2021年10月29日 | Linux之ARM（IMX6U）裸机之I.MX6ULL启动方式详解

1.启动方式选择

BOOT 的处理过程是发生在 I.MX6U 芯片上电以后，芯片会根据 BOOT_MODE[1:0]的设置来选择 BOOT 方式。 BOOT_MODE[1:0]的值是可以改变的，有两种方式，一种是改写 eFUSE(熔丝)，一种是修改相应的 GPIO 高低电平。第一种修改 eFUSE 的方式只能修改一次，后面就不能再修改了，所以我们不使用。我们使用的是通过修改 BOOT_MODE[1:0]对应的 GPIO 高低电平来选择启动方式，所有的开发板都使用的这种方式， I.MX6U 有一个 BOOT_MODE1 引脚和BOOT_MODE0 引脚，这两个引脚对应这 BOOT_MODE[1:0]。 I.MX6U-ALPHA 开发板的这两个引脚原理图如图

其中 BOOT_MODE1 和 BOOT_MODE0 在芯片内部是有 100KΩ下拉电阻的，所以默认是0。 BOOT_MODE1 和 BOOT_MODE0 这两个引脚我们也接到了底板的拨码开关上，这样我们就可以通过拨码开关来控制 BOOT_MODE1 和 BOOT_MODE0 的高低电平。以 BOOT_MODE1为例，当我们把 BOOT_CFG 的第一个开关拨到“ON”的时候，就相当于 BOOT_MODE1 引脚通过 R88 这个 10K 电阻接到了 3.3V 电源，芯片内部的 BOOT_MODE1 又是 100K 下拉电阻接地，因此此时 BOOT_MODE1 的电压就是 100/(10+100)*3.3V= 3V，这是个高电平， 因此BOOT_CFG 的中的 8 个开关拨到“ON”就是高电平，拨到“OFF”就是低电平。

而 I.MX6U 有四个 BOOT 模式，这四个 BOOT 模式由 BOOT_MODE[1:0]来控制，也就是BOOT_MODE1 和 BOOT_MODE0 这两 IO， BOOT 模式配置如表所示：

①.串行下载

当 BOOT_MODE1 为 0， BOOT_MODE0 为 1 的时候此模式使能，串行下载的意思就是可以通过 USB 或者 UART 将代码下载到板子上的外置存储设备中，我们可以使用 OTG1 这个 USB口向开发板上的 SD/EMMC、 NAND 等存储设备下载代码。我们需要将 BOOT_MODE1 拨到“OFF”，将 BOOT_MODE0 拨到“ON”。这个下载是需要用到 NXP 提供的一个软件，一般用来最终量产的时候将代码烧写到外置存储设备中的

②.内部BOOT模式

当 BOOT_MODE1 为 1， BOOT_MODE0 为 0 的时候此模式使能，在此模式下，芯片会执行内部的 boot ROM 代码，这段 boot ROM 代码会进行硬件初始化(一部分外设)，然后从 boot 设备(就是存放代码的设备、比如 SD/EMMC、 NAND)中将代码拷贝出来复制到指定的 RAM 中，一般是 DDR。

2.BOOT ROM得初始化内容

当我们设置 BOOT 模式为“内部 BOOT 模式”以后， I.MX6U 内部的 boot ROM 代码就会执行，这个 boot ROM 代码都会做什么处理呢？首先肯定是初始化时钟， boot ROM 设置的系统时钟如图

BT_FREQ 模式为 0，可以看到， boot ROM 会将 I.MX6U 的内核时钟设置为396MHz， 也就是主频为 396Mhz。 System PLL=528Mhz， USB PLL=480MHz， AHB=132MHz，IPG=66MHz。

内部 boot ROM 为了加快执行速度会打开 MMU 和 Cache，下载镜像的时候 L1 ICache 会打开，验证镜像的时候 L1 DCache、 L2 Cache 和 MMU 都会打开。一旦镜像验证完成， boot ROM就会关闭 L1 DCache、 L2 Cache 和 MMU。

中断向量偏移会被设置到 boot ROM 的起始位置，当 boot ROM 启动了用户代码以后就可以重新设置中断向量偏移了。一般是重新设置到我们用户代码的开始地方

3.选择启动设备

当 BOOT_MODE 设置为内部 BOOT 模式以后，可以从以下设备中启动：

①、接到 EIM 接口的 CS0 上的 16 位 NOR Flash。

②、接到 EIM 接口的 CS0 上的 OneNAND Flash。

③、接到 GPMI 接口上的 MLC/SLC NAND Flash， NAND Flash 页大小支持 2KByte、 4KByte和 8KByte， 8 位宽。

④、 Quad SPI Flash。

⑤、接到 USDHC 接口上的 SD/MMC/eSD/SDXC/eMMC 等设备。

⑥、 SPI 接口的 EEPROM。

这些启动设备如何选择呢？ I.MX6U 同样提供了 eFUSE 和 GPIO 配置两种， eFUSE 就不讲解了。我们重点看如何通过 GPIO 来选择启动设备，因为所有的 I.MX6U 开发板都是通过 GPIO来配置启动设备的。正如启动模式由BOOT_MODE[1:0]来选择一样，启动设备是通过BOOT_CFG1[7:0]、 BOOT_CFG2[7:0]和 BOOT_CFG4[7:0]这 24 个配置 IO，这 24 个配置 IO 刚好对应着 LCD 的 24 根数据线 LCD_DATA0~LCDDATA23，当启动完成以后这 24 个 IO 就可以作为 LCD 的数据线使用。这 24 根线和 BOOT_MODE1、 BOOT_MODE0 共同组成了 I.MX6U的启动选择引脚，如图

虽然有 24 个 IO，但是实际需要调整的只有那几个 IO，其它的 IO 全部下拉接地即可，也就是设置为 0。打开 I.MX6U-ALPHA 开发板的核心板原理图，这 24 个 IO 的默认设置如图

大部分的 IO 都接地了，只有几个 IO 接高，尤其是 BOOT_CFG4[7:0]这 8 个 IO 都 10K 电阻下拉接地，所以我们压根就不需要去关注 BOOT_CFG4[7:0]。我们需要重点关注的就只剩下了 BOOT_CFG2[7:0]和 BOOT_CFG1[7:0]这 16 个 IO。这 16 个配置 IO 含义在原理图的左侧已经贴出来了，如图

打开 I.MX6U-ALPHA 开发板的底板原理图，底板上启动设备选择拨码开关原理图如图

除 了 BOOT_MODE1 和 BOOT_MODE0 必 须 引 出 来 ，LCD_DATA3~LCDDATA7、 LCD_DATA11 这 6 个 IO 也被引出来了，可以通过拨码开关来设置其对应的高低电平，拨码开关拨到“ON”就是 1，拨到“OFF”就是 0。其中 LCD_DATA11 就是 BOOT_CFG2[3]， LCD_DATA3~LCD_DATA7 就是 BOOT_CFG1[3]~BOOT_CFG1[7]，这 6 个IO 的配置含义如表

BOOT IO 含义， I.MX6U-ALPHA 开发板从 SD 卡、 EMMC、 NAND 启动的时候拨码开关各个位设置方式如表