编译i.MX8M Plus的ARM可信固件时bl31设置异常向量后挂死

问题背景 #

在Phytec phyCORE-i.MX 8M Plus/phyBOARD-Pollux开发板上编译ARM Trusted Firmware（ATF）与U-Boot后，出现以下问题：

• U-Boot SPL执行完成后，系统在加载ATF bl31组件后挂死，控制台仅输出SPL日志，无bl31相关输出：

U-Boot SPL 2024.10 (Jan 02 2025 - 11:24:26 -0800)
SoM: PCM-070-0F3243I.A6 PCB rev: 3
WDT:   Started watchdog@30280000 with servicing every 1000ms (60s timeout)
Trying to boot from BOOTROM
Boot Stage: Primary boot
image offset 0x8000, pagesize 0x200, ivt offset 0x0

• 已定位问题出在ATF的include/arch/aarch64/el3_common_macros.S代码段：

/* ---------------------------------------------------------------------
     * Set the exception vectors.
     * ---------------------------------------------------------------------
     */
    adr x0, \_exception_vectors
    msr vbar_el3, x0
    isb

msr指令前的调试代码可正常执行，但指令后无响应，推测设置向量表后立即触发了异常，但无法确定类型。

• 使用Phytec BSP提供的预编译bl31.bin时系统可正常启动，说明SPL及镜像打包流程无问题，仅自编译bl31存在缺陷。
• 主线ATF源码和NXP定制的imx-atf均出现相同问题，且无适配该处理器的JTAG适配器。

调试建议 #

• 对齐编译配置与官方BSP
  对比Phytec BSP中预编译bl31对应的ATF编译参数，确保自编译时的PLATFORM、TARGET_SOC、DEBUG、LOG_LEVEL等参数完全匹配。例如i.MX8MP对应的PLATFORM=imx8mp，TARGET_SOC=imx8mp，同时开启DEBUG=1和最高日志级别LOG_LEVEL=50，尝试输出更多调试信息到控制台。
• 给异常向量表添加硬件级调试输出
  在\_exception_vectors对应的所有异常入口（同步异常、异步异常、IRQ、FIQ等）最开头添加汇编代码，直接操作UART硬件寄存器输出特定标记字符（比如给UART数据寄存器写入'A'表示同步异常，'B'表示IRQ等）。由于ATF初始化UART的代码在设置向量表前已执行，可通过这种方式确定触发异常的类型。
• 验证向量表地址合法性
  通过查看自编译bl31.elf的反汇编结果，确认\_exception_vectors的实际地址是否处于i.MX8MP EL3允许的内存区域（通常是OCRAM或指定安全内存），且未被SPL或其他固件覆盖。对比硬件手册中EL3内存范围，排查地址越界问题。
• 逐步禁用安全特性缩小范围
  临时关闭ATF中的部分安全或初始化特性，比如注释掉MMU初始化代码、跳过GIC中断控制器初始化，测试是否还会在设置向量表后挂死，逐步定位触发异常的根源。
• 对比预编译与自编译二进制的差异
  使用objdump或readelf工具对比预编译bl31.bin和自编译版本的反汇编代码，重点查看向量表地址、关键寄存器配置、异常处理入口的差异，排查编译选项导致的代码生成问题。
• 匹配编译器版本
  确认自编译使用的交叉编译器版本与Phytec BSP完全一致，不同版本的GCC可能在AArch64指令优化、寄存器分配上存在差异，进而导致异常。例如Phytec可能使用特定版本的Linaro GCC，需严格匹配版本号。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者qt_prashle