前言：
本文是根据哔哩哔哩网站上“正点原子[第二期]Linux之ARM（MX6U）裸机篇”视频的学习笔记，在这里会记录下正点原子 I.MX6ULL 开发板的配套视频教程所作的实验和学习笔记内容。本文大量引用了正点原子教学视频和链接中的内容。
引用：
正点原子IMX6U仓库 (GuangzhouXingyi) - Gitee.com
《【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.5.2.pdf》第 8.1 章
《正点原子资料_A盘/02开发板原理图/IMX6ULL_MINI_V2.2(Mini底板原理图).pdf》
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资料盘开发板资料链接： https://pan.baidu.com/s/1j5Jzbdx9i-g0cWIi3wf2XA 提取码：ag1u
正文：
本文是 “正点原子[第二期]Linux之ARM（MX6U）裸机篇--第6.5讲” 的读书笔记。第6.5讲 I.MX6U 芯片的启动方式。
0. I.MX6U 启动方式详解
I.MX6U 支持多种启动方式以及启动设备，比如可以从 SD/MMC，NAND Flash，QSPIFlash 等启动。用户可以根据实际情况，选择合适的启动设备。不同的启动方式，其启动方式和启动要求也不一样，比如上一张的从 SD 卡启动就需要在 bin 文件前面添加一个数据头，其它的启动设备也是需要这个数据头的。本章我们就来学习一下 I.MX6U 的启动方式，以及不同设备启动的要求。
1. 启动方式的选择
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] 的设备来选择 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。我们用的是通过修改 BOOT_MODE[1:0] GPIO 对应的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 BOOT_MODE[1:0] 。I.MX6U -ALPHA/Mini 开发板的这两个引脚的电路原理图如下图所示：
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上的拨码开关上，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” 位置时，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 BOOT_MODE1 的电压就是 100(10+100)*3.3v=3V，这个就是高电平，因此 BOOT_CFG 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 这两个IO，BOOT 模式的配置如下表所示：
| BOOT_MODE[1:0] | BOOT类型 |
| 00 | 从 FUSE 启动 |
| 01 | 串行下载 |
| 10 | 内部BOOT模式 |
| 11 | 保留 |
在 表 9.1.1 中，我们只用到第二种和第三种BOOT方式。
1.1 串行下载
当 BOOT_MODE1 为0， BOOT_MODE0=1的时候使能此模式，串行下载的意思就是可以通过USB或UART将代码下载到板子上的外置存储设置中，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的存储设备总的，我们后面讲解如何使用。
1.2 内部BOOT方式
当 BOOT_MODE1 为1， BOOT_MODE0=0的时候使能此模式，在此模式下，芯片会执行内部 bootROM 代码，这段 bootROM 代码会进行硬件初始化（一部分外设），然后从 boot 设备（也就是存放代码的设备，比如 SD/EMMC，NAND）中将代码拷贝复制到RAM中，一般是放在DDR中。
2. BOOT ROM 初始化内容
当我们设置 BOOT 模式为 “内部BOOT模式”以后，I.MX6U 的把内部 boot ROM 代码就是执行，这个 boot ROM 代码会做什么处理呢？首先肯定是初始化时钟，boot ROM 设置的系统是中国如下图所示：
在上图中 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。关于I.MX6U的系统时钟，我们后面会详细讲解。
内部 boot ROM 为了加快执行速度回打开 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，L2Cache 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开始的地方，关于中断的内容后面会详细讲解。
3. 启动设备
当 BOO_MODE 设置为内部BOOT模式以后，可以从一下设备中启动：
- 接到 EIM 接口的 CS0 上的 16 位 NOR Flash。
- 接到 EIM 接口的 CS0 上的 OneNAND Flash。
- 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。
- Quard SPI Flash
- 接到 USDHC 接口上的 SD/MMC/eSD/SDXC/eMMC等设备。
- SPI接口的 EEPROM
这些设备启动如何选择呢？ 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 ~ LCD_DATA23，当启动完成以后这个24个IO就可以额作为LCD的数据线使用。这24个数据线和 BOOT_MODE1, BOOT_MODE0 共同组成了 I.MX6U 的启动选择引脚，如图 9.3.1 所示：
通过 图 9.3.1 中的 26 个启动IO即可实现 I.MX6U 从不同设备启动，BOOT_MODE1 和 BOOT_MODE0 已经讲述过了。看到这24个 IO 是不是头大？调整这24个IO的高低电平得多复杂啊？起始不然，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/Mini的开发板核心板电路原理图，这24个IO的默认配置如下图所示：
可以从"正点原子 I.MX6U ALPHA"开发板原理图中看出，"正点原子 I.MX6U ALPHA"开发板的 LCD_DATA0~LCD_DATA23 大部分 IO 都接地了，只有几个 IO 拉高，尤其是 BOOT_CFG4[7:0] 这8个IO都有 10 K 电阻下拉接地，所以我们压根就不需要去关心 BOOT_CFG4[7:0]。我们需要中断关注的只剩下了 BOOT_CFG2[7:0] 和 BOOT_CFG1[7:0] 这16个IO。这16个配置IO的含义在原理图的左侧已经贴出来了，如下图所示。
图 9.3.3 看着是不是也很头大，BOOT_CFG1[7:0]和BOOT_CFG2[7:0]这16个IO还能不嗯呢再减少哪？可以，打开 I.MX6U ALPHA/Mini 开发板的底板原理图，底板上设备选择拨码开关原理图如下：
在图 9.3.4 中，除了 BOOT_MODE1 和 BOOT_MODE0 必须印出来，LCD_DATA3~LC_DATA7，LCD_DATA11 这 6个IO也被印出来，可以通过拨码开关来设置其对应的高低电平，拨码开关到 “ON” 就是1，拨码开关到 “OFF” 就是0.齐总 LCD_DATA11 就是 BOOT_CFG2[3]，LCD_DATA3~LCD_DATA7 就是 BOOT_CFG1[3]~BOOT_CFG1[7]，这6个IO的配置的含义如下表：
| BOOT_CFG引脚 | 对应LCD引脚 | 含义 |
| BOOT_CFG2[3] | LCD_DATA11 | 为0时SDHC1上的SD/EMMC启动，为1时从SDH2上的SD/EMMC启动。 |
| BOOT_CFG1[3] | LCD_DATA3 | 当从SD/EMMC启动的时候设置启动速度，当从NAND启动的时候设置ANND数量。 |
| BOOT_CFG1[4] | LCD_DATA4 | BOOT_CFG1[7:4]: （高位在前，低位在后） 0001 QSPI启动 0011 SPI启动 010x SD/eSD/SDXC启动 011x MMC/eMMC启动 1xxx NAND Flash启动 |
| BOOT_CFG1[5] | LCD_DATA5 | |
| BOOT_CFG1[6] | LCD_DATA6 | |
| BOOT_CFG1[7] | LCD_DATA7 |
根据表 9.3.1 中 BOOT IO 含义，I.MX6U-ALPHA/Mini 开发板从SD卡，EMMC，NAND 启动的时候拨码开关各个位置配置方式如下表所示
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 启动设备 |
| 0 | 1 | x | x | x | x | x | x | 串行下载，可以通过USB烧写镜像文件 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | SD卡启动 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | EMMC启动 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | NAND FLAHS启动 |
我们再“第八章 汇编LED实验”中，最终的可执行问价 led.bin 烧写到了 SD 卡里面，然后从SD卡启动，其拨码开关就是根据表 9.3.1 来设置的，通过上面的讲解酒味道为什么拨码开关要这么设置了。
