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        嵌入式Linux之我行——u-boot-2009.08在2440上的移植詳解(三)

        作者: 時間:2016-11-20 來源:網絡 收藏
        一、移植環境
        • 機:VMWare--Fedora 9
        • 開發板:Mini2440--64MB Nand,Kernel:2.6.30.4
        • 編譯器:arm123.com.cn/linux/arm-linux-gcc-4.3.2.tgz" target="_blank">arm-linux-gcc-4.3.2.tgz
        • u-boot:u-boot-2009.08.tar.bz2" target="_blank">u-boot-2009.08.tar.bz2

        二、移植步驟

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/201611/319001.htm

        5)準備進入u-boot的第二階段(在u-boot中添加對我們開發板上Nand Flash的支持)。
        目前u-boot中還沒有對2440上Nand Flash的支持,也就是說要想u-boot從Nand Flash上啟動得自己去實現了。

        首先,在include/configs/my2440.h頭文件中定義Nand要用到的宏和寄存器,如下:

        #gedit include/configs/my2440.h//在文件末尾加入以下Nand Flash相關定義

        /*
        *Nand flash registerandenvionment variables
        */
        #define CONFIG_S3C2440_NAND_BOOT 1

        #define NAND_CTL_BASE0x4E000000//Nand Flash配置寄存器基地址,查2440手冊可得知

        #define STACK_BASE0x33F00000//定義堆棧的地址
        #define STACK_SIZE0x8000//堆棧的長度大小

        #define oNFCONF0x00//相對Nand配置寄存器基地址的偏移量,還是配置寄存器的基地址
        #define oNFCONT0x04//相對Nand配置寄存器基地址的偏移量,可得到控制寄存器的基地址(0x4E000004)

        #define oNFADDR0x0c//相對Nand配置寄存器基地址的偏移量,可得到地址寄存器的基地址(0x4E00000c)
        #define oNFDATA0x10//相對Nand配置寄存器基地址的偏移量,可得到數據寄存器的基地址(0x4E000010)
        #define oNFCMD0x08//相對Nand配置寄存器基地址的偏移量,可得到指令寄存器的基地址(0x4E000008)
        #define oNFSTAT0x20//相對Nand配置寄存器基地址的偏移量,可得到狀態寄存器的基地址(0x4E000020)

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

        其次,修改cpu/arm920t/start.S這個文件,使u-boot從Nand Flash啟動,在上一節中提過,u-boot默認是從Nor Flash啟動的。修改部分如下:

        #geditcpu/arm920t/start.S

        //注意:在上一篇Nor Flash啟動中,我們為了把u-boot用supervivi下載到內存中運行而屏蔽掉這段有關CPU初始化的代碼。而現在我們要把u-boot下載到Nand Flash中,從Nand Flash啟動,所以現在要恢復這段代碼。

        #ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
        blcpu_init_crit
        #endif

        #if 0//屏蔽掉u-boot中的從Nor Flash啟動部分
        #ifndef CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT
        relocate:
        adrr0, _start
        ldrr1, _TEXT_BASE
        cmpr0, r1
        beqstack_setup

        ldrr2, _armboot_start
        ldrr3, _bss_start
        subr2, r3, r2
        addr2, r0, r2

        copy_loop:
        ldmiar0!, {r3-r10}
        stmiar1!, {r3-r10}
        cmpr0, r2
        blecopy_loop
        #endif
        #endif

        //下面添加2440中u-boot從Nand Flash啟動

        #ifdef CONFIG_S3C2440_NAND_BOOT
        mov r1, #NAND_CTL_BASE//復位Nand Flash
        ldr r2, =( (7<<12)|(7<<8)|(7<<4)|(0<<0) )
        str r2, [r1, #oNFCONF]//設置配置寄存器的初始值,參考s3c2440手冊
        ldr r2, [r1, #oNFCONF]

        ldr r2, =( (1<<4)|(0<<1)|(1<<0) )
        str r2, [r1, #oNFCONT]//設置控制寄存器
        ldr r2, [r1, #oNFCONT]

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

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

        nand2:
        ldr r2, [r1, #oNFSTAT]//等待就緒
        tst r2, #0x4
        beq nand2

        ldr r2, [r1, #oNFCONT]
        orr r2, r2, #0x2//取消片選
        str r2, [r1, #oNFCONT]

        //get read to call C functions (for nand_read())
        ldr sp, DW_STACK_START//為C代碼準備堆棧,DW_STACK_START定義在下面
        mov fp, #0

        //copy U-Boot to RAM
        ldr r0, =TEXT_BASE//傳遞給C代碼的第一個參數:u-boot在RAM中的起始地址
        mov r1, #0x0//傳遞給C代碼的第二個參數:Nand Flash的起始地址
        mov r2, #0x30000//傳遞給C代碼的第三個參數:u-boot的長度大小(128k)
        bl nand_read_ll//此處調用C代碼中讀Nand的函數,現在還沒有要自己編寫實現
        tst r0, #0x0
        beq ok_nand_read

        bad_nand_read:
        loop2: b loop2//infinite loop

        ok_nand_read:
        //檢查搬移后的數據,如果前4k完全相同,表示搬移成功
        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//在這一句的下面加上DW_STACK_START的定義

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

        再次,在board/samsung/my2440/目錄下新建一個nand_read.c文件,在該文件中來實現上面匯編中要調用的nand_read_ll函數,代碼如下:

