D13x平台Luban-Lite RTOS启动全解析

根据 Luban-Lite RTOS SDK 文档（D13x 平台为主），下面按时间顺序梳理从上电到应用运行的完整启动过程。

一、总体启动链（四级）

文档定义的 Luban-Lite 标准启动流程为：

参考文档：topics/sdk/boot/lite_boot_direct.html

二、硬件层：上电与复位

2.1 上电时序（D13x）

• VCC33_IO、VDD11_SYS、LDO18无严格上电顺序。
• VCC33_IO上升沿需> 150 µs。

2.2 复位源

任一复位条件成立即复位芯片，主要包括：

• 系统上电复位：VCC33_IO+VDD11_SYS上电后产生，约 10 ms 内自动释放。
• RTC 上电复位、外部RESETN（低电平 ≥ 2 ms）、JTAG 复位、看门狗、过温、电压比较复位等。

参考文档：topics/product/d13x-pullup-down-timing.html

三、Boot ROM（BROM）阶段

3.1 基本行为

• 芯片上电后首先执行 BROM（固化在芯片内）。
• BROM 从配置的启动介质（SPI NOR / SPI NAND / eMMC / SD 等）读取符合 AIC 镜像格式的程序并执行。
• 程序必须按规定格式打包（.aic），否则 BROM 不会运行。

3.2 BROM 运行环境限制（D13x）

BROM 运行时性能受限，影响加载速度：

因此：镜像不宜过大；超过一定大小应走 tinySPL，而不是让 BROM 直接加载大应用。

3.3 BROM 直接加载的大小限制

参考文档：topics/sdk/d13x_bare_boot/brom-load-limit-and-notes.html

3.4 D13x 内存加载地址约束（客制化 / BROM 直启）

• SRAM 起始：0x30040000
• 最低 16 KB（0x30040000起）被 BROM 占用，镜像不能加载到此区间
• 镜像头占256 字节，Load address与Entry point至少相差 256 字节
• 推荐加载地址：≥0x30044000

示例配置：

"loader":{"file":"app.bin","load address":"0x30044000","entry point":"0x30044100"}

参考文档：topics/sdk/d13x_bare_boot/generate-cus-brom-app.html

四、PreBootProgram（PBP）阶段

4.1 作用

• PBP 是BROM 的扩展，在 BROM 与主程序之间运行。
• 主要完成DRAM / PSRAM 初始化。
• 对合封 PSRAM的 D13x 芯片，若应用要用 PSRAM，必须先跑 PBP。

4.2 执行流程

1. BROM 加载 PBP（d13x.pbp）及私有配置（pbp_cfg.bin）
2. PBP 完成内存初始化
3. 返回 BROM，BROM 继续加载并跳转用户程序 / Bootloader

4.3 镜像打包示例

在image_cfg.json的resource中关联 PBP：

"resource":{"pbp":"d13x.pbp","private":"pbp_cfg.bin"}

生成命令：

mk_private_resource.py-lpbp_cfg.json-opbp_cfg.bin mk_image.py-p-cimage_cfg.json-d.

参考文档：topics/sdk/d13x_bare_boot/init-config-prsam.html

五、tinySPL（Bootloader）阶段

5.1 定位与架构

• Luban-Lite 使用tinySPL作为 Bootloader（非 U-Boot）。
• 基于 HAL 的裸机程序：无线程、无中断处理、按需初始化驱动以加快启动。
• 与 RT-Thread 应用共用Sys/Board/HAL代码，便于板级适配。

源码结构：

参考文档：topics/sdk/boot/lite_boot_design_guide.html

5.2 系统初始化调用链

_start // startup_gcc.S → save_boot_params // 保存 BROM 传入的启动参数 → icache_enable() → dcache_enable() → SystemInit() → main() // bootloader/main.c → board_init() → heap_init() → aic_board_sysclk_init() → aic_board_pinmux_init() → uart_init(cons_uart) → stdio_set_uart(cons_uart) → console_init()

原则：不做多余驱动初始化，用时再初始化，缩短启动时间。

5.3 启动与升级主流程

main() → board_init() → console_init() → bd = aic_get_boot_device() // 判断当前启动设备 → console_set_bootcmd("nor_boot") // 按介质设置：nor_boot / nand_boot / mmc_boot / aicupg usb 0 等 → console_loop() → console_run_cmd(bootcmd) // 自动执行启动命令 → _console_loop() // bootcmd 失败则进入交互命令行

5.4 支持的启动介质与命令

menuconfig 中可配置：

• nor boot/nand boot/mmc boot
• aicupg usb/aicupg nand/aicupg nor（升级）
• SD 卡 / U 盘 FAT32 烧录升级

