想省掉U-Boot Proper让SPL直接进内核？——Falcon模式配置与限制

问题场景

从按下电源键到显示开机画面，正常启动链要走BootROM→TPL→SPL→U-Boot→Kernel，光U-Boot Proper就要跑300ms。如果能让SPL加载完ATF后直接跳内核，把U-Boot Proper整个跳过，就可以大幅缩短启动时间。Falcon模式（CONFIG_SPL_KERNEL_BOOT）就是干这个的。本文对照RK3576源码，厘清Falcon模式的触发条件、跳转实现和必须注意的限制。

勘误说明：本文已对照RK3576 SDK实际代码审核修正。主要修正：spl_next_stage() 的实际实现与文章此前版本有较大差异——使用 goto out 模式而非 force_uboot 变量，使用 spl_rockchip_dnl_key_pressed() 而非 spl_key_pressed()；spl_invoke_atf() 的Falcon分支在 common/spl/spl_atf.c 中而非 mach-rockchip/spl.c；Falcon模式下FIT的 firmware=atf 其实与非Falcon模式相同，差异在于loadables列表。

一、正常模式 vs Falcon模式

两种启动模式的完整对比：

时间节省的主要来源：

阶段	正常模式	Falcon模式	节省时间
BootROM	~100ms	~100ms	—
TPL	~200ms	~200ms	—
SPL加载FIT	~250ms	~250ms	—
U-Boot Proper	~300ms	跳过	300ms
Linux内核	~2s	~2s	—
合计	~2850ms	~2550ms	~300ms

对于用户感知而言，300ms是从"按下电源键"到"显示logo/闪灯"的体验分水岭。Falcon模式抢出的这300ms恰好覆盖了这个临界点。

二、Falcon模式的触发逻辑

SPL在 spl_next_stage() 中决定是否启用Falcon模式：

 

// arch/arm/mach-rockchip/spl.c — RK3576实际实现// 注意：CONFIG_SPL_KERNEL_BOOT 的保护范围从398行开始void spl_next_stage(struct spl_image_info *spl){    const char *reason[] = { "Recovery key", "Ctrl+c", "LowPwr", "Other" };    uint32_t reg_boot_mode;    int i = 0;
    // ── 条件1: 音量键(Recovery按键) ──    if (spl_rockchip_dnl_key_pressed()) {        i = 0;        spl->next_stage = SPL_NEXT_STAGE_UBOOT;        goto out;    }
    // ── 条件2: Ctrl+C 中断 ──    if (gd->console_evt == 0x03) {        i = 1;        spl->next_stage = SPL_NEXT_STAGE_UBOOT;        goto out;    }
    // ── 条件3: 低电量（CONFIG_SPL_DM_FUEL_GAUGE） ──    if (spl_is_low_power()) {        i = 2;        spl->next_stage = SPL_NEXT_STAGE_UBOOT;        goto out;    }
    // ── 条件4: boot_mode寄存器特殊值 ──    reg_boot_mode = readl((void *)CONFIG_ROCKCHIP_BOOT_MODE_REG);    switch (reg_boot_mode) {    case BOOT_LOADER:    case BOOT_FASTBOOT:    case BOOT_CHARGING:    case BOOT_UMS:    case BOOT_DFU:        i = 3;        spl->next_stage = SPL_NEXT_STAGE_UBOOT;        break;    default:        // ★ 无任何条件命中 → Falcon模式启用        spl->next_stage = SPL_NEXT_STAGE_KERNEL;    }
out:    if (spl->next_stage == SPL_NEXT_STAGE_UBOOT)        printf("Enter uboot reason: %sn", reason[i]);}

 

关键点对比：

实际代码中没有 force_uboot 布尔变量，而是使用 goto out 模式

实际代码中没有 spl_adc_key_pressed() 独立调用——ADC按键通过 spl_rockchip_dnl_key_pressed() 判定（对应 KEY_VOLUMEUP）

实际代码中没有 CONFIG_SPL_AB 分支——AB系统不修改 next_stage

三、Falcon模式启动决策树

四、Falcon模式下的FIT加载差异

在Falcon模式下，SPL对FIT的加载行为有所不同：

Falcon模式下的FIT差异：

需要注意的是，firmware = "atf" 在正常模式和Falcon模式下是一样的——RK3576的FIT中firmware始终指向ATF。Falcon模式的真正差异在于：

loadables 列表中用 kernel 替换了 uboot

SPL在遍历loadables时遇到 os_type == IH_OS_U_BOOT 会 continue 跳过（spl_fit.c line 779-781）

内核的entry point设置为 0x40400000（与 kernel_addr_r 一致）

 

// Falcon模式的FIT：用kernel替换ubootimages {    kernel {        description = "Linux Kernel";        data = /incbin/("Image.lz4");        type = "kernel";        arch = "arm64";        compression = "lz4";        load = <0x40400000>;        entry = <0x40400000>;    };
    atf { /* 不变，仍为firmware */ };    tee { /* 不变 */ };    fdt { /* 不变 */ };};
configurations {    default = "config-1";    config-1 {        description = "RK3576 Falcon";        firmware = "atf";          // ★ 与正常模式相同        loadables = "kernel", "tee"; // kernel替换了uboot        fdt = "fdt";    };};

 

五、Falcon模式跳转实现

跳转到内核通过ATF间接完成：SPL先跳转ATF（BL31），ATF通过 entry_point_bl33 决定跳转到U-Boot还是Kernel：

 

// common/spl/spl.c — board_init_r 中的跳转决策switch (spl_image.os) {case IH_OS_ARM_TRUSTED_FIRMWARE:    // ★ spl_image.next_stage 决定了BL33的入口    printf("Jumping to %s via ATFn",           spl_image.next_stage == SPL_NEXT_STAGE_UBOOT ? "U-Boot" :           spl_image.next_stage == SPL_NEXT_STAGE_KERNEL ? "Kernel" :           "Unknown");    spl_invoke_atf(&spl_image);    break;}
// common/spl/spl_atf.c — spl_invoke_atf通用实现// 设置bl33_entry为spl_image->entry_point_bl33// 在Falcon模式下，entry_point_bl33被设为内核入口0x40400000// ATF通过smc返回后直接跳转到bl33_entry

 

核心机制：

spl_fit.c 中遍历loadables时，U-Boot的 os_type == IH_OS_U_BOOT 被跳过（spl_fit.c:779-781）

剩下的kernel（os_type == IH_OS_LINUX 或未指定）被正常加载

kernel的load地址赋值给 spl_image->entry_point_bl33

ATF启动后检查 entry_point_bl33，发现不是U-Boot地址，跳转到内核入口

六、Falcon模式的应用场景

七、Falcon模式配置

 

# RK3576 Falcon模式配置CONFIG_SPL_KERNEL_BOOT=y           # 启用Falcon模式CONFIG_SPL_INPUT=y                 # 输入检测（Ctrl+C等）CONFIG_SPL_ADC_KEY=y               # ADC物理按键CONFIG_SPL_DM_FUEL_GAUGE=y         # 电量检测（仅平板等设备）CONFIG_SPL_AB=y                    # AB系统（与Falcon共存）
# 内核镜像相关CONFIG_SPL_LOAD_FIT=y              # FIT加载CONFIG_SPL_LOAD_FIT_ADDRESS=0x42000000  # FIT缓冲地址CONFIG_SYS_SPL_MALLOC_SIZE=0x800000     # SPL堆大小（8MB）

 

 

审核编辑 黄宇