EEPW论坛

i.MX6ULL 启动方式 启动方式I.MX6ULL 支持多种启动方式，可以从 EMMC、SD 卡、NAND FLASH、USB、QSPI 等设备启动。通过查看《IMX6ULL 参考手册.pdf》手册的第 8 章 System Boot，可我们可以了解到 i.MX6ULL 在上电以后，芯片 ROM里面固化的程序会根据 BOOT_MODE[1:0]寄存器的值来选择启动方式。BOOT_MODE[1:0]寄存器的值有两种方式可以修改：一种是采用 eFuses（熔丝）的方式；另一种是是通过设置 BOOT_MODE[1:0]对应的 GPIO 的状态。我们在平常使用的时候基本都是采用设置 BOOT_MODE[1:0]对应的 GPIO 状态来选择启动方式的。BOOT_MODE[1:0]对应的 GPIO 引脚是 BOOT_MODE1 和 BOOT_MODE0，如下图所示：BOOT_MODE1 和 BOOT_MODE0 这两个引脚在芯片内部默认有 100K 的下拉，所以这两个引脚在悬空状态下默认是低电平（0）。我们把这两个引脚引到了底板上，并连接到了拨码开关上，拨码开关对应的另一端通过 10K 电阻接到了 3.3V 电源上，这样我们可以通过拨码开关来设置这两个 IO 的状态了（高电平或低电平）。如下图所示：从上面的截图我们,可以看到如果我们要设置 BOOT1 和 BOOT0 为高电平我们需要将对应的拨码开关设置到“ON”位置，这样就通过 10K 电阻上拉到 3.3V，芯片内部有 100K 的下拉，所以此时这两个 IO 的电平是：100/(10+100)*3.3V=3V，属于高电平。从参考手册我们看到 BOOT_MODE[1:0]两个 IO 可以设置四种状态，对应着四种启动方式，如下图所示：从上图可以看到 BOOT_MODE[1:0]：设置为 00 的时候从 Fuses 启动，设置为 01 的时候串行下载，设置为 10 的时候内部 Boot 模式，设置为 11 作为保留使用。我们用到的是“串行下载”和“内部 Boot”模式这两种。首先我们来看下“串行下载”，它是指可以通过 USB 接口（板子的 OTG1 接口）将代码下载到板子上然后运行。通过此方式我们可以实现开发板镜像的烧写（我们将在后面章节介绍具体的烧写方法）。然后我们看下“内部 Boot 模式”，它是指在此种模式下，芯片会执行内部 ROM 里面固化的 boot 程序。这段程序会进行硬件的初始化，然后从 Boot 设备（EMMC、SD 卡、NAND FLASH）中读取出镜像到内存中。如果在“内部 Boot 模式”运行过程中发生错误，则会进入“串行下载模式”。当 BOOT_MODE 设置为“内部 Boot 模式”后，i.MX6ULL 可以从 SPI，EIM，NOR，SD，MMC，QSPI 等设备启动，同时也可以配置相应的参数（例如 SD 的总线宽度，速度等等）。启动设备和对应的参数我们可以使用 eFUSEs 的方式设置，也可以通过 GPIO 来配置（我们主要使用 GPIO 的方式）。下面我们来看一下如何通过 GPIO 设置启动设备。从参考手册我们可以看到启动设备主要通过三组 IO 来设置，他们分别是 BOOT_CFG1[7:0]，BOOT_CFG2[7:0]，BOOT_CFG4[7:0]这三组 IO。如下图所示：从上图我们可以看到这三组决定启动设备的 IO 正好用到的 RGB 的 24 根数据 IO，在 i.MX6ULL 芯片刚开始上电的时候这 24 个 IO 先作为“选择启动设备”的功能来使用，在 ROM 中的固化程序把启动镜像从启动设备加载到内存，并开始从启动镜像（Uboot）开始运行的时候，这 24 个 IO 就可以当做 RGB 来使用了。现在我们来总结一下，i.MX6ULL 启动流程：首先根据 BOOT_MODE 的两个 IO（BOOT_MODE1，BOOT_MODE0）先确定启动方式，如果是串行下载模式，就会进入 USB 启动模式。如果是“内部 Boot”启动方式，然后就根据 BOOT_CFG1，BOOT_CFG2，BOOT_CFG4 这三组 IO 的配置来决定从哪种设备启动（读取启动镜像到内存，并开始启动）。接下来我们看下 BOOT_CFG1，BOOT_CFG2，BOOT_CFG4 这三组 IO 是怎么配置启动方式的，在我们的底板原理图上有如下图表：上图中最左侧一列是支持的启动设备，后面的每一列分别对应 BOOT_CFG 的 IO，我们可以看到决定启动方式的是由 BOOT_CFG1 和 BOOT_CFG2 这两组 IO 决定。打击爱也许觉得这么多 IO 需要配置，操作起来太麻烦了，实际上这些 IO 中大部分都是默认下拉的，需要配置的只有 6 个，从我们的原理图可以看到（因为我们用了一个 8 位的拨码开关，其中有两位是 BOOT_MOD 的），如下图所示：从上面的原理图我们可以看到 8 位的拨码开关一端上拉到 3.3V，另一端分别接到了 BOOT_MODE1，BOOT_MODE0，BOOTCFG2[3]，BOOTCFG1[3]，BOOTCFG1[4]，BOOTCFG1[5]，BOOTCFG1[6]，BOOTCFG1[7]。