值。

🔹 3. 核心硬件初始化配置（部分）#

接下来是一系列“地址-值”对，Boot ROM 会按顺序将 Value 写入对应的 Address 寄存器，完成硬件初始化。

① 外设时钟使能#

地址 0X020C4068（CCGR0） → 值 0XFFFFFFFF
地址 0X020C4080（CCGR6） → 值 0XFFFFFFFF
这些是时钟控制寄存器（CCGR0-CCGR6），写入全 1 表示打开该寄存器控制的所有外设时钟，比如 DDR、UART、I2C 等，确保硬件模块能正常工作。

② DDR 模式配置#

地址 0X020E04B4（IOMUXC_SW_PAD_CTL_GRP_DDR_TYPE） → 值 0X0000C000
这个配置将 DDR 的所有 IO 设置为 DDR3 模式，是 DDR 初始化的关键一步。

③ DDR 引脚配置#

地址 0X020E04AC（IOMUXC_SW_PAD_CTL_GRP_DDRPKE） → 值 0X00000000
这个配置关闭了所有 DDR 引脚的 Pull/Keeper（上拉/保持）功能，因为 DDR 信号通常由外部终端电阻匹配，不需要内部上拉。

五、U-Boot 阶段#

1. 核心作用#

是承上启下的启动加载器，负责完成更完善的硬件初始化（如网口、LCD、USB），并加载 Linux 内核。
提供命令行交互界面，支持烧写镜像、下载文件、调试硬件等开发功能。

2. 启动流程#

Boot ROM 加载 load.imx → 执行 DCD 初始化硬件 → 跳转到 IVT 中 entry 指向的地址 → U-Boot 开始运行 → 加载 Linux 内核（zImage）和设备树（.dtb） → 启动 Linux 系统。

纸翼