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Uboot在S3C2440上的移植详解（三）

2020年9月18日 16:48 阅读(311)

一、移植环境主机：VMWare–Fedora9开发板：Mini2440–64MBNand,Kernel:2.6.30.4编译器：arm-linux-gcc-4.3.2.tgzu-boot：u-bo

一、移植环境

  • 主 机：VMWare–Fedora 9

  • 开发板：Mini2440–64MB Nand,Kernel:2.6.30.4

  • 编译器：arm-linux-gcc-4.3.2.tgz

  • u-boot：u-boot-2009.08.tar.bz2

二、移植过程

5）预备进入u-boot的第二阶段（在u-boot中增加对咱们开发板上Nand Flash的支撑）。
现在u-boot中还没有对2440上Nand Flash的支撑，也便是说要想u-boot从Nand Flash上发动得自己去完成了。

首要，在include/configs/my2440.h头文件中界说Nand要用到的宏和寄存器，如下：

#gedit include/configs/my2440.h //在文件结尾参加以下Nand Flash相关界说

/*
* Nand flash register and envionment variables
*/
#define CONFIG_S3C2440_NAND_BOOT 1

#define NAND_CTL_BASE 0x4E000000 //Nand Flash装备寄存器基地址，查2440手册可得知

#define STACK_BASE 0x33F00000 //界说仓库的地址
#define STACK_SIZE 0x8000 //仓库的长度巨细

#define oNFCONF 0x00 //相对Nand装备寄存器基地址的偏移量，仍是装备寄存器的基地址
#define oNFCONT 0x04 //相对Nand装备寄存器基地址的偏移量，可得到操控寄存器的基地址(0x4E000004)

#define oNFADDR 0x0c //相对Nand装备寄存器基地址的偏移量，可得到地址寄存器的基地址(0x4E00000c)
#define oNFDATA 0x10 //相对Nand装备寄存器基地址的偏移量，可得到数据寄存器的基地址(0x4E000010)
#define oNFCMD 0x08 //相对Nand装备寄存器基地址的偏移量，可得到指令寄存器的基地址(0x4E000008)
#define oNFSTAT 0x20 //相对Nand装备寄存器基地址的偏移量，可得到状况寄存器的基地址(0x4E000020)

#define oNFECC 0x2c //相对Nand装备寄存器基地址的偏移量，可得到ECC寄存器的基地址(0x4E00002c)

其次，修正cpu/arm920t/start.S这个文件，使u-boot从Nand Flash发动，在上一节中提过，u-boot默许是从Nor Flash发动的。修正部分如下：

#gedit cpu/arm920t/start.S

//留意：在上一篇Nor Flash发动中，咱们为了把u-boot用supervivi下载到内存中运转而屏蔽掉这段有关CPU初始化的代码。而现在咱们要把u-boot下载到Nand Flash中，从Nand Flash发动，所以现在要康复这段代码。

#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
bl cpu_init_crit
#endif

#if 0//屏蔽掉u-boot中的从Nor Flash发动部分
#ifndef CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT
relocate: /* relocate U-Boot to RAM */
adr r0, _start /* r0 <- current position of code */
ldr r1, _TEXT_BASE /* test if we run from flash or RAM */
cmp r0, r1 /* dont reloc during debug */
beq stack_setup

ldr r2, _armboot_start
ldr r3, _bss_start
sub r2, r3, r2 /* r2 <- size of armboot */
add r2, r0, r2 /* r2 <- source end address */

copy_loop:
ldmia r0!, {r3-r10} /* copy from source address [r0] */
stmia r1!, {r3-r10} /* copy to target address [r1] */
cmp r0, r2 /* until source end addreee [r2] */
ble copy_loop
#endif /* CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT */
#endif

