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

一、STM32MP157 启动流程

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：

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：

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：

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：

每个区域的详细说明如下：

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;

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