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Uboot 启动阶段对比

对比项	第一阶段 (board_init_f)	第二阶段 (board_init_r)
执行时机	Uboot启动最初阶段	代码重定位完成后
代码位置	DDR低地址执行（0x87800000），栈/GD借用OCRAM（`0x0091FF00`） OCRAM 仅 128KB，放不下完整 U-Boot 镜像（~512KB+），所以代码不在 OCRAM 中执行	DDR高地址执行（重定位后）
主要目标	硬件基础初始化、确定内存布局、准备代码重定位	完成板级功能初始化、设备驱动初始化、准备进入主循环
核心任务	·初始化基本硬件（时钟、DRAM等）·计算各区域地址·保留内存区域·准备重定位参数	·设备模型初始化·存储设备初始化（emmc、nand）·网络初始化·控制台初始化·环境变量加载
关键函数	init_sequence_f[] 函数数组	init_sequence_r[] 函数数组
是否可用malloc	仅early malloc可用（受限）	完整的malloc机制可用
设备驱动	仅初始化必要的基础驱动	初始化完整的设备驱动模型和外设驱动
结束标志	完成代码重定位，跳转到board_init_r	进入主循环(main_loop)，等待用户命令或自动启动

Boot ROM：U-Boot 之前的隐藏阶段

❓

疑问：U-Boot 第一阶段 eMMC/NAND 驱动尚未初始化，镜像如何加载到 DDR？

答案：这项工作由 IMX6ULL 片内固化的 Boot ROM（~96KB，不可修改）在 U-Boot 之前完成。

Boot ROM 上电后从片内 ROM 地址空间直接取指令执行，完整流程：

读取 BOOT_MODE 引脚 + eFuse 配置 → 确定启动介质（eMMC/SD/NAND）

最小化初始化对应存储控制器（uSDHC 用于 eMMC/SD，GPMI 用于 NAND）— 仅满足读取数据的最低要求

从存储介质固定偏移读取 IVT（Image Vector Table）+ Boot Data + DCD（Device Configuration Data）

执行 DCD — DCD 包含 DDR 控制器的寄存器配置序列，Boot ROM 按序写入，完成 DDR 硬件初始化

将 U-Boot 镜像从存储介质拷贝到 DDR 的 0x87800000

跳转到 U-Boot 入口点 _start

⚠️

两层"初始化"的区别

Boot ROM 阶段：硬件级最小初始化，只能从固定偏移读取固定大小数据，目的仅是加载引导镜像

U-Boot 第二阶段 initr_mmc：完整的块设备驱动初始化（DM 驱动模型、速率协商、分区表解析），支持 mmc read/write、FAT/ext4 文件系统等

同理，board_init_f 中的 dram_init 并非真正初始化 DDR 硬件（Boot ROM 通过 DCD 已完成），而是探测 DDR 大小并记录到 gd->ram_size。

U-Boot 镜像中包含 DCD 段（定义在 imximage.cfg），它不是给 U-Boot 自己用的，而是给 Boot ROM 用来配置 DDR 的寄存器写入序列。

第二阶段主要完成板级初始化、emmc初始化、控制台初始化、中断初始化及网络初始化等，流程图如下所示：

board_init_r

核心工作是遍历执行函数指针数组init_sequence_r[]所指向的每一个函数。

initr_reloc - 标记重定位成功，malloc初始化；

initr_caches - 首先检查 I-cache 的使能状态，如果未使能 I-cache 则将其使能，接着使能 D-cache；

initr_reloc_global_data - 设置monitor_flash_len及gd成员env_addr，将EFI runtime重新定位到gd->relocadd；

initr_malloc - 在第一阶段 reserve_malloc 已预留的 16MB 地址空间上，初始化 malloc 管理器（空闲链表、对齐边界、管理元数据等），使 malloc()/free() 可正常调用。第一阶段仅"圈地"（预留地址），此处才真正"建仓库"（初始化管理结构）；

log_init - 分配log驱动空间，设置gd->flags中的log就绪标志；

initr_bootstage - 标记引导阶段；

initr_console_record - 空；

bootstage_relocate - 完整的bootstage实现，重定位当前的bootstage记录；

initr_dm - 初始化设备驱动模型，驱动模型绑定->ofdata_to_platdata(可选)->probe

初始化一个树形的驱动模型结构，在内存中也就形成了一个至少深度为2的树形结构（假设有子节点），其中gd->dm_root 保存着根节点的信息。

probe流程，先调用一下drv->ofdata_to_platdata(dev)，再去执行 probe。

board_init - 设置启动参数的地址

initr_serial- 完成串口相关初始化，但函数并未初始化实际硬件，而是向u-boot注册一下struct serial_device类型的串口设备，并将终端使用串口设备指针分配给serial_current；