所以我们设置启动方式，只需要修改这 8 位（有两位是 BOOT_MODE）IO 的状态，我们看下负责启动方式的这 6 个 IO 的含义，如下表所示：根据上面的表格，我们设置开发板分别从串行下载，EMMC，SD 卡，NAND FLASH 启动的时候，可以按照下面的表格设置，如下表：下面是 i.MX6ULL 终结者底板上的拨码开关书屋图片，如下图所示：上图中的 8 位拨码，拨到上面“ON”位置就是 1，拨到下面就是“0”，8 位拨码按照表 2.1 中的设置就可以按照对应的方式启动5.2 镜像格式 镜像格式I.MX6ULL 的镜像文件由下面几部分组成：1.Image vector table 简称 IVT。2.Boot data，启动数据。3.Device configuration data，简称 DCD，主要是芯片的配置信息4.用户代码生成的执行文件。比如 uboot 等。所以 i.MX6ULL 的镜像组成为：IVT+Boot Data+DCD+用户程序。我们首先看下 IVT 部分：它里面包含了程序的入口点，一个指向设备配置数据（DCD）的指针，以及其他在启动过征中程被 ROM 固化程序用到的指针。IVT 被存储在启动设备固定的位置（但是不同的启动设备保存的位置可能会不一样）。IVT 在镜像文件的最前面，下图是不同启动设备，IVT 所在的位置偏移（相对于设备首地址）：这里我们以 EMMC 为例，从上表可以看出他的偏移是 1Kbyte（1024 字节），假设 EMMC 的每个扇区是 512字节，那么我们的 IVT 要从第三个扇区开始保存。我们从《IMX6ULL 参考手册.pdf》的 8.7.1.1 章节可以看到IVT 的数据格式如下图所示：其中的 Tag 是一个字节设置为 0xD1，length 是 2 个字节，按照大端模式存储，表示 IVT 的长度，对后一个Version 是版本信息，占用一个字节，通常为 0x40 或 0x41。由于《IMX6ULL 参考手册.pdf》文档只有 header的描述其它几个字节的描述没有涉及。我们可以打开编译生成的Uboot镜像uboot.imx查看下它里面的内容。接下来是 Boot data，它的数据格式如下所示：从上图可以看出 Boot data 一共是三个字段，每个字段 32 位。然后是 DCD，DCD 紧跟在 Boot Data 后面，IVT 里面也定义了 DCD 的位置。DCD 主要是初始化片内的寄存器。DCD 的数据格式如下图所示：第一个是 Header 包头信息，他是一个 32 位的包头，具体定义如下所示：Tag 占一个字节，被设置为 0xD2；Length 占两个字节，按照大端模式存储，表示 DCD 的区域大小（包含包头的长度），Version 占一个字节，设置为 0x40 或 0x41。Header 后面的是 CMD 配置寄存器的字节，每个 CMD 的结构如下图所示：CMD 域的第一个是 Tag，占一个字节，设置为 0xcc；然后是 Lehgth 占两个字节，按照大端模式存储，表示该 CMD 的长度（包含 CMD 的包头），Parameter 占一个字节，这个字的每个为含义如下图所示：上图中的 bytes 表示目标位置宽度，单位为 byte，可以设置为 1，2，4 字节。Flags 是命令控制标志位。然后 CMD 域后面的是 Address 和 Value/Mask。这两个分别是要初始化的寄存器地址，设置的值。紧接着 DCD 的就是我们的程序生成的.bin 文件。至此关于 i.MX6ULL 镜像的组成格式我们就分析完成了。只是看上面的介绍大家也许感觉到会很枯燥，接下来我们结合 uboot.imx 镜像，来一起看看这些数据的组织格式。我们使用 winhex 软件（在光盘资料的“i.MX6UL 终结者光盘资料\02_开发所需软件”目录下面）打开光盘资料的“i.MX6UL 终结者光盘资料\06_开发板系统镜像\uboot\emmc\u-boot.imx”文件，如下图所示：从上图可以看出是按照小端方式显示的，我们首先把前面 44 个字节按照 4 个字节一组的方式组合在一起就是：0x402000D1，0x87800000，0x00000000，0x877FF42C，0x877FF420，0x877FF400，0x00000000，0x00000000。这 8 组数据是 IVT 的数据，我们整理成下表：然后是 Boot Data 域，我们把接下来的 12 个字节按照 4 个字节一组的方式组合在一起就是 0x877FF000，0x0007E000，0x00000000。我们整理成下表所示：

从上面的表格我们可以看到 DCD 主要做了下面的配置：1. 使能所有外设的时钟。2. 配置 DDR3 所用的所有 IO。3. 配置 MMDC 控制器，初始化 DDR3。关于 i.MX6ULL 的启动流程和启动镜像文件格式我们就介绍到这里。通过本章的讲解我们可以掌握 i.MX6ULL的启动设置了。我们编译出的二进制.bin 文件，不能直接烧写到 EMMC 中，需要在它前面加上 IVT，Boot Data和 DCD 这三部分的数据域。我们之中烧写到 EMMC 的镜像文件时：IVT+Boot Data+CDC+用户的.bin 文件。更多内容关注公众号：迅为电子

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a2oq0.12575281.0.0.34851debJbM0Ye&ft=t&id=614020183147&qq-pf-to=pcqq.c2c