3. STM32MP启动流程与BootROM

STM32MP1 系列（如 STM32MP157、STM32MP135）是一类异构多核处理器：内部同时集成 Cortex-A7（或 Cortex-A35）应用核与 Cortex-M4 实时核。上电之后，芯片并不会直接跳到 Linux 内核，而是经历一条由硬件固化代码、片上 ROM、外部启动介质、多级引导程序共同组成的启动链。理解这条链，是排查“板子上电无输出”“TF-A 卡在 BL2”“U-Boot 找不到内核”等问题的前提。

一、BootROM：芯片上电后的第一段代码

BootROM 是 ST 在芯片出厂时固化在片内只读存储器中的一段不可修改代码，位于启动链的最前端。它的职责非常明确：

• 读取启动模式引脚（BOOT0～BOOT2）的电平组合，判断从哪种介质启动；
• 初始化最基础的时钟与所选启动介质控制器（如 SDMMC、QSPI、FMC、USB、UART）；
• 从介质固定偏移处加载第一级引导程序（FSBL）到片内 SYSRAM；
• 校验 FSBL 头部（STM32 Header）中的签名、版本、加载地址、入口地址等字段；
• 校验通过后跳转到 FSBL 入口执行。

需要特别注意的是：BootROM 只认识“STM32 头部 + 镜像”这种格式，它并不理解 ELF、不理解文件系统，也不理解 U-Boot。因此 FSBL 必须被封装成 BootROM 能识别的镜像（通常由 STM32CubeProgrammer 或 tf-a 的 fiptool 生成）。若头部校验失败，BootROM 会尝试下一个启动介质，全部失败后进入串口/USB 的 ROM 下载模式（DFU），此时可通过 CubeProgrammer 恢复。

二、启动模式选择与启动引脚

STM32MP1 通过 BOOT0、BOOT1、BOOT2 三个引脚在上电复位时的电平组合决定启动源。以常见的 STM32MP157 为例，典型映射关系如下（具体以对应型号参考手册为准）：

这些引脚通常在复位释放瞬间被采样，之后即可复用为普通 GPIO。开发板上一般用拨码开关或跳线帽选择启动介质，量产板则通过电阻上下拉固定。调试阶段最常见的做法是：先用 SD 卡启动验证镜像，再烧写到 eMMC 或 QSPI 固化。

三、FSBL 与 SSBL：两级引导的分工

STM32MP1 的启动链采用“两级引导”结构：

• FSBL（First Stage Boot Loader）：由 BootROM 加载到 SYSRAM 执行，容量受限（通常 256KB 以内）。在 ST 官方方案中，FSBL 就是 TF-A 的 BL2。它负责初始化 DDR、时钟树、电源、安全外设，然后从启动介质加载 SSBL 到 DDR。
• SSBL（Second Stage Boot Loader）：即 U-Boot（通常为 u-boot.stm32 或 u-boot-spl.stm32 之后的完整 U-Boot）。它运行在 DDR 中，负责加载 Linux 内核、设备树、根文件系统，并把控制权交给内核。

因此，STM32MP1 的典型启动链可以概括为：

BootROM → TF-A BL2 (FSBL) → TF-A BL32/BL33 (OP-TEE / U-Boot) → Linux Kernel

四、TF-A 与 U-Boot 在启动链中的角色

TF-A（Trusted Firmware-A） 是 ARM 官方推荐的 A 核安全启动固件，在 STM32MP1 上被拆分为多个 BL 阶段：

• BL2：即 FSBL，运行于 SYSRAM，初始化 DDR 与安全环境；
• BL32：OP-TEE OS，运行于安全世界（Secure World），提供 TrustZone 服务；
• BL33：即 U-Boot，运行于非安全世界（Non-Secure World）。

U-Boot 作为 BL33，承担内核加载任务。它读取 bootcmd，从 eMMC、SD、网络或 USB 加载 Image、stm32mp157c-xxx.dtb 与根文件系统，最后通过 booti 或 bootz 跳转到内核入口。若启用了 FIT 镜像，U-Boot 还会校验内核与设备树的签名。

五、启动介质与镜像布局

不同启动介质对镜像布局有不同要求。以 SD 卡/eMMC 为例，ST 官方推荐的分区布局为：

分区 0: 0x00000000 ~ 0x000000FF  GPT 头
分区 1: 0x00000100 ~ 0x00000FFF  fsbl1 (TF-A BL2)
分区 2: 0x00001000 ~ 0x00001FFF  fsbl2 (备份)
分区 3: 0x00002000 ~ 0x00003FFF  fip (BL32+BL33)
分区 4: 0x00004000 ~ 0x00007FFF  u-boot-env
分区 5: 0x00008000 ~ ...          bootfs (内核+DTB)
分区 6: ...                        rootfs

BootROM 会从偏移 0x100 处读取 FSBL，因此烧写时不能简单地把 tf-a.stm32 拷到卡根目录，而要用 dd 或 CubeProgrammer 按偏移写入。QSPI NOR 启动时，FSBL 位于 0x0 偏移，FIP 位于 0x40000 偏移，具体以 ST 的 Flashlayout 文件为准。

六、典型排障思路

当板子上电无任何串口输出时，可按以下顺序排查：

1. 确认 BOOT 引脚电平与目标介质一致，用万用表测量复位释放瞬间的电平；
2. 确认 FSBL 头部有效，可用 STM32CubeProgrammer 读取介质前 0x200 字节，检查是否有 0x53544D32（"STM2"）魔数；
3. 确认 DDR 初始化参数与板卡匹配，DDR 配置错误会导致 BL2 卡死且无输出；
4. 确认 FIP 包中 BL32/BL33 均已包含，可用 fiptool info fip.bin 查看；
5. 若 U-Boot 能启动但找不到内核，检查 bootcmd、bootargs 与分区名是否与 Flashlayout 一致。

掌握 BootROM 的加载规则、启动引脚映射、FSBL/SSBL 的分工以及 TF-A 与 U-Boot 的衔接关系，就能在启动失败时快速定位问题发生在哪一级，而不是盲目重烧镜像。