//下面增加2440中u-boot从Nand Flash发动

#ifdef CONFIG_S3C2440_NAND_BOOT
mov r1, #NAND_CTL_BASE //复位Nand Flash
ldr r2, =( (7<<12)|(7<<8)|(7<<4)|(0<<0) )
str r2, [r1, #oNFCONF] //设置装备寄存器的初始值，参阅s3c2440手册
ldr r2, [r1, #oNFCONF]

ldr r2, =( (1<<4)|(0<<1)|(1<<0) )
str r2, [r1, #oNFCONT] //设置操控寄存器
ldr r2, [r1, #oNFCONT]

ldr r2, =(0x6) //RnB Clear
str r2, [r1, #oNFSTAT]
ldr r2, [r1, #oNFSTAT]
mov r2, #0xff //复位command
strb r2, [r1, #oNFCMD]

mov r3, #0 //等候
nand1:
add r3, r3, #0x1
cmp r3, #0xa
blt nand1

nand2:
ldr r2, [r1, #oNFSTAT] //等候安排妥当
tst r2, #0x4
beq nand2

ldr r2, [r1, #oNFCONT]
orr r2, r2, #0x2 //撤销片选
str r2, [r1, #oNFCONT]

//get read to call C functions (for nand_read())
ldr sp, DW_STACK_START //为C代码预备仓库,DW_STACK_START界说在下面
mov fp, #0

//copy U-Boot to RAM
ldr r0, =TEXT_BASE//传递给C代码的第一个参数：u-boot在RAM中的开端地址
mov r1, #0x0 //传递给C代码的第二个参数：Nand Flash的开端地址
mov r2, #0x30000 //传递给C代码的第三个参数：u-boot的长度巨细(128k)
bl nand_read_ll //此处调用C代码中读Nand的函数，现在还没有要自己编写完成
tst r0, #0x0
beq ok_nand_read

bad_nand_read:
loop2: b loop2 //infinite loop

ok_nand_read:
//查看搬移后的数据，假如前4k彻底相同，表明搬移成功
mov r0, #0
ldr r1, =TEXT_BASE
mov r2, #0x400 //4 bytes * 1024 = 4K-bytes
go_next:
ldr r3, [r0], #4
ldr r4, [r1], #4
teq r3, r4
bne notmatch
subs r2, r2, #4
beq stack_setup
bne go_next

notmatch:
loop3: b loop3 //infinite loop

#endif //CONFIG_S3C2440_NAND_BOOT

_start_armboot: .word start_armboot //在这一句的下面加上DW_STACK_START的界说

.align 2
DW_STACK_START: .word STACK_BASE+STACK_SIZE-4

再次，在board/samsung/my2440/目录下新建一个nand_read.c文件，在该文件中来完成上面汇编中要调用的nand_read_ll函数，代码如下：

然后，在board/samsung/my2440/Makefile中增加nand_read.c的编译选项，使他编译到u-boot中，如下：

COBJS := my2440.o flash.o nand_read.o

还有一个重要的当地要修正，在cpu/arm920t/u-boot.lds中，这个u-boot发动衔接脚本文件决议了u-boot运转的进口地址，以及各个段的存储方位，这也是链接定位的效果。增加下面两行代码的首要意图是避免编译器把咱们自己增加的用于nandboot的子函数放到4K之后，不然是无法发动的。如下：

.text :
{
cpu/arm920t/start.o (.text)
board/samsung/my2440/lowlevel_init.o (.text)
board/samsung/my2440/nand_read.o (.text)
*(.text)
}

最终编译u-boot，生成u-boot.bin文件。然后先将mini2440开发板调到Nor发动档，运用supervivi的a指令将u-boot.bin下载到开发板的Nand Flash中，再把开发板调到Nand发动档，翻开电源就从Nand Flash发动了，发动成果图如下：

从上面的运转图看，明显现在的Nand还不能做任何事情，并且也没有显现有关Nand的任何信息，所以只能阐明上面的这些过程仅仅完成了Nand移植的Stage1部分。下面咱们来增加咱们开发板上的Nand Flash(K9F1208U0C)的Stage2部分的有关操作支撑。

6）现在进入u-boot的第二阶段（增加Nand Flash(K9F1208U0C)的有关操作支撑）。
在上一节中咱们说过，通常在嵌入式bootloader中，有两种办法来引导发动内核：从Nor Flash发动和从Nand Flash发动，但不管是从Nor发动或许从Nand发动，进入第二阶段今后，两者的履行流程是相同的。

