3| I.MX6UL 启动方式浅析

BOOT启动方式选择

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。

通过修改 BOOT_MODE[1:0]对应的 GPIO 高低电平来选择启动方式

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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。

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。

BOOT ROM 工作内容：

  • 初始化时钟

  • 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

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？

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，如图所示：

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镜像烧写（启动程序分析）

前面我们设置好 BOOT 以后就能从指定的设备启动了，我们使用 imxdownload 这个软件将 led.bin 烧写到了 SD 卡中。imxdownload 会在 led.bin前面添加一些头信息，重新生成一个叫做 load.imx 的文件，最终实际烧写的是 laod.imx。

学习 STM32 的时候我们可以直接将编译生成的.bin 文件烧写到 STM32 内部 flash 里面，但是 I.MX6U 不能直接烧写编译生成的.bin 文件，我们需要在.bin 文件前面添加一些头信息构成满足 I.MX6U 需求的最终可烧写文件，I.MX6U 的最终可烧写文件组成如下：

①、Image vector table，简称 IVT，IVT 里面包含了一系列的地址信息，这些地址信息在ROM 中按照固定的地址存放着。

②、Boot data，启动数据，包含了镜像要拷贝到哪个地址，拷贝的大小是多少等等。

③、Device configuration data，简称 DCD，设备配置信息，重点是 DDR3 的初始化配置。

④、用户代码可执行文件，比如 led.bin。

可以看出最终烧写到 I.MX6U 中的程序其组成为：IVT+Boot data+DCD+.bin。imxdownload 所生成的 load.imx 就是在 led.bin 前面加上 IVT+Boot data+DCD。内部 BootROM 会将 load.imx 拷贝到 DDR 中，用户代码是要一定要从 0X87800000 这个地方开始的，因为链接地址为 0X87800000，load.imx 在用户代码前面又有 3KByte 的 IVT+Boot Data+DCD 数据，下面会讲为什么是 3KByte，因此 load.imx 在 DDR 中的起始地址就是 0X87800000-3072=0X877FF400。

​ 内部 Boot ROM 要求 IVT 应该放到指定的位置，不同的启动设备位置不同，而 IVT 在整个 load.imx 的最前面，其实就相当于要求 load.imx 在烧写的时候应该烧写到存储设备的指定位置去。整个位置都是相对于存储设备的起始地址的偏移，如图所示：

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以 SD/EMMC 为例，IVT 偏移为 1Kbyte，IVT+Boot data+DCD 的总大小为 4KByte-

1KByte=3KByte。假如 SD/EMMC 每个扇区为 512 字节，那么 load.imx 应该从第三个扇区开始烧写。

​ 因为SD/EMMC模式为例，整个Initial Load Region Size为4KB，包括前面的IVT1KB的偏移，所以.bin文件前面有imx添加的3KB信息

具体详情请参考正点原子 I.MX6ULL 开发手册第九章9.4节