news 2026/8/30 15:46:20

STM32MP257 eMMC启动无限重启之IAC exception 128定位与恢复

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张小明

前端开发工程师

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STM32MP257 eMMC启动无限重启之IAC exception 128定位与恢复

一开始我以为只是普通的 eMMC 启动配置问题,没想到一折腾就是两个通宵。当时正在给 STM32MP257F-EV1 板卡移植 OpenSTDroid,流程走到一半:先用 USB DFU 模式把所有镜像都烧进了 eMMC,烧录过程顺利得让人放松警惕,然后按照板卡手册把 BOOT 拨码开关切到 eMMC 启动,插上串口线准备看 Android 开机动画。结果等来的不是动画,而是一屏接一屏的无限重启,串口日志里反复刷着同一个字样:IAC exception 128

更让人头疼的是,这时候把 USB-C 插到板子上想进 fastboot 抢救,宿主机上fastboot devices永远是一片空白,连设备都枚举不出来。如果你也卡在这个“进不去 fastboot、又不知道异常是什么”的阶段,这篇文章应该能帮你节省大量排查时间。我会把这次从异常分析、根因定位、恢复到把 fastboot 重新唤醒的完整过程记录下来,包括串口日志怎么看、RIF 隔离在启动链路上扮演什么角色、DFU 和 eMMC 两种启动路径为什么会有差异,以及最容易被忽略的 host 端 USB/驱动问题。

1. 先把背景交代清楚:OpenSTDroid 在 MP257 上的启动链路

1.1 这套系统正常情况下是怎么起机的

STM32MP257F-EV1 是 ST 官方评估板,主芯片是双核 Cortex-A35 加一个 Cortex-M33,跑 OpenSTDroid 的时候,A35 负责 Android 侧,M33 一般跑 RTOS 或者留空。OpenSTDroid 本质上是 ST 基于 AOSP 裁剪定制的发行版,启动流程和常见嵌入式 Android 不太一样,它不是直接从某个裸分区跑 kernel,而是要走一套完整的 ARM Trusted Firmware 链路。

整条链路大概是这样的:芯片上电后,片内 ROM 根据 BOOT 引脚或者 OTP 配置决定从哪个介质加载 FSBL。FSBL 就是 TF-A 的 BL2,负责最基础的时钟、DDR 初始化和安全配置。接着 BL2 会把 BL32(OP-TEE)和 BL33(U-Boot)加载进来,OP-TEE 提供安全世界服务,U-Boot 负责后续的引导,包括解析 Android boot image、拉起 DTBO、校验 AVB,最后把控制权交给 kernel。OpenSTDroid 里 U-Boot 不只是引导器,它同时承担了 fastboot 协议的重任,fastboot命令就是跑在 U-Boot 里的,通过 USB gadget 对外提供刷机通道。

所以你在 eMMC 里看到的分区结构通常会被拉得很开:fsbl1fsbl2放 TF-A,fip放封装好的 TF-A/OP-TEE/U-Boot 组合体,然后是bootdtbvendorsystemvbmetauserdata这一串 Android 分区。任何一个环节的内容对不上,后面就全乱套。

1.2 DFU 和 eMMC 这两种启动路径到底差在哪

这个问题看似简单,但恰恰是理解这次故障的关键。DFU 模式和 eMMC 模式,表面上只是“从 USB 下载镜像”和“从存储介质启动”的区别,实际上整条链路的执行环境、镜像来源、以及安全世界的初始化状态都完全不同。

DFU 场景下,你通过 STM32CubeProgrammer 连接板子,实际上是把 ROM 里的一段固化 bootloader 激活了。这个阶段 DDR 由 CubeProgrammer 配合下载到 RAM 的 FSBL 来初始化,镜像从 USB 直接写入目标分区,写完你还可以选择直接让板子从 RAM 启动。整个过程是可控的、短命的,而且每一笔写入都由上位机软件盯着,中途出错会立刻报出来。

eMMC 启动就不一样了。上电那一刻,ROM 直接去读 eMMC 的 boot 分区或者 user 分区,它的逻辑就一个:读出来的 fsbl 能用就继续,不能用就死循环或者异常复位。这里没有上位机帮你兜底,所有东西都依赖你之前烧进存储介质的内容。一旦 eMMC 里的 fsbl/fip 是旧版本、dtb 不匹配、或者分区地址错位,ROM 可能仍然会把某个“能跑的东西”加载起来,但跑到后面某个地址访问越界,安全隔离机制立刻介入,异常就来了。

