IMX头部详细解析之一 头部组成

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#uboot #imx

本文详细介绍了i.MX处理器的IMX镜像组成，特别是映像向量表（IVT）和启动数据（Boot Data）的结构。IVT包含了用户程序入口地址、DCD地址等关键信息，而Boot Data则涉及启动时的地址和镜像大小。此外，DCD部分用于配置设备寄存器，通过Write和Check Data Command等命令进行设置。

镜像组成

完整的imx镜像由以下四部分组成：

  • Image Vector Table（映像向量表）
  • Boot Data（启动数据）
  • Device Configuration Data（设备配置数据）
  • User Code & Data（用户代码与数据）

IVT

映像向量表（IVT）是SOC的内部BootRom从BootDevice中读取的一组数据信息，该数据中指定了运行时各部分组件的地址。
IVT中包含了用户应用的入口地址，DCD部分的运行时地址，Boot Data的运行时地址等。
内部BootRom根据Boot Device不同对IVT的起始地址有所规定，IVT相对及地址的偏移和初始化加载大小如下：

Boot Device Type Image Vector Table Offset Initial Load Region Size
NOR 4Kbyte Entire Image Size
NAND 1Kbyte 4Kbytes
OneNAND 256bytes 1Kbytes
SD/MMC/eSD/eMMC/SDXC 1Kbytes 4Kbytes
I2S/SPI EEPROM 1Kbytes 4Kbytes
SATA 1Kbytes 4Kbytes

BootRom只需要知道IVT的地址，其他的组成部分的地址则可以根据IVT中查询到。
以下为BootDevice中IVT在运行时，各成员的实际运行地址。
8f5431ab-e046-4ee9-8dec-f35d4264e8ec

