3. 硬件初始化起点：复位向量、异常向量表、CPU模式切换（SVC模式）
U-Boot 启动的第一行代码，到底在哪里？
很多人以为入口是 _start，或者某个 C 函数。其实不对。CPU 上电后，硬件会强制跳转到一个固定地址——复位向量。这才是 U-Boot 的起点。
我刚开始接触 U-Boot 时，也踩过这个坑。当时想当然地以为入口是 start.S 的第一行，结果调试了半天，发现 PC 指针根本没跑到那里去。后来才明白，是链接脚本里的 ENTRY 和硬件复位向量没对齐。
3.1 复位向量：CPU 上电后的第一站
ARM 架构下，CPU 复位后默认从 0x00000000 或 0xFFFF0000 取指（具体由硬件配置决定）。这个地址存放的就是复位向量。
U-Boot 的链接脚本（比如 u-boot.lds）会保证 _start 符号正好落在这个地址上。我们来看一段典型的 ARM 启动代码：
_start:
b reset /* 复位向量 */
ldr pc, _undefined_instruction
ldr pc, _software_interrupt
ldr pc, _prefetch_abort
ldr pc, _data_abort
ldr pc, _not_used
ldr pc, _irq
ldr pc, _fiq
注意第一行：b reset。这是一个相对跳转指令，跳转到真正的初始化代码。为什么不用 ldr pc, =reset？因为此时 CPU 可能还没初始化好内存控制器，绝对地址访问可能出问题。用 b 指令最安全。
核心要点：复位向量是 CPU 上电后的第一条指令。U-Boot 必须把它放在正确的位置，否则系统连启动都做不到。
3.2 异常向量表：中断与异常的入口
复位向量只是异常向量表的第一个条目。完整的异常向量表包含 8 个入口，每个占用 4 字节（一条指令）。
| 偏移地址 | 异常类型 | CPU 模式 | 优先级 |
|---|---|---|---|
| 0x00 | 复位 | SVC | 1（最高） |
| 0x04 | 未定义指令 | UND | 6 |
| 0x08 | 软件中断（SWI） | SVC | 6 |
| 0x0C | 预取中止 | ABT | 5 |
| 0x10 | 数据中止 | ABT | 4 |
| 0x14 | 保留 | — | — |
| 0x18 | IRQ（普通中断） | IRQ | 2 |
| 0x1C | FIQ（快速中断） | FIQ | 3 |
U-Boot 在启动初期，其实并不依赖中断。但异常向量表必须存在——万一发生硬件异常（比如访问非法地址），CPU 会跳转到对应的向量入口。如果没有处理函数，系统就会死锁。
我曾经在一个项目中，因为异常向量表没对齐到 32 字节边界，导致 IRQ 中断触发后 PC 跑飞。查了两天才发现是链接脚本里 .align 5 写成了 .align 4。嗯，这种细节真的不能马虎。
3.3 CPU 模式切换：为什么要进 SVC 模式？
ARM 有 7 种处理器模式：
- USR（用户模式）：权限最低，不能访问系统寄存器
- SVC（超级用户模式）：权限高，可以访问所有资源
- IRQ/FIQ（中断模式）：硬件自动进入
- ABT（中止模式）：异常时进入
- UND（未定义模式）：遇到未定义指令时进入
- SYS（系统模式）：与 SVC 类似，但使用 USR 的寄存器组
U-Boot 启动时，CPU 默认处于 SVC 模式。为什么？因为复位异常本身就是在 SVC 模式下处理的。但有些 BootROM 或上一级引导程序可能会把 CPU 留在其他模式。所以 U-Boot 的启动代码会主动做一次模式切换，确保进入 SVC。
看这段代码：
reset:
/* 设置当前 CPSR 为 SVC 模式，关闭 IRQ 和 FIQ */
mrs r0, cpsr
bic r0, r0, #0x1F /* 清除模式位 */
orr r0, r0, #0xD3 /* 设置为 SVC 模式，关 IRQ/FIQ */
msr cpsr, r0
这里 0xD3 的含义是：
- 位 [4:0] = 0b10011（SVC 模式）
- 位 [7] = 1（关 IRQ）
- 位 [6] = 1（关 FIQ）
小技巧：如果你在调试时发现 U-Boot 启动后中断响应异常，先检查 CPSR 里的模式位。我遇到过好几次，都是因为上一级代码把 CPU 留在了 IRQ 模式，导致栈指针不对。
3.4 整体流程：从复位向量到 SVC 模式
把上面几个知识点串起来，U-Boot 启动的第一阶段流程是这样的：
- CPU 上电，PC 指向复位向量地址
- 执行
b reset，跳转到真正的初始化代码 - 设置 CPSR，强制进入 SVC 模式，关闭所有中断
- 初始化栈指针（SP），为后续 C 函数调用做准备
- 清 BSS 段、设置异常向量表基址（如果支持中断）
这个流程看起来简单，但每一步都有坑。比如栈指针的设置，不同 ARM 架构的栈增长方向不同，SP 的初始值也不同。我建议你拿到一块新板子时，先看芯片手册里的内存映射图，确认 SRAM 的地址范围，再决定 SP 设在哪里。
注意：在设置 SP 之前，绝对不能调用任何 C 函数。因为 C 函数调用会压栈，没有栈指针，程序必崩。U-Boot 的 start.S 里，设置 SP 的代码一定在第一个 C 函数调用之前。
3.5 知识体系图
下面这张图展示了本章的核心逻辑：从 CPU 上电到进入 SVC 模式的完整路径。
这张图把复位向量、异常向量表、模式切换串在了一起。你仔细看，从 CPU 上电到 SP 初始化，每一步都依赖上一步的正确执行。任何一个环节出错，U-Boot 都跑不起来。
3.6 避坑指南
最后分享几个我实际踩过的坑：
- 向量表对齐问题：ARM 要求异常向量表必须 32 字节对齐。如果链接脚本里没加
.align 5，向量表可能错位。我曾经因为这个，调试了整整一个下午。 - CPSR 模式位被意外修改：有些外设初始化代码会不小心修改 CPSR。我建议在每次模式切换后，加一个
mrs r0, cpsr读回来检查一下。 - SP 初始值不合理：如果 SP 指向了未初始化的内存区域，第一次函数调用就会崩溃。我习惯把 SP 设在 SRAM 的最高地址，这样栈向下增长时不容易溢出。
嗯，这一章的内容就到这里。复位向量和异常向量表是 U-Boot 启动的基石，理解透了，后面的代码分析才会顺手。