我在这次故障里踩到的就是第二种情况:fip 和 user 分区里的镜像来自不同套件,U-Boot 能起来,但它在跳转到 Android kernel 时访问了不该访问的地址,触发了 RIF 安全违规。

2. IAC exception 128 到底是什么异常

2.1 先看日志:异常发生时的现场

无论你是在 U-Boot 阶段崩溃还是在 kernel 阶段崩溃,串口里多少都会留下点线索。我这边抓到的日志节选如下(不同固件版本措辞会有差异,但关键信息类似):

NOTICE: BL2: v2.10-stm32mp2-r1.2 (debug) NOTICE: BL2: Booting STM32MP257F-EV1 NOTICE: BL2: DDR4 init ok (1.6GB) NOTICE: BL2: BL32 (OP-TEE) loaded NOTICE: BL2: BL33 (U-Boot) loaded U-Boot 2024.04-stm32mp2-r1.0 ... Hit any key to stop autoboot: 0 => IAC exception 128 ERROR: STM32MP2 RIF illegal access - master CA35, addr 0x48000000 resetting ...

注意几个信息点:IAC是 Illegal Access Controller 的缩写,128在这里不是任意数字,它对应 RIF 检测到非法访问后上报给 GIC 的中断号。换言之,这不是 CPU 自己抛出来的普通 data abort,而是板级安全架构主动拦截了某个访问行为,然后用异常的形式把系统锤停了。

从直觉上判断,master CA35说明发起访问的主角是 Cortex-A35,也就是 Linux/Android 侧,addr 0x48000000指向的是一段被 RIF 标记为“当前世界无权访问”的地址区间。访问被拦下,中断触发,处理逻辑里找不到合法的处置方式,只能 panic 复位,然后无限循环。

2.2 RIF/TrustZone 隔离与这个异常的关系

STM32MP2 系列引入了一套比老 MP1 复杂得多的资源隔离框架,它叫 RIF(Resource Isolation Framework),由 RIMC、RISUP、RISAL 这些子模块组成,作用是把外设、内存区域、总线访问权限分配给不同的“执行方”。执行方可以是 Cortex-A35 的安全世界、非安全世界,也可以是 Cortex-M33,甚至可以是 DMA。每一条访问规则其实都对应一张权限表,CPU 在总线上发起读写的瞬间,RIF 会在硬件层面检查这次访问是否符合规则。

这个设计本身是为了安全,但反过来也给 bring-up 阶段挖了不少坑。比如你在 DFU 模式下烧录的时候,CubeProgrammer 下载到 RAM 的 FSBL/OP-TEE 和你接下来要启动的 eMMC 里的 FIP,如果来自不同版本,它们对 RIF 规则的定义可能就不一致。旧版 U-Boot 的 dtb 里声明某个外设是非安全可访问的,但新版 TF-A 在安全世界里把它标记成了 secure only,那 U-Boot 一旦访问这个外设的寄存器,IAC 就立刻亮红灯。

更隐蔽的情况是地址错位。分区表如果对不上,U-Boot 会从一个错误的位置读取 kernel,读到的是旧镜像的残留数据或者干脆是空的,但 U-Boot 本身不会立刻感知到“我读的是错的”,它只会机械地解析 boot image header,然后跳转过去。一旦跳进去的指令流把我们带到了某个不该碰的地址,异常就如同约好了一样准时出现。

3. 定位根因:为什么 DFU 成功、eMMC 反复重启

3.1 第一个嫌疑:分区表与镜像不匹配

这是我在社区里看到最多的情况,也是排查时应该第一个排除的。OpenSTDroid 和 openSTLinux 的分区布局是不同的,甚至 OpenSTDroid 自己的不同版本之间,bootsystem这些分区的起始偏移也可能有差异。如果你在 eMMC 里同时混过两套系统的镜像,比如之前用 openSTLinux 的 flashlayout 烧过一遍,后来直接用 DFU 只更新了 Android 分区,那么 bootloader 读到的分区链表和实际存储内容的错位几乎是必然的。

