OpenWRT/LEDE项目中全志和瑞芯微芯片设备SD卡启动问题分析与解决方案

问题背景

近期在OpenWRT/LEDE项目中，使用全志(SUNXI)和某芯片厂商(Rockchip)芯片的设备出现了通过SD卡烧录固件后无法正常启动的问题。这一问题影响了包括Orange Pi Zero系列、NanoPi NEO2、R2S等多款热门开发板。

问题现象

受影响设备在烧录最新固件后，通过串口日志观察到的典型现象包括：

1. 全志芯片设备（如Orange Pi Zero）：

   • U-Boot SPL能够正常加载
   • 显示DRAM识别信息
   • 在"Trying to boot from MMC1"后停止响应

2. 某芯片厂商芯片设备（如R2S）：

   • 能够加载BL31（ARM Trusted Firmware）
   • 显示SoC检测信息
   • 但在后续启动过程中卡住

问题根源分析

经过开发者社区的深入排查，发现问题主要源于以下几个方面：

1. ARM Trusted Firmware(ATF)版本更新：近期对ATF的更新引入了对RK3528/RK3588等新型号的支持，但这些改动影响了旧款芯片的兼容性。

2. U-Boot补丁冲突：全志平台新增的popstick开发板配置补丁(261-sunxi-add-popstick-defconfig.patch)与现有设备存在兼容性问题。

3. SD卡兼容性问题：部分高速SD卡与新版固件的初始化时序不兼容，特别是在全志平台上表现更为明显。

解决方案

针对不同平台的解决方案如下：

某芯片厂商(Rockchip)平台解决方案

1. 回退特定提交：

git revert f788f35b36162cf0a780aa5d98bafeb70341ba63 --no-edit
git revert 3b681972500466d5ea56c1e5cea428954687c6f2 --no-edit

2. 或者手动修改配置：

• 在menuconfig中禁用"arm-trusted-firmware-rockchip-vendor"包中新增的RK3528/RK3588支持选项

全志(SUNXI)平台解决方案

1. 移除冲突补丁：

rm -rf package/boot/uboot-sunxi/patches/261-sunxi-add-popstick-defconfig.patch

2. 使用兼容性更好的SD卡：

• 尝试使用Class 10或更低速的SD卡
• 避免使用UHS-II/UHS-III等超高速卡

技术细节深入

ARM Trusted Firmware的影响

ATF作为ARM平台的安全启动基础组件，其版本更新会直接影响：

1. 内存初始化时序
2. 外设（包括SD控制器）的初始化流程
3. 电源管理策略

新版ATF针对新型号芯片的优化可能不兼容旧款芯片的硬件特性，特别是在时钟树配置方面。

U-Boot补丁的兼容性问题

新增的开发板支持补丁可能：

1. 修改了默认的设备树配置
2. 影响了SD卡控制器的驱动参数
3. 改变了内存映射关系

这些改动虽然针对特定开发板，但可能通过Kconfig的依赖关系影响其他设备的构建配置。

预防措施建议

1. 版本控制策略：对于生产环境，建议锁定ATF和U-Boot的版本号。

2. 测试流程：

   • 在合并ATF/U-Boot更新前进行多设备兼容性测试
   • 建立SD卡兼容性测试矩阵

3. 构建配置：

   • 为不同芯片系列维护独立的构建配置
   • 考虑将新型号支持作为可选模块而非默认配置

总结

本次SD卡启动问题揭示了嵌入式Linux系统中低级固件更新的广泛影响。开发者在集成新硬件支持时需要更加谨慎地评估对现有设备的兼容性影响。通过合理的版本控制和测试流程，可以避免类似问题的发生。

对于终端用户，在遇到类似启动问题时，可以尝试回退关键提交或使用兼容性更好的存储介质作为临时解决方案，同时关注社区的正式修复。