当u-boot的start.S运转到“_start_armboot: .word start_armboot”时，就会调用lib_arm/board.c中的start_armboot函数，至此u-boot正式进入第二阶段。此刻留意：曾经较早的u-boot版别进入第二阶段后，对Nand Flash的支撑有新旧两套代码，新代码在drivers/nand目录下，旧代码在drivers/nand_legacy目录下，CFG_NAND_LEGACY宏决议了运用哪套代码，假如界说了该宏就运用旧代码，不然运用新代码。可是现在的u-boot-2009.08版别对Nand的初始化、读写完成是依据最近的Linux内核的MTD架构，删除了曾经传统的履行办法，使移植没有曾经那样杂乱了，完成Nand的操作和根本指令都直接在drivers/mtd/nand目录下(在doc/README.nand中讲得很清楚)。下面咱们结合代码来剖析一下u-boot在第二阶段的履行流程：

由于2440和2410对nand操控器的操作有很大的不同，所以s3c2410_nand.c下对nand操作的函数便是咱们做移植需求完成的部分了，他与详细的Nand Flash硬件密切相关。为了差异与2410，这儿咱们就从头树立一个s3c2440_nand.c文件，在这儿面来完成对nand的操作，代码如下：

最终，从头编译u-boot并运用supervivi的a指令下载到Nand Flash中，把开发板调到Nand档从Nand发动，发动成果图如下：

从上图能够看出，现在u-boot现已对咱们开发板上64M的Nand Flash彻底支撑了。Nand相关的根本指令也都能够正常运用了。

弥补内容：

从以上的发动信息看，有一个正告信息“*** Warning – bad CRC or NAND, using default environment”，咱们知道，这是由于咱们还没有将u-boot的环境变量保存nand中的原因，那现在咱们就用u-boot的saveenv指令来保存环境变量，如下：

从上图能够看到保存环境变量并没有成功，并且从信息看他将把环境变量保存到Flash中，明显这不正确，咱们是要保存到Nand中。本来，u-boot在默许的情况下把环境变量都是保存到Nor Flash中的，所以咱们要修正代码，让他保存到Nand中，如下：

#gedit include/configs/my2440.h

//注释掉环境变量保存到Flash的宏(留意：假如你要运用上一篇中的从Nor发动的saveenv指令，则要康复这些Flash宏界说)

//#define CONFIG_ENV_IS_IN_FLASH 1
//#define CONFIG_ENV_SIZE 0x10000 /* Total Size of Environment Sector */

//增加环境变量保存到Nand的宏(留意：假如你要运用上一篇中的从Nor发动的saveenv指令，则不要这些Nand宏界说)

#define CONFIG_ENV_IS_IN_NAND 1
#define CONFIG_ENV_OFFSET 0x30000 //将环境变量保存到nand中的0x30000方位
#define CONFIG_ENV_SIZE 0x10000 /* Total Size of Environment Sector */

从头编译u-boot，下载到nand中，发动开发板再来保存环境变量，如下：

能够看到，现在成功保存到Nand中了，为了验证，咱们从头发动开发板，那条正告信息现在没有了，如下：

#gedit drivers/mtd/nand/s3c2440_nand.c //新建s3c2440_nand.c文件

#include

#if 0
#define DEBUGN printf
#else
#define DEBUGN(x, args …) {}
#endif

#include
#include
#include

#define __REGb(x) (*(volatile unsigned char *)(x))
#define __REGi(x) (*(volatile unsigned int *)(x))

#define NF_BASE 0x4e000000 //Nand装备寄存器基地址
#define NFCONF __REGi(NF_BASE + 0x0) //偏移后仍是得到装备寄存器基地址
#define NFCONT __REGi(NF_BASE + 0x4) //偏移后得到Nand操控寄存器基地址
#define NFCMD __REGb(NF_BASE + 0x8) //偏移后得到Nand指令寄存器基地址
#define NFADDR __REGb(NF_BASE + 0xc) //偏移后得到Nand地址寄存器基地址
#define NFDATA __REGb(NF_BASE + 0x10) //偏移后得到Nand数据寄存器基地址
#define NFMECCD0 __REGi(NF_BASE + 0x14) //偏移后得到Nand主数据区域ECC0寄存器基地址
#define NFMECCD1 __REGi(NF_BASE + 0x18) //偏移后得到Nand主数据区域ECC1寄存器基地址
#define NFSECCD __REGi(NF_BASE + 0x1C) //偏移后得到Nand闲暇区域ECC寄存器基地址
#define NFSTAT __REGb(NF_BASE + 0x20) //偏移后得到Nand状况寄存器基地址
#define NFSTAT0 __REGi(NF_BASE + 0x24) //偏移后得到Nand ECC0状况寄存器基地址
#define NFSTAT1 __REGi(NF_BASE + 0x28) //偏移后得到Nand ECC1状况寄存器基地址
#define NFMECC0 __REGi(NF_BASE + 0x2C) //偏移后得到Nand主数据区域ECC0状况寄存器基地址
#define NFMECC1 __REGi(NF_BASE + 0x30) //偏移后得到Nand主数据区域ECC1状况寄存器基地址
#define NFSECC __REGi(NF_BASE + 0x34) //偏移后得到Nand闲暇区域ECC状况寄存器基地址
#define NFSBLK __REGi(NF_BASE + 0x38) //偏移后得到Nand块开端地址
#define NFEBLK __REGi(NF_BASE + 0x3c) //偏移后得到Nand块完毕地址