验证方法很简单:把板子强制进 ROM DFU 模式,用 STM32CubeProgrammer 的-l或者读取 eMMC 内容的命令,把分区表导出来跟当前 OpenSTDroid 烧录包里的FlashLayout_emmc_stm32mp257f-ev1.tsv文件做比对。重点看fip分区的偏移是不是和镜像里一致,boot分区有没有被其他镜像占用。

3.2 第二个嫌疑:fsbl/fip 是旧版本或串版本

分区表没问题的话,下一个要看的就是 fsbl 和 fip 的内容。这里有个容易忽略的细节:eMMC 有 boot1、boot2 两个专门放启动代码的硬件分区,但很多 flashlayout 并不会把 fsbl 写到这两个 boot 分区里,而是直接把整条 fip 写到 user 分区的fip分区。如果你之前在别的项目里动过mmc bootpart enable这类命令,把 eMMC 的 BOOT_ENABLE 位打开了,ROM 的加载路径会完全变化,原本你以为在跑的 fsbl 和实际执行的 fsbl 可能根本不是一个东西。

我在这次故障里排查到最后,问题出在 fip 版本串包:eMMC 里残留的 fip 是某个内部测试版的,而 user 分区烧的是正式发布版的 OpenSTDroid 镜像。U-Boot 能跑起来,但对 dtb 和 AVB 的预期完全不一致,最后在 kernel 入口附近被 RIF 拦下。这种问题最坑的地方在于,DFU 烧录时你不会有任何感觉,因为 DFU 模式走的 FSBL 是从 RAM 里临时加载的,跟 eMMC 里实际存的 fip 没有半毛钱关系。

3.3 第三个嫌疑:U-Boot 环境变量与 AVB 状态残留

第三个常见原因是 U-Boot 环境变量里残留了之前的引导参数。U-Boot 在 eMMC 里会划一个专门存环境变量的分区,DFU 烧录时如果只写了 fsbl/fip/boot/system,没有清掉这个 env 分区,那么上电后 U-Boot 还是会按照旧环境变量里的bootcmdbootargsmmcroot去执行。这些变量如果指向一个不存在的分区或者错误的 dtb 文件,后果同样是引导失败,严重时就会触发非法访问。

另外,OpenSTDroid 默认开了 AVB(Android Verified Boot)。vbmeta分区里如果保存了验签状态,而你的 boot 或者 system 分区是被后续手动修改过的,AVB 校验失败后 U-Boot 的行为随配置而定,有的会回退到 recovery,有的会直接 panic 重启。如果你的日志里既看不到明显的内存访问错误,又找不到 RIF 违规信息,优先怀疑 AVB。

3.4 快速判断表

总结一下,遇到 IAC exception 128 或类似无限重启,可以按下面这个表快速划分排查方向:

现象特征最可能原因优先动作
U-Boot 能起来,跳到 kernel 后立刻 IACfip 与分区表不匹配 / dtb 版本不对重刷整套 OpenSTDroid 镜像,核对 flashlayout
U-Boot 阶段就反复重启,日志极短fsbl1/fsbl2 或 fip 损坏强制进入 ROM DFU,重刷 fsbl 和 fip
偶尔能进系统,冷启动必挂DDR 初始化数据不一致或 RIF 初始化顺序问题确认 FIP 与板卡型号完全一致
重启前能看到 AVB 相关报错vbmeta 校验失败清空 vbmeta 验签或重新签名打包
重启循环但按任意键能停在 U-Bootenv 分区残留旧变量擦除 u-boot-env 分区

4. 从“变砖”状态救回来:完整恢复流程

4.1 强制进入 ROM DFU 模式

第一步永远是让板子脱离 eMMC 的噩梦循环,回到 ROM 可控的 DFU 模式。STM32MP2 的 ROM 引导序有一个“工程模式”,只要 BOOT 引脚组合被设为从 USB/UART 启动,上电后 ROM 就不会去碰 eMMC,而是直接枚举出一个 USB DFU 设备。

具体操作上,EV1 板上有一组 BOOT 拨码开关,你翻一下板卡用户手册找到对应 USB DFU 启动的组合,把拨码切过去,然后按住板上的复位键再松手,或者直接断电重新上电。这时候在电脑上执行:

