U-Boot 系统 Bring-Up 全面讲解

一、Bring-Up 概念

Bring-Up 指的是在一个新硬件平台上开始启动系统的整个过程，通常包括 BootROM 启动，加载 SPL/全量 U-Boot，并最终启动 Linux 内核和用户端文件系统。这是所有嵌入式开发中最基础的一段。

如果把开发板比作一个人，Bring-Up 就是从 “命不在之” 到 "可跑 Linux + App"的一段周期，需要硬件和软件多方面配合。

二、全过程随时间阶段解析

以 i.MX8M Plus 开发板为例，其启动过程为：

ROM Boot → SPL (Secondary Program Loader) → U-Boot → Linux Kernel → File System → Application

2.1 Rom Boot Stage

• 作用：固化在主算的 BootROM ROM 中，不可更改
• 过程：搜索启动设备，如 SD/eMMC/NAND/USB/Serial Downloader
• 加载 SPL：将 SPL 加载至 OCRAM 运行

2.2 SPL Stage

• 作用：是 U-Boot 的前端缩约版，负责 DRAM 初始化，加载主 U-Boot
• 代码路径：u-boot-spl/ 或 spl/
• 基本流程：

board_init_f();  // CPU, UART, DRAM 初始化
board_init_r();  // 加载主 U-Boot 进 DRAM

2.3 U-Boot Stage

• 作用：接管 SPL，支持 CLI 指令组，装载 Kernel 和 dtb/initrd
• 设备初始化：包括网卡，USB，PCIe，MMC/eMMC
• 代码路径：common/, cmd/, board/, drivers/

2.4 Linux Kernel 启动

• U-Boot 传递 kernel 和 dtb 给内核
• U-Boot 通过 bootargs 传递文件系统路径
• kernel 执行连接后加载根文件系统

2.5 RootFS 和 Application

• Kernel 按 bootargs 指定 rootfs 路径 mount 根文件系统
• init程序 启动，调用 systemd/busybox/init
• 运行应用程序

三、实际 Bring-Up 示例（以 i.MX8MP 为例）

3.1 DRAM 初始化代码（SPL）

void spl_dram_init(void)
{
    struct dram_timing_info *dram_timing = &dram_timing_ddr4_32bit_1GB;
    ddr_init(dram_timing);
}

这段代码实现 DRAM 调用初始化配置，是 bring-up 重点。

3.2 U-Boot 指令启动 Kernel

setenv bootargs console=ttymxc1,115200 root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw
load mmc 1:1 ${loadaddr} Image
load mmc 1:1 ${fdt_addr} imx8mp-evk.dtb
booti ${loadaddr} - ${fdt_addr}

• setenv bootargs：设置启动参数
• load：加载内核和 dtb
• booti：启动 Linux 内核

3.3 设备树加载配置（DTB）

&uart2 {
    status = "okay";
};

这表示开启 UART2 作为 console 设备

四、关键问题与答案

Q1: SPL 和 U-Boot 为什么分离？

• 因为 ROM Boot 只能读 OCRAM，这些内存宽度有限，需要简版 SPL 先做 DRAM init

Q2: 如何确定 U-Boot 启动成功？

• 看 serial log 中是否出现 “U-Boot SPL…”, 和 U-Boot CLI 控制口 prompt： =>

Q3: 如何修改 SPL 配置？

• configs/imx8mp_evk_defconfig
• board/freescale/imx8mp_evk/ 中的 board_init_f 代码

Q4: 如何分析 Kernel 启动失败？

• 看 Kernel panic log
• 确认 rootfs 路径正确
• 确认 dtb 和 Kernel 版本匹配

五、总结

Bring-Up 是嵌入式 Linux 开发里最第一步跳跃点，它需要精通 bootloader 和硬件平台，同时懂得 Linux Kernel 启动和设备树配置。

完整的 bring-up 不仅是 “启动起来” ，而是超过“能跑起来”，观察成功的启动日志，确认系统在正确的 DRAM 、clock 、UART 、kernel 、rootfs 上运行。