万事开头难 - 介绍IMX6ULL启动方式

不同开发板，启动方式不一样，今天我们来介绍imx6ull开发板的启动方式，这非常重要。若不了解清楚启动方式，后面的所有开发工作便无从谈起。

本文摘自100ask_imx6ull 开发板 配套学习手册-《嵌入式Linux应用开发完全手册_韦东山全系列视频文档全集V2.5》.pdf

1.1 IMX6ULL 启动方式

参考资料：
开发板资料网盘
路径：
06_Datasheet（数据手册）
-> Core_board->CPU->IMX6ULLRM.pdf”
中《Chapter 8: System Boot》。

网盘地址：
100ASK_IMX6ULL

链接：
https://eyun.baidu.com/s/3smDzFAH
密码：LDCn

1.1.1芯片手册讲解

IMX6ULL芯片内部有一个boot ROM，上电后boot ROM上的程序就会运行。它会根据BOOT_MODE[1:0]的值，以及eFUSE或GPIO的值决定后续的启动流程。
注：eFUSE即熔丝，只能烧写一次，一般正式发布产品时烧写最终值；平时调试时通过GPIO来设置开发板的启动方式。
boot ROM上的程序功能强大，可以从USB口或串口下载程序并把它烧写到Flash等设备上，也可以从SD卡或EMMC、Flash等设备上读出程序、运行程序。
问题来了：

① boot ROM是从USB口下载、运行程序，还是从SD卡等设备上读出、运行程序，这由谁决定？

由BOOT_MODE[1:0]的值来决定启动方式，它们来自于2个引脚BOOT_MODE1、BOOT_MODE0。这2个引脚在上电时是输入引脚，芯片启动后采集这2个引脚的值，存入BOOT_MODE寄存器。以后这2个引脚就可以用于其他功能，不会影响到BOOT_MODE寄存器。

BOOT_MODE[1:0]的值确定了4种启动模式，如下图：

在100ASK_IMX6ULL中，这2个引脚对应的原理图如下：

00模式
在我们的开发过程中很少用到，简单介绍一下：在这种模式下，GPIO的值被忽略。Boot ROM会根据eFUSE的值来选择启动设备、设置启动设备。但是，对于刚出厂的芯片eFUSE值可能是错乱的、不适合你的设备的，怎么办？eFUSE中有一个值BT_FUSE_SEL，它的出厂值是0，表示eFUSE未被烧写。

boot ROM程序发现BT_FUSE_SEL为0时，它会通过USB或串口来下载程序；发现BT_FUSE_SEL为1时，才会根据eFUSE的值选择启动设备，读出、运行该设备上的程序。

01模式
boot ROM程序通过USB或串口下载、运行程序，这个模式可以用来烧写EMMC等设备。我们的开发板出厂时，就是通过这个模式下载、烧写出厂程序的。

10模式
称之为内部模式，简单地说就是从SD卡、EMMC等设备启动程序。这就引入下面第2个问题。

② 如何选择启动设备？

00模式下是通过eFUSE的值选择启动设备，我们不关心。

10模式下既可以通过eFUSE的值也可以通过GPIO的值来选择启动设备，但是到底通过谁来决定？eFUSE中有一个值BT_FUSE_SEL，对，又是它。它的初始值为0，表示eFUSE未被烧写。

在10模式下，当BT_FUSE_SEL为0时就会通过GPIO来选择启动设备；当BT_FUSE_SEL为1时就会通过eFUSE来选择启动设备。

在开发阶段，我们使用GPIO来选择设备，这就引入下面第3个问题。

③ 如何通过eFUSE或GPIO选择、设置启动设备？

通过eFUSE或GPIO不仅能选择启动设备，还可以设置启动设备。为什么还需要设置？比如Nand Flash参数各有不同，有些的页大小是2048，有些是4096。这些参数不同，boot ROM程序读Nand Flash的方法就不同，我们必须把这些参数告诉boot ROM：通过eFUSE或GPIO来标明这些参数。

首先看看要设置哪些eFUSE或GPIO来选择不同的启动设备。

从上图可知，既可以使用eFUSE也可以使用GPIO来选择启动设备，换句话说GPIO可以覆盖eFUSE的值。

哪些GPIO覆盖哪些eFUSE？

这可以查看IMX6ULL芯片手册《Chapter 8: System Boot》里的《GPIO boot overrides》，我们把它摘出来放在1.1.3小节里。

选择启动设备后，还需要标明一些参数。比如选择EMMC启动时，EMMC接在哪一个接口，eSDHC1还是eSDHC2？它的速度如何？比如选择TF卡启动时，TF卡接在哪一个接口，eSDHC1还是eSDHC2？它的速度如何？