STM32_Programmer_CLI -c port=USB1

返回USB1连接成功就说明板子已经进入 ROM DFU。如果这里提示找不到设备,先别急着查线路,看一下是不是 Windows 驱动没有正确安装,或者 Linux/macOS 下 USB 权限不够。ROM 阶段的 DFU 设备在lsusb里能看到 STMicroelectronics 的 VID,PID 通常是df11这种经典 ROM bootloader 编号。

4.2 用 STM32CubeProgrammer 检查并重刷 eMMC

连接上之后,先不要急着刷,先做一次侦查。把当前 eMMC 里的分区和内容读出来看一下:

STM32_Programmer_CLI -c port=USB1 -v 1

-v 1在部分版本里能打印目标介质信息,也可以直接读取你关心的分区到本地文件。我比较建议的做法是,确认完连接后直接执行完整重刷,不要在这个阶段做太多手工操作,因为我们的目标是恢复,不是考古。

打开 OpenSTDroid 烧录包,找到 eMMC 对应的 flashlayout 文件,一般叫FlashLayout_emmc_stm32mp257f-ev1.tsv。执行:

STM32_Programmer_CLI -c port=USB1 -w FlashLayout_emmc_stm32mp257f-ev1.tsv

这条命令会严格按照 tsv 里的定义,把 fsbl、fip、boot、vbmeta、system 等所有分区全部写进 eMMC 的正确位置。这里有个小坑:如果 tsv 里没有包含擦除 env 分区的步骤,U-Boot 环境变量会继续残留。所以刷完之后,我建议顺手清一下 env 分区。

4.3 清空 U-Boot 环境变量和 vbmeta 校验开关

清 env 分区可以用 CubeProgrammer 直接操作:

STM32_Programmer_CLI -c port=USB1 -el

-el在不同版本里行为可能不同,更稳妥的办法是按分区名擦除。查看 tsv 里 u-boot-env 对应的分区编号,然后执行按编号擦除(具体参数以你手上工具版本的 help 为准)。擦掉 env 后,U-Boot 首次启动会使用编译时写死的默认环境变量,这样就排除了旧配置干扰。

同时建议在重刷时顺手把 AVB 校验关掉,尤其当你只是想让板子先跑起来,不关心安全启动的时候。你可以把vbmeta分区刷成带disable-veritydisable-verification标志的镜像,或者直接用avbtool生成一个空 vbmeta:

avbtool make_vbmeta_image --flags 2 --output vbmeta_disabled.img

然后把vbmeta_disabled.img通过 tsv 刷到 vbmeta 分区。注意,如果是正式量产,这个操作会破坏安全启动链,我这里只针对开发调试场景。

刷完全部镜像后,把 BOOT 拨码开关切回 eMMC 启动,接上串口,上电。这次日志应该能走得更远,至少能进 U-Boot 命令行。停在Hit any key to stop autoboot时按一下回车,你就可以执行env print检查环境变量,用mmc listpart list mmc 0验证分区是否正常。确认无误后输入boot继续引导。

5. 把 fastboot 弄回来:host 端排查实录

5.1 “fastboot waiting for device”的几种死法

系统能正常进 Android 之后,你可能会发现fastboot devices依然是空的。别急,这个阶段的问题大多数不在板子,而在 host 端。我归纳了三种最常见的“waiting for device”死法。

第一种:板子根本没进 fastboot 模式。STM32MP 的 fastboot 是 U-Boot 的一个功能,不是 Android 系统自带的那种重启到 bootloader 的行为。你需要在 U-Boot 命令行里手动执行fastboot usb 0,或者在 U-Boot 环境里配置好自动进入策略。如果板子还在跑 Android,执行adb reboot fastboot也未必能进入 U-Boot 的 fastboot。所以先确认状态:接串口看当前是不是停在 U-Boot 里。

第二种:设备枚举了,但 USB 权限不够。Linux 上这是重灾区。fastboot devices没有任何输出,但lsusb能看到 STMicroelectronics 的设备,说明权限被卡住了。解决方案是写 udev 规则:

SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="0483", MODE="0666", GROUP="plugdev"

写入/etc/udev/rules.d/51-android.rules,然后sudo udevadm control --reload-rules && sudo udevadm trigger,拔插 USB 再试。