#define S3C2440_NFCONT_nCE (1<<1)
#define S3C2440_ADDR_NALE 0x0c
#define S3C2440_ADDR_NCLE 0x08

ulong IO_ADDR_W = NF_BASE;

static void s3c2440_hwcontrol(struct mtd_info *mtd, int cmd, unsigned int ctrl)
{
struct nand_chip *chip = mtd->priv;

DEBUGN(“hwcontrol(): 0x%02x 0x%02x\n”, cmd, ctrl);

if (ctrl & NAND_CTRL_CHANGE) {
IO_ADDR_W = NF_BASE;

if (!(ctrl & NAND_CLE)) //要写的是地址
IO_ADDR_W |= S3C2440_ADDR_NALE;
if (!(ctrl & NAND_ALE)) //要写的是指令
IO_ADDR_W |= S3C2440_ADDR_NCLE;

if (ctrl & NAND_NCE)
NFCONT &= ~S3C2440_NFCONT_nCE; //使能nand flash
else
NFCONT |= S3C2440_NFCONT_nCE; //制止nand flash
}

if (cmd != NAND_CMD_NONE)
writeb(cmd,(void *)IO_ADDR_W);
}

static int s3c2440_dev_ready(struct mtd_info *mtd)
{
DEBUGN(“dev_ready\n”);
return (NFSTAT & 0x01);
}

int board_nand_init(struct nand_chip *nand)
{
u_int32_t cfg;
u_int8_t tacls, twrph0, twrph1;
S3C24X0_CLOCK_POWER * const clk_power = S3C24X0_GetBase_CLOCK_POWER();

DEBUGN(“board_nand_init()\n”);

clk_power->CLKCON |= (1 << 4);

twrph0 = 4; twrph1 = 2; tacls = 0;

cfg = (tacls<<12)|(twrph0<<8)|(twrph1<<4);
NFCONF = cfg;

cfg = (1<<6)|(1<<4)|(0<<1)|(1<<0);
NFCONT = cfg;

/* initialize nand_chip data structure */
nand->IO_ADDR_R = nand->IO_ADDR_W = (void *)0x4e000010;

/* read_buf and write_buf are default */
/* read_byte and write_byte are default */

/* hwcontrol always must be implemented */
nand->cmd_ctrl = s3c2440_hwcontrol;

nand->dev_ready = s3c2440_dev_ready;

return 0;
}

其次，在开发板装备文件include/configs/my2440.h文件中界说支撑Nand操作的相关宏，如下：

#gedit include/configs/my2440.h

/* Command line configuration. */
#define CONFIG_CMD_NAND
#define CONFIG_CMDLINE_EDITING

#ifdef CONFIG_CMDLINE_EDITING
#undef CONFIG_AUTO_COMPLETE
#else
#define CONFIG_AUTO_COMPLETE
#endif

/* NAND flash settings */
#if defined(CONFIG_CMD_NAND)
#define CONFIG_SYS_NAND_BASE 0x4E000000 //Nand装备寄存器基地址
#define CONFIG_SYS_MAX_NAND_DEV%&&&&&%E 1
#define CONFIG_MTD_NAND_VERIFY_WRITE 1
//#define NAND_SAMSUNG_LP_OPTIONS 1 //留意：咱们这儿是64M的Nand Flash，所以不必，假如是128M的大块Nand Flash，则需加上
#endif