IVT具体结构如下，每个成员均为32bit

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【ARM-Linux开发】ARM嵌入式设备Linux系统启动步骤和方式
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Vesamount的博客
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主要分享嵌入式软件、人工智能部分知识
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IVT/DCD头部是什么
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<think>我们正在讨论U-Boot的IVT/DCD头部结构。根据引用[1]和引用[2]，我们可以总结如下： 引用[1]提到：bin文件前面添加的头部信息包括IVT、boot data、DCD等，总大小3KB。其中Boot Data有3条（每条4字节），DCD最大1768字节，IVT占32字节。DCD的作用是初始化外设（寄存器地址和对应的数据成对出现）[^1]。 引用[2]详细描述了IVT（Image Vector Table）的结构（以i.MX 6ULL为例）[^2]： | 字段 | 偏移量 | 大小（字节） | 描述 | |------------------|--------|--------------|----------------------------------------| | IVT Header | 0x00 | 4 | 固定值0x402000D1，标识有效IVT | | Entry Address | 0x04 | 4 | 代码入口点地址（如U-Boot的起始地址） | | Reserved1 | 0x08 | 4 | 保留字段，必须为0 | | DCD指针 | 0x0C | 4 | 指向DCD（Device Configuration Data）的地址 | | Boot Data指针 | 0x10 | 4 | 指向Boot Data的地址（如QSPI配置参数） | | Self Pointer | 0x14 | 4 | IVT自身的地址（用于自检） | | CSF指针 | 0x18 | 4 | 指向安全认证数据（如HAB签名） | | Reserved2 | 0x1C | 4 | 保留字段，必须为0 | 根据以上信息，我们可以对IVT/DCD头部进行定义和介绍： ### 1. **IVT（Image Vector Table）** IVT是BootROM在启动时查找的**关键数据结构**，位于镜像的固定偏移位置（不同处理器要求不同，常见的有0x400、0x1000等）。其核心作用是为BootROM提供程序加载和执行的元信息。 #### 关键字段解析： - **IVT Header**：固定魔数，例如`0x402000D1`（i.MX系列），用于验证IVT有效性。 - **Entry Address**：程序入口地址，即U-Boot的`_start`符号地址。 - **DCD指针**：指向DCD配置数据的地址。若为0则表示无DCD。 - **Boot Data指针**：指向Boot Data结构，包含镜像加载地址、大小等信息。 - **Self Pointer**：IVT自身的地址，用于BootROM校验。 - **CSF指针**：用于安全启动，指向认证数据（如未启用安全启动则为0）。 ### 2. **DCD（Device Configuration Data）** DCD是**外设初始化脚本**，由一系列寄存器配置命令组成。BootROM在加载U-Boot前会执行DCD命令，初始化DDR、时钟等关键外设。 #### DCD命令结构[^1]： 每条DCD命令包含： - **操作类型**：写寄存器（最常见）、检查寄存器值等。 - **寄存器地址**：要配置的外设寄存器物理地址。 - **配置值**：写入寄存器的数据。 示例（伪代码）： ``` DCD命令 = [ { type: WRITE, address: 0x020C4018, value: 0x00000017 }, // 配置时钟 { type: WRITE, address: 0x020E04B4, value: 0x000C0000 }, // 配置GPIO ... ] ``` ### 3. **Boot Data结构** Boot Data包含镜像加载的元信息，其结构如下： | 字段 | 偏移量 | 大小（字节） | 描述 | |------------------|--------|--------------|---------------------| | 镜像起始地址 | 0x00 | 4 | 镜像在内存中的加载地址 | | 镜像大小 | 0x04 | 4 | 镜像大小（字节） | | 插件标志 | 0x08 | 4 | 保留，通常为0 | ### 4. **完整头部布局示例** 一个典型的U-Boot镜像头部布局（总大小3KB）[^1]： ``` 0x0000: [ IVT (32字节) ] 0x0020: [ Boot Data (12字节) ] 0x002C: [ DCD (最大1768字节) ] ... [ 填充至3KB边界 ] 0x0C00: [ U-Boot代码起始 ] ``` ### 5. **技术原理** BootROM启动流程： $$ \text{BootROM} \xrightarrow{\text{读取IVT}} \begin{cases} \text{解析DCD} \rightarrow \text{初始化外设} \\ \text{加载镜像到内存} \rightarrow \text{跳转至Entry Address} \end{cases} $$ - **DCD的必要性**：U-Boot运行前需初始化DDR等硬件，而BootROM通过DCD实现此操作。 - **地址对齐**：IVT位置必须严格对齐处理器要求（例如i.MX6ULL要求IVT在SD卡的0x400处）[^2]。 > 📌 **调试建议**： > 使用`hexdump`查看镜像头部： > ```bash > hexdump -C u-boot.imx | head -n 20 > ``` > 观察前3KB数据是否符合IVT/DCD结构。 §§相关问题§§ 1. 如何使用工具解析U-Boot镜像中的DCD内容？ 2. 不同NXP处理器（i.MX6 vs i.MX8）的IVT结构有何差异？ 3. DCD配置错误会导致哪些启动故障？如何调试？ 4. 如何修改U-Boot的DCD配置以适应自定义硬件？ </think>### IVT/DCD头部详解：结构与功能解析 #### 1. **IVT（Image Vector Table）结构定义** IVT是BootROM加载U-Boot的**导航表**，包含处理器启动所需的关键指针（以NXP i.MX系列为例）[^2]： | 字段 | 偏移量 | 大小（字节） | 描述 | |------------------|--------|--------------|----------------------------------------| | **IVT Header** | 0x00 | 4 | 固定标识 `0x402000D1`（i.MX6系列标志） | | **Entry Address**| 0x04 | 4 | 程序入口地址（U-Boot的`_start`符号） | | **Reserved1** | 0x08 | 4 | 保留字段（必须为0） | | **DCD Pointer** | 0x0C | 4 | 指向DCD配置数据的地址 | | **Boot Data Ptr**| 0x10 | 4 | 指向Boot Data结构（镜像加载信息） | | **Self Pointer** | 0x14 | 4 | IVT自身的地址（用于自检） | | **CSF Pointer** | 0x18 | 4 | 安全认证数据指针（HAB签名） | | **Reserved2** | 0x1C | 4 | 保留字段（必须为0） | **技术特性**: - 总大小固定为 **32字节** - 必须在存储介质的**固定偏移**出现（如SD卡中的`0x400`） - `Entry Address`指向U-Boot第一条指令：$$ \text{Entry} = \text{LOAD\_ADDR} + \text{IVT\_OFFSET} + 0x1000 $$ #### 2. **DCD（Device Configuration Data）功能解析** DCD是**硬件初始化脚本**，由BootROM在加载U-Boot前执行[^1]： ```c // DCD数据结构示例 struct dcd_entry { uint32_t address; // 寄存器物理地址 uint32_t value; // 配置值 }; // 典型DCD命令序列 dcd_entry dcd_table[] = { {0x020C4018, 0x00000017}, // 配置时钟寄存器 {0x020E04B4, 0x000C0000}, // 配置GPIO {0x020E04AC, 0x00000000} // 关闭看门狗 }; ``` **核心作用**: 1. 初始化关键外设：DDR控制器、时钟树、引脚复用 2. 配置内存时序参数（tRFC、tWR等） 3. 禁用安全限制（如关闭看门狗） 4. **最大允许尺寸**：1768字节（约束来自BootROM缓冲区） #### 3. **Boot Data结构** 包含镜像加载元信息（12字节）[^1]： | 字段 | 描述 | |------------------|---------------------| | **Start Address**| 镜像在内存中的加载地址 | | **Image Size** | 镜像大小（字节） | | **Plugin Flag** | 扩展标志（通常为0） | #### 4. **完整头部布局** 典型3KB头部组合方式： ``` 0x0000: [ IVT (32字节) ] 0x0020: [ Boot Data (12字节) ] 0x002C: [ DCD (可变长度，最大1768字节) ] 0x06C0: [ 填充区（对齐至3KB边界） ] ``` 头部总大小计算公式： $$ \text{HeaderSize} = \text{IVT} + \text{BootData} + \text{DCD} + \text{Padding} = 3\text{KB} $$ #### 5. **技术原理与启动流程** BootROM执行序列： ```mermaid graph TD A[BootROM上电] --> B{检测启动介质} B -->|SD卡| C[读取SD卡0x400处IVT] B -->|NAND| D[读取NAND 0x0处IVT] C/D --> E[解析DCD指针] E --> F[执行DCD硬件初始化] F --> G[加载镜像到内存] G --> H[跳转到Entry Address] ``` > 💡 **调试提示**： > 使用`hexdump`查看头部结构： > ```bash > hexdump -C u-boot.imx -n 3072 | less # 查看前3KB数据 > ``` > 验证关键字段： > - 字节 0-3：IVT Header 应为 `D1 00 20 40`（小端序） > - 字节 12-15：DCD指针非零表示存在初始化脚本
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