一、STM32MP157 启动流程

STM32MP157开发笔记 | 03 - STM32MP157启动程序ROM Code详解_linux

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两张图描述了STM32MP157启动的全过程,分为五个步骤:


  • ROM Code:初始化基本时钟,从选定的启动介质中加载FSBL,鉴权、启动FSBL;
  • FSBL:完成整个时钟树初始化,初始化DDR,从选定的介质中加载SSBL,启动SSBL;
  • SSBL:存储器、网络、USB各种方式加载Linux Kernel,启动kernel;
  • Linux 内核:内核初始化、挂载根文件系统,启动用户空间的init程序;
  • Linux 用户空间:应用程序。

二、ROM Code

ROM Code是固件在STM32MP157内部的一段程序,是在复位后执行的第一段程序,复位后STM32MP157内部的两个A核执行相同的程序,由于ROM Code中进行了判断,所以ROM Code只在Core0上运行。

ROM Code的特性主要包括:


  • Serial boot(从串行链路启动)
  • FLash memory boot(从多种存储器安全启动)
  • Engineering boot
  • Secondary core boot
  • RMA boot
  • Wake up from low power modes
  • Exported secure services
  • Secure Secrets Provisioning

ROM Code支持的启动流程图如下:

STM32MP157开发笔记 | 03 - STM32MP157启动程序ROM Code详解_arm_03

STM32MP157是判断是否在第一个核上运行、是否启动M核、是否RMA、是否ENGI,这些对我们来说都不太重要,默认它一路绿灯就好了,重点要关注红框中的冷启动部分

三、冷启动(cold boot)

ROM Code中确保STM32MP157安全启动的第一阶段是在 trusted boot chain中实现,也就是上图中的 cold boot 部分,将它提取出来如下图:

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从图中可以看出,冷启动流程非常简单(FSBL:First Stage Boot Loader):


  • 选择启动介质
  • 从启动介质加载 FSBL 镜像
  • 校验 FSBL 镜像
  • 校验通过,则跳转到 FSBL 镜像入口执行

1. 选择启动介质

启动介质选择由三个启动引脚、OTP设置同时来决定的,如下表:

STM32MP157开发笔记 | 03 - STM32MP157启动程序ROM Code详解_arm_05

OTP是用于固化的,暂且不管,只看Boot pins的对应情况即可,只需要关注三个即可:

boot pins

启动选项1

启动选项2

b000

Serial

-

b010

EMMC

Serial

b101

SD-Card

Serial

2. 加载FSBL镜像

ROM Code从 ​​0x2ffc2400​​ 地址处加载FSBL镜像到片内存储器 SYSRAM 中。

3. FSBL 鉴权(安全启动相关)

4. 跳转到FSBL

如果鉴权成功,则ROM Code将boot内容的地址存储到R0寄存器,并且跳转到FSBL镜像入口地址(在镜像的STM32 Header中)。

四、STM32 Header

ROM Code加载的每个镜像文件头部都需要有一个STM32 header,如图所示:

STM32MP157开发笔记 | 03 - STM32MP157启动程序ROM Code详解_加载_06

每个区域的详细说明如下:

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五、串行启动(serial boot)

ROM Code支持串口和USB两种接口。

1. USB启动

ROM Code支持从USB OTG 接口启动,可以借助STM32CubeProg软件下载程序。

2. 串口启动

ROM Code支持以下串口:USART2, USART3, UART4, UART5, USART6, UART7, UART8。

六、存储器启动(Flash memory boot)

ROM Code支持以下存储器接口:


  • QUADSPI:串行nor flash、串行nand flash
  • FMC:并行nand flash
  • SDMMC:SD卡、eMMC

本文中重点讲述从SD卡和eMMC启动。

1. 从SD卡启动(默认使用SDMMC1)

SD卡包含两个版本的FSBL,ROM Code会尝试加载运行第一份FSBL镜像,如果失败,则尝试加载第二份FSBL镜像。

ROM Code首先会查找 GPT 分区表(GUID Partition Table),如果找到分区表,它将查找前两个名字为fsbl开头的分区来定位两个FSBL,如果找不到,则会在偏移 LBA34 处和 LBA546 处查找 FSBL1和FSBL2。

2. 从eMMC启动(默认使用SDMMC2)

eMMC内部的分区结构如下;

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同样,eMMC中Boot Area 分区包含的两个FSBL用于ROM Code尝试加载。