然后，在drivers/mtd/nand/Makefile文件中增加s3c2440_nand.c的编译项，如下：

# gedit drivers/mtd/nand/Makefile

COBJS-y += s3c2440_nand.o
COBJS-$(CONFIG_NAND_S3C2440)+= s3c2440_nand.o

1.lib_arm/board.c文件中的start_armboot函数调用了drivers/mtd/nand/nand.c文件中的nand_init函数，如下：
#if defined(CONFIG_CMD_NAND) //能够看到CONFIG_CMD_NAND宏决议了Nand的初始化
puts (“NAND: “);
nand_init();
#endif

2.nand_init调用了同文件下的nand_init_chip函数；
3.nand_init_chip函数调用drivers/mtd/nand/s3c2410_nand.c文件下的board_nand_init函数，然后再调用drivers/mtd/nand/nand_base.c函数中的nand_scan函数；
4.nand_scan函数调用了同文件下的nand_scan_ident函数等。

#gedit board/samsung/my2440/nand_read.c //新建一个nand_read.c文件，记住保存

#include

#define NF_BASE 0x4E000000 //Nand Flash装备寄存器基地址

#define __REGb(x)(*(volatile unsigned char *)(x))
#define __REGi(x)(*(volatile unsigned int*)(x))

#define NFCONF __REGi(NF_BASE + 0x0 ) //经过偏移量仍是得到装备寄存器基地址
#define NFCONT __REGi(NF_BASE + 0x4 ) //经过偏移量得到操控寄存器基地址
#define NFCMD __REGb(NF_BASE + 0x8 ) //经过偏移量得到指令寄存器基地址
#define NFADDR __REGb(NF_BASE + 0xC ) //经过偏移量得到地址寄存器基地址
#define NFDATA __REGb(NF_BASE + 0x10) //经过偏移量得到数据寄存器基地址
#define NFSTAT __REGb(NF_BASE + 0x20) //经过偏移量得到状况寄存器基地址

#define NAND_CHIP_ENABLE (NFCONT &= ~(1<<1)) //Nand片选使能
#define NAND_CHIP_DISABLE (NFCONT |= (1<<1)) //撤销Nand片选
#define NAND_CLEAR_RB (NFSTAT |= (1<<2))
#define NAND_DETECT_RB { while(! (NFSTAT&(1<<2)) );}

#define NAND_SECTOR_SIZE 512
#define NAND_BLOCK_MASK (NAND_SECTOR_SIZE – 1)

/*low level nand read function */
int nand_read_ll(unsigned char *buf, unsigned long start_addr,intsize)
{
int i, j;

if((start_addr & NAND_BLOCK_MASK)||(size & NAND_BLOCK_MASK))
{
return -1;//地址或长度不对齐
}

NAND_CHIP_ENABLE; //选中Nand片选

for(i=start_addr; i <(start_addr +size);)
{
//宣布READ0指令

NAND_CLEAR_RB;
NFCMD = 0;

//对Nand进行寻址
NFADDR = i & 0xFF;

NFADDR =(i >> 9) & 0xFF;
NFADDR =(i >> 17) & 0xFF;
NFADDR =(i >> 25) & 0xFF;

NAND_DETECT_RB;

for(j=0; j < NAND_SECTOR_SIZE; j++, i++)
{
*buf =(NFDATA & 0xFF);
buf++;
}
}

NAND_CHIP_DISABLE; //撤销片选信号

return 0;
}

留意：上面这段代码中对Nand进行寻址的部分，这跟详细的Nand Flash的寻址办法有关。依据咱们开发板上的Nand Flash(K9F1208U0C)数据手册得知，片内寻址是选用26位地址方式。从第0位开端分四次经过I/O0－I/O7进行传送，并进行片内寻址。详细意义和结构图如下(相关概念参阅Nand数据手册)：

650) this.width=650;” src=”http://www.embeddedlinux.org.cn/uploads/allimg/130316/1047375.png” style=”padding:0px;margin:0px;border:0px;” />

0 － 7位：字节在上半部、下半部及OOB内的偏移地址
8位：值为0代表对一页内前256个字节进行寻址，值为1代表对一页内后256个字节进行寻址
9－13位：对页进行寻址
14－25位：对块进行寻址

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