进入命令行方式：启动时按住Ctrl+C、加载应用失败、或升级中 Ctrl+C 中止。

参考文档：topics/sdk/boot/lite_boot_test_guide.html、lite_boot_config_guide.html

5.5 Bootloader 编译与部署

scons --apply-def d21x_demo88-nand_baremetal_bootloader_defconfig scons

产物：

• output/.../images/下 elf
• target/<chip>/<board>/pack/bootloader.bin（供打包烧录）

注意：编译应用时才打包完整烧录镜像；若bootloader.bin已存在且分区未变，可不重编 Boot。

六、Flash 分区与存储布局

6.1 分区类型

6.2 各介质启动分区默认尺寸

6.3 分区表示例（SPI NAND）

"spi-nand":{"size":"128m","partitions":{"spl":{"size":"1m"},"os":{"size":"2m"},"rodata":{"size":"4m"},"data":{"size":"28m"}}}

参考文档：topics/sdk/advanced/partition_intro.html、topics/sdk/linux/burn-image-partition-table.html

七、烧录镜像结构（image_cfg.json）

打包后的烧录镜像包含三部分：

"image": { "info": { ... }, // 平台、版本、存储介质信息 → 生成 Image Header "updater": { ... }, // USB/SD 刷机时在 RAM 中运行的组件 "target": { ... } // 要写入 Flash 的组件 }

7.1 updater（刷机时 RAM 执行）

属性：file、ram（下载地址）、attr（required/run）。
组件顺序决定 USB 升级时的下载与执行顺序。

7.2 target（写入 Flash）

典型映射：bootloader.bin→spl，rtthread.bin→os。

八、Application（RT-Thread）阶段

8.1 正常启动路径

1. tinySPL 执行nor_boot/nand_boot/mmc_boot
2. 从os分区读取应用镜像到 RAM（或 XIP 直执）
3. 跳转到应用入口，RT-Thread 开始调度

8.2 XIP 启动（SPI NOR 可选方案）

若启用 XIP（eXecute In Place）：

1. Bootloader 使能 XIP 寄存器
2. 配置 NOR Flash 控制器时序与地址映射
3. 将启动代码放到 NOR 指定区域
4. 初始化完成后，直接从 Flash 执行RTOS，减少 RAM 占用、加快启动

参考文档：topics/sdk/xip/1_introduction.html

8.3 OTA 后的重启流程

应用层 OTA 典型步骤：

1. ota_init()分配缓冲区
2. 分片下载ota_shard_download_fun()写入 Flash（常写入 B 分区）
3. aic_upgrade_end()更新环境变量（切换启动分区）
4. rt_hw_cpu_reset()复位
5. 再次走BROM → PBP → tinySPL → 新固件链

参考文档：topics/sdk/ota/ota_programming.html

九、特殊启动模式

9.1 USB 烧录（BROM 升级模式）

• 设备进入BROM USB 升级模式（通常配合 AiBurn 工具）
• PC 通过 USB 下发updater中的组件到 RAM 并按序执行
• 将target组件烧入对应分区

9.2 SD 卡 / U 盘工厂烧录

注意：烧录完成后不会自动重启，防止重复进入烧录模式。

参考文档：topics/sdk/advanced/burn-procedure-by-diff-media.html

9.3 客制化启动（跳过 Luban-Lite 标准链）

• 上电后 BROM直接运行用户客制程序（不必是 SDK 编译的 RT-Thread）
• 需按 AIC 镜像格式打包，并遵守内存地址约束
• 可选嵌入 PBP 做 PSRAM 初始化

参考文档：topics/sdk/d13x_bare_boot/index.html

十、安全启动（可选）

若通过 eFuse 使能安全特性，BROM 阶段会增加：

开启安全启动后，Bootloader 等组件也需参与签名打包。

参考文档：topics/sdk/secure/章节

十一、端到端时序总结

[硬件] 上电 → 系统复位释放(~10ms) ↓ [BROM] 24MHz/无Cache，读启动介质 spl 区或客制镜像 ↓ [PBP] (可选) 初始化 PSRAM/DRAM → 回 BROM ↓ [tinySPL] 使能 Cache，初始化时钟/UART/堆 ↓ ├─ bootcmd 成功 → 读 os 分区 → 跳转 RT-Thread ├─ USB/SD/U盘升级 → aicupg 烧写 Flash └─ 失败/Ctrl+C → 串口命令行 (nor_boot/mem/mtd...) ↓ [Application] RT-Thread 启动 → 驱动/文件系统/业务任务

十二、关键文档索引

以上梳理基于当前工作区中的 Luban-Lite SDK 文档。