🔄

与第一阶段 serial_init 的差异

第一阶段 serial_init（init_sequence_f[]）：在 OCRAM 栈 + early malloc 环境下，直接操作 UART 硬件寄存器（波特率分频器、数据位/停止位/校验位、FIFO 使能等），让物理串口尽早可用。配合 console_init_f 建立极简的 pre-console（直接调用 serial_putc，无 stdio 抽象层），用于输出 banner 和调试信息。

第二阶段 initr_serial（init_sequence_r[]）：DM（驱动模型）已就绪、完整 malloc 可用，不再触碰硬件寄存器，而是在驱动模型框架下注册 struct serial_device，将设备挂入 stdio 子系统，并把 serial_current 指针指向当前串口设备。为后续 console_init_r 建立完整的 stdin/stdout/stderr 路由做准备。

本质：同一个串口的两次"初始化"语义不同 — 第一次是"让硬件能发字节"，第二次是"让软件框架能管理这个设备"。硬件只初始化一次，第二阶段复用第一阶段已配好的寄存器状态。

initr_announce - 打印调试信息的代码，表示RAM正在运行，且u-boot已经完成了重定位；

initr_nand- 初始化nand；

initr_mmc - 初始化emmc；

initr_env - 检查早期在u-boot中的环境变量是否OK，OK就加载，否则使用默认的环境变量；

initr_secondary_cpu - 空；

stdio_add_devices - 添加标准输入输出设备；

initr_jumptable- 函数调用了jumptable_init函数以初始化跳转表，为跳转表分配内存空间，它是基于动态分配的内存空间；

console_init_r - 获取”stdin”、”stdout”及”stderr”（标准输入、标准输出及标准错误）对应的设备名字，设置串口的引脚复用功能，并打印当前的标准输入、输出、错误对应的设备名字，设置环境变量；

interrupt_init- 中断初始化，为中断设置栈；

initr_enable_interrupts - 使能中断异常；

initr_ethaddr - 从环境变量中获得并初始化网络ethaddr地址，并存到gd->bd->bi_enetaddr；

board_late_init - 复位看门狗；

initr_net- 初始化网卡；

run_main_loop

第二阶段总结

U-Boot 第二阶段从 board_init_r 入口开始，到 main_loop 进入命令行或自动引导内核结束。核心目标是在完整的 C 运行时环境下初始化所有板级外设和软件框架。

执行流程总览

init_sequence_r 按子系统分类

子系统	关键函数	核心职责
内存 & 重定位	`initr_reloc` `initr_caches` `initr_malloc`	标记重定位完成、使能 Cache、初始化 16MB malloc 堆
设备驱动模型	`initr_dm`	扫描设备树、绑定驱动、probe 设备（含 pinctrl/clk 配置）
存储设备	`initr_nand` `initr_mmc`	完整块设备驱动（DM 框架 + 速率协商 + 分区表）
环境变量	`initr_env`	从存储加载 env 或使用默认值
控制台 & 中断	`initr_serial` `console_init_r` `interrupt_init`	注册串口到 stdio、建立 stdin/stdout/stderr、使能中断
网络	`initr_ethaddr` `initr_net`	MAC 地址初始化、网卡驱动注册
主循环	`run_main_loop`	倒计时 → 自动引导内核 / 进入命令行

第一阶段 vs 第二阶段核心差异

维度	第一阶段 (`board_init_f`)	第二阶段 (`board_init_r`)
执行位置	DDR 低地址 0x87800000，栈在 OCRAM	DDR 高地址 0x9FE70000，栈在 DDR
malloc	early malloc（1KB，OCRAM）	完整 malloc（16MB，DDR）
驱动模型	pre-reloc DM（受限扫描）	完整 DM（全设备树扫描 + probe）
串口	`serial_init`：直接操作 UART 硬件寄存器	`initr_serial`：注册设备到 stdio 框架
核心目标	DDR 探测、内存规划、准备重定位	全外设初始化、环境加载、进入主循环