3. 启动介质与镜像格式

i.MX 系列处理器的启动过程有一个非常关键的约束：芯片上电后，最先运行的并不是 U-Boot，而是固化在芯片内部 ROM 中的 Boot ROM。Boot ROM 只做一件事——按照预先约定的规则，从若干候选启动介质中寻找一个“看起来合法”的镜像，把它加载到片内 OCRAM 并跳转执行。因此，理解启动介质与镜像格式，本质上是在理解 Boot ROM 的“识别规则”：它在哪里找、按什么顺序找、看到什么才认为找到了、找到后如何搬运。

本节围绕 SD/eMMC、NAND、NOR、QSPI、FlexSPI 五类介质，梳理它们的启动特性、镜像存放位置以及 Boot ROM 的识别逻辑，并给出可操作的镜像生成与验证方法。

一、Boot ROM 的通用识别流程

无论哪种介质，Boot ROM 的启动判定都遵循一条主线：介质探测 → 引导头校验 → 镜像搬运 → 跳转执行。其中“引导头校验”是识别规则的核心。i.MX 的引导头通常包含 IVT（Image Vector Table）和 Boot Data 结构，IVT 中记录了镜像入口地址、DCD（Device Configuration Data）指针、Boot Data 指针等关键信息。Boot ROM 会检查 IVT 的魔数、长度、校验和等字段，只有全部通过才会继续搬运。

不同介质的差异主要体现在“介质探测”和“引导头存放位置”上。下面这张图展示了五类介质在 Boot ROM 视角下的识别路径与镜像布局差异：

二、SD/eMMC 的启动特性

SD 卡和 eMMC 在 Boot ROM 眼中属于“块设备”，按扇区寻址，每个扇区 512 字节。i.MX 约定引导头位于偏移 0x400，即第 2 个扇区（扇区号从 0 开始）。Boot ROM 会读取该扇区，检查 IVT 魔数是否为 0xD1 0x00 0x20 0x40，并验证长度与校验和。通过后，根据 IVT 中的 Boot Data 字段确定镜像总长度，将整个镜像搬运到 OCRAM。

eMMC 还支持从 boot0/boot1 分区启动，这由 eFUSE 中的 BOOT_PARTITION_ENABLE 位控制。实际工程中，量产时通常把 U-Boot 写入 boot0 分区，而用户数据放在 user 分区，避免误擦除。SD 卡则没有分区启动概念，直接读扇区 2。

生成 SD/eMMC 镜像时，使用 NXP 提供的 mkimage 工具，并指定 -T imximage 类型。一个典型的 imximage.cfg 内容如下：

# imximage.cfg 示例
IMAGE_VERSION 2
BOOT_FROM sd
LOAD_ADDR 0x877FF000
ENTRY_POINT 0x87800000
DCD_WRITE 0x00900000 0x00000004
  ...

执行 mkimage -n imximage.cfg -T imximage -e 0x87800000 -d u-boot.bin u-boot.imx 后，生成的 u-boot.imx 需要写入 SD 卡的 0x400 偏移处。可以用 dd if=u-boot.imx of=/dev/sdX bs=512 seek=2 conv=fsync 完成烧写。验证时，将板子设为 SD 启动，观察串口是否输出 U-Boot 版本信息；若没有任何输出，优先检查 IVT 魔数是否正确、烧写偏移是否为 0x400。

三、NAND 的启动特性

NAND 与块设备的最大区别在于：NAND 存在坏块，且读写以页为单位，必须配合 ECC。i.MX Boot ROM 对 NAND 的识别依赖两个结构：FCB（Firmware Configuration Block） 和 DBBT（Discoverable Bad Block Table）。FCB 位于 NAND 的第 1 页（页 0），其中记录了页大小、块大小、ECC 类型、镜像副本数量等参数。Boot ROM 读取页 0 后，会尝试解析 FCB，若校验失败则尝试页 1 作为备份。

由于 NAND 容易产生坏块，Boot ROM 支持多副本启动：FCB 中可指定镜像在多个块中重复存放，Boot ROM 会依次尝试，直到找到可正确读取的副本。这一机制在量产中非常重要，通常至少保留 2~4 个副本。

生成 NAND 镜像时，使用 kobs-ng 工具或 mkimage 配合 NAND 配置。烧写时需通过 kobs-ng init -x -v u-boot.imx 写入，该工具会自动处理 FCB、DBBT 和坏块跳过。验证时，若串口无输出，应检查 FCB 中的页大小是否与实际 NAND 一致、ECC 强度是否匹配。

四、NOR 与 QSPI 的启动特性

并行 NOR 和 QSPI NOR 都属于“随机访问”介质，支持 XIP（就地执行），但 i.MX Boot ROM 通常仍会将镜像搬运到 OCRAM 后再执行，以保证速度。并行 NOR 的引导头位于偏移 0x1000，而 QSPI NOR 位于偏移 0x400。这个差异来自控制器初始化时序：QSPI 需要先通过 LUT 配置读命令，Boot ROM 在读取 0x400 之前已经完成了控制器初始化。

QSPI 启动的关键在于 LUT（Look-Up Table）配置。Boot ROM 会使用默认的 LUT 序列读取 0x400 处的 IVT，若外部 Flash 的读命令与默认序列不匹配，就会读取失败。因此，使用非标准 QSPI Flash 时，需要在 IVT 之前插入一段 FSPI 配置头，或者通过 eFUSE 指定自定义 LUT。FlexSPI 是 QSPI 的增强版，支持更多设备与更灵活的时序，其识别规则与 QSPI 类似，但配置结构更复杂。

生成 QSPI 镜像时，使用 mkimage -T imximage 并指定 BOOT_FROM qspi，生成的镜像写入 0x400。验证时，若 Boot ROM 在 QSPI 阶段卡住，应优先用示波器检查 SCK 是否有波形，确认控制器是否被正确初始化。

五、五类介质的对比与选型建议