第三种:Windows 下的驱动问题。STM32MP 的 fastboot 设备在 Windows 里经常被识别成未知设备,或者驱动被之前装过的 STLink 驱动抢占了。打开设备管理器,找到带感叹号的 STM 设备,手动选择 STM32CubeProgrammer 自带的 USB 驱动,或者用 Google USB Driver 覆盖。装完之后fastboot devices应该就能看到设备了。

5.2 Linux/macOS/Windows 下的 usb 权限与驱动

针对不同平台我再展开说几句。Linux 上除了权限问题,还容易遇到 fastboot 工具本身太老,识别不了新 PID 的情况。建议直接用apt install android-tools-adb android-tools-fastboot或者从 SDK 下官方 platform-tools,不要用发行版仓库里八百年不更新的版本。

macOS 上,尤其是 Apple Silicon 的机器,很多人会遇到一个诡异现象:STM32CubeProgrammer 能识别 DFU 设备,但 fastboot 工具死活看不到。这种情况先确认你是从 U-Boot 进入的 fastboot,而不是 ROM 的 DFU 模式,两者在系统里的枚举方式完全不同。另外,macOS 上usbd守护进程偶尔会抽风,sudo killall usbd然后重新拔插,一般能解决。

Windows 上最容易踩的是 PID 冲突。STM32MP 的 U-Boot fastboot 设备、ROM DFU 设备、STLink 调试器,VID 都是0483,但 PID 不同。你在设备管理器里看到 USB 设备列表里有一排 STMicroelectronics 开头的设备,要认准当前这个带黄叹号的,右键更新驱动,手动选择STM32CubeProgrammer安装目录里的驱动文件。装错驱动会让 fastboot 能枚举但连不上。

5.3 验证链路:从 U-Boot 到 adb reboot fastboot

最后给一套验证链路,免得你来回试半天不知道卡在哪一步。

板子停在 U-Boot -> 执行 fastboot usb 0 -> host 执行 lsusb,应该有 STMicroelectronics 新设备出现 -> host 执行 fastboot devices,应该能看到设备 -> fastboot getvar all 能返回版本信息

如果lsusb有设备但fastboot devices没有,90% 是权限或驱动问题。如果lsusb也没有设备,那说明 U-Boot 的 USB gadget 没有起来,回串口看是否有dwc2或者usb dr_mode相关的报错,多半是 dtb 里 USB 控制器配置不对。

Android 系统正常运行后,建议把这条链路再走一遍,确认adb reboot fastboot能正确让系统重启到 U-Boot 的 fastboot。我在 EV1 上试过,如果 U-Boot 环境变量里没有设置对应的fastboot_bootcmdadb reboot fastboot可能只触发了一个普通重启,根本进不了 fastboot。这时候在 U-Boot 里手动执行fastboot usb 0是唯一可靠的办法。

6. 经验总结与避坑清单

这次从故障出现到最终定位,我最大的体会是:永远不要相信 DFU 烧录成功就等于 eMMC 启动成功。DFU 过程中执行的一切都发生在 RAM 里,RAM 里的 FSBL 和 eMMC 里的 fip 完全是两套东西,它们之间的版本、配置、分区表一致性需要单独验证。

下面是这次实际踩坑后整理出来的清单,建议贴在你工位旁边:

  • 烧录前先确认 flashlayout 文件和目标板卡型号严格匹配,EV1 和 DK 板的 tsv 不能混用。
  • 重刷系统时顺手清掉 u-boot-env 分区,环境变量残留比想象中坑得多。
  • 开发阶段直接禁用 AVB,把 vbmeta 刷成flags 2的空镜像,能减少一大类“莫名重启”。
  • 换启动介质后第一次上电,一定先接串口,别只看屏幕和fastboot devices。串口日志信息量远大于任何调试工具。
  • 手上常备当前 OpenSTDroid 版本的 fip 和 fsbl 原始文件,RIF 异常排查时可以做对比实验。
  • fastboot devices没输出不等于板子坏了,先确认枚举,再看权限,最后怀疑工具版本。

最后再分享一个小技巧:如果你遇到 IAC 异常又一时半会定位不了,别急着反复擦写整个 eMMC,先只重刷 fip 分区,很多时候问题就出在 fip 里的 dtb 和 RIF 配置上。fip 是整条安全链路的配置源头,它对了,后面的 U-Boot 和 kernel 才能在一个合法的访问框架里跑起来。祝你们一次点亮。

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