假设使用EMMC启动，或是TF卡启动，怎么设置eFUSE或GPIO？这些信息可以查询IMX6ULL芯片手册《Chapter 5: Fusemap》，摘录如下。

当BOOT_MODE设置为0b00时，通过eFUSE选择启动设备，通过eFUSE获得设备的参数。

当BOOT_MODE设置为0b10时，通过eFUSE或GPIO来选择启动设备，获得设备的参数；使用eFUSE还是GPIO由eFUSE中的BT_FUSE_SEL决定，它默认是0，表示使用GPIO。

以BOOT_MODE为0b10为例，解析一下上图。要设置为SD卡、TF卡启动，有2个设置方法

• a. 设置eFUSE的BOOT_CFG1[7:5]为0b010，

或 b. 查看《3.1.3 GPIO boot overrides》确定BOOT_CFG1[7:5]对应的GPIO为LCD1_DATA07~05，把这3个引脚设置为0b010。

根据SD卡、TF卡的性能，可以设置eFUSE或GPIO来表示它能否提供更高的速度：

• a. 设置eFUSE的BOOT_CFG1[4:0]，

或 b. 查看《3.1.3 GPIO boot overrides》确定BOOT_CFG1[4:0]对应的GPIO为LCD1_DATA04~00，设置这些引脚。

IMX6ULL有两个SD卡、TF卡接口，使用哪一个接口？请看下表：

a. 设置eFUSE的BOOT_CFG2[4:3]可以确定使用eSDHC1或eSDHC2，

或 b. 查看《3.1.3 GPIO boot overrides》确定BOOT_CFG2[4:3]对应的GPIO为LCD1_DATA12~11，设置这些引脚

通过eFUSE或GPIO，还可以标明启动设备的更多参数，具体细节可以参考芯片手册《Chapter 5: Fusemap》，作为硬件开发人员需要去细细研究；作为软件开发人员，实际上只需要看开发板手册知道怎么设置启动开关即可。

1.1.2 IMX6ULL启动方式选择

100ASK_IMX6ULL开发板上的红色拨码开关用来设置启动方式、选择启动设备，支持这3种方式：EMMC启动、SD卡启动、USB烧写。

板子背后画有一个表格，表示这3种方式如何设置。

表格如下：

拔码开关中的SW3、SW4用来设置BOOT_MODE，ON表示0，OFF表示1。

所以当SW3、SW4设置为ON、OFF时，BOOT_MODE为0b10，将会使用SD卡、TF卡、EMMC等设备启动。

刚出厂的开发板中BT_FUSE_SEL默认为0，表示使用GPIO来设置参数。即使用LCD1_DATA07~05来选择启动设备。

100ASK_IMX6ULL开发板只支持SD/TF卡、EMMC启动，LCD1_DATA07_{05为0b010时选择SD/TF卡启动，LCD1_DATA07}05为0b011时选择EMMC启动。

这两种启动设备对应的LCD1_DATA07~06的值相同，都是0b01，这在核心板上已经通过电阻设置好，我们只需要在拨码开关上设置SW1(对应LCD1_DATA05)就可以。

IMX6ULL上有2个EMMC Flash接口，也复用为2个SD/TF卡接口，通过LCD1_DATA12~11来选择接口。

0b00对应eSDHC1接口，0b01对应eSDHC2接口。LCD1_DATA12的值在核心板上已经通过电阻设置好。

LCD1_DATA11的值通过拨码开关SW2来设置：ON表示0，对应eSDHC1接口，100ASK_IMX6ULL的TF卡接口使用了eSDHC1接口；OFF表示1，对应eSDHC2接口，100ASK_IMX6ULL的EMMC接口使用了eSDHC2接口。

这3种启动方式的设置示意图如下：

要注意的是，设置为USB启动时，不能插上SD卡、TF卡。刚出厂的板子在EMMC上烧写了系统，你可以设置为EMMC启动方式。

1.1.3 GPIO boot overrides

IMX6ULL中既可以通过eFUSE也可以通过GPIO来选择、设置启动设备，在手册里大部分场合只列出了eFUSE，对应的GPIO需要查表：IMX6ULL芯片手册《Chapter 8: System Boot》里的《GPIO boot overrides》。

我们把它摘录出来。

总结

整篇读下来，概念有点多，你可能会感觉有点抽象，其实现在不理解启动方式原理没关系，现在只要记住《3种启动方式的设置示意图》即可，清楚怎么拨码对应什么启动方式，原理留到后期再研究也行。

精品推荐

文中提到的100ask_imx6ull，是用来学习嵌入式Linux的不错选择，0利润，外设丰富，一千多页文档，一百多讲视频，开源共享，如有兴趣，可以手淘扫码了解开发板的更多参数：

100ask_imx6ull