        #gedit board/samsung/my2440/nand_read.c//新建一個nand_read.c文件,記得保存

        #include


        #define NF_BASE 0x4E000000//Nand Flash配置寄存器基地址

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

        #define NFCONF __REGi(NF_BASE+0x0)//通過偏移量還是得到配置寄存器基地址
        #define NFCONT __REGi(NF_BASE+0x4)//通過偏移量得到控制寄存器基地址
        #define NFCMD __REGb(NF_BASE+0x8)//通過偏移量得到指令寄存器基地址
        #define NFADDR __REGb(NF_BASE+0xC)//通過偏移量得到地址寄存器基地址
        #define NFDATA __REGb(NF_BASE+0x10)//通過偏移量得到數據寄存器基地址
        #define NFSTAT __REGb(NF_BASE+0x20)//通過偏移量得到狀態寄存器基地址

        #define NAND_CHIP_ENABLE(NFCONT &=~(1<<1))//Nand片選使能
        #define NAND_CHIP_DISABLE(NFCONT|=(1<<1))//取消Nand片選
        #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)

        /*lowlevel nand read function*/
        intnand_read_ll(unsigned char*buf,unsigned long start_addr,intsize)
        {
        inti,j;

        if((start_addr & NAND_BLOCK_MASK)||(size& NAND_BLOCK_MASK))
        {
        return-1;//地址或長度不對齊
        }

        NAND_CHIP_ENABLE;//選中Nand片選

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

        NAND_CLEAR_RB;
        NFCMD=0;

        //對Nand進行尋址
        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;//取消片選信號

        return 0;
        }

        注意:上面這段代碼中對Nand進行尋址的部分,這跟具體的Nand Flash的尋址方式有關。根據我們開發板上的Nand Flash(K9F1208U0C)數據手冊得知,片內尋址是采用26位地址形式。從第0位開始分四次通過I/O0-I/O7進行傳送,并進行片內尋址。具體含義和結構圖如下(相關概念參考Nand數據手冊):

        0 - 7位:字節在上半部、下半部及OOB內的偏移地址
        8位:值為0代表對一頁內前256個字節進行尋址,值為1代表對一頁內后256個字節進行尋址
        9-13位:對頁進行尋址
        14-25位:對塊進行尋址

        然后,在board/samsung/my2440/Makefile中添加nand_read.c的編譯選項,使他編譯到u-boot中,如下:

        COBJS:=my2440.o flash.onand_read.o

        還有一個重要的地方要修改,在cpu/arm920t/u-boot.lds中,這個u-boot啟動連接腳本文件決定了u-boot運行的入口地址,以及各個段的存儲位置,這也是鏈接定位的作用。添加下面兩行代碼的主要目的是防止編譯器把我們自己添加的用于nandboot的子函數放到4K之后,否則是無法啟動的。如下:

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

        最后編譯u-boot,生成u-boot.bin文件。然后先將mini2440開發板調到Nor啟動檔,利用supervivi的a命令將u-boot.bin下載到開發板的Nand Flash中,再把開發板調到Nand啟動檔,打開電源就從Nand Flash啟動了,啟動結果圖如下:

        從上面的運行圖看,顯然現在的Nand還不能做任何事情,而且也沒有顯示有關Nand的任何信息,所以只能說明上面的這些步驟只是完成了Nand移植的Stage1部分。下面我們來添加我們開發板上的Nand Flash(K9F1208U0C)的Stage2部分的有關操作支持。

        6)現在進入u-boot的第二階段(添加Nand Flash(K9F1208U0C)的有關操作支持)。
        在上一節中我們說過,通常在嵌入式bootloader中,有兩種方式來引導啟動內核:從Nor Flash啟動和從Nand Flash啟動,但不管是從Nor啟動或者從Nand啟動,進入第二階段以后,兩者的執行流程是相同的。

        當u-boot的start.S運行到“_start_armboot:.word start_armboot”時,就會調用lib_arm/board.c中的start_armboot函數,至此u-boot正式進入第二階段。此時注意:以前較早的u-boot版本進入第二階段后,對Nand Flash的支持有新舊兩套代碼,新代碼在drivers/nand目錄下,舊代碼在drivers/nand_legacy目錄下,CFG_NAND_LEGACY宏決定了使用哪套代碼,如果定義了該宏就使用舊代碼,否則使用新代碼。但是現在的u-boot-2009.08版本對Nand的初始化、讀寫實現是基于最近的Linux內核的MTD架構,刪除了以前傳統的執行方法,使移植沒有以前那樣復雜了,實現Nand的操作和基本命令都直接在drivers/mtd/nand目錄下(在doc/README.nand中講得很清楚)。下面我們結合代碼來分析一下u-boot在第二階段的執行流程:

        1.lib_arm/board.c文件中的start_armboot函數調用了drivers/mtd/nand/nand.c文件中的nand_init函數,如下:
        #if defined(CONFIG_CMD_NAND)//可以看到CONFIG_CMD_NAND宏決定了Nand的初始化
        puts ("NAND: ");
        nand_init();
        #endif

        2.nand_init調用了同文件下的nand_init_chip函數;
        3.nand_init_chip函數調用drivers/mtd/nand/s3c2410_nand.c文件下的board_nand_init函數,然后再調用drivers/mtd/nand/nand_base.c函數中的nand_scan函數;
        4.nand_scan函數調用了同文件下的nand_scan_ident函數等。


        因為2440和2410對nand控制器的操作有很大的不同,所以s3c2410_nand.c下對nand操作的函數就是我們做移植需要實現的部分了,他與具體的Nand Flash硬件密切相關。為了區別與2410,這里我們就重新建立一個s3c2440_nand.c文件,在這里面來實現對nand的操作,代碼如下:

        #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配置寄存器基地址
        #define NFCONF __REGi(NF_BASE + 0x0)//偏移后還是得到配置寄存器基地址
        #define NFCONT __REGi(NF_BASE + 0x4)//偏移后得到Nand控制寄存器基地址
        #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數據寄存器基地址
        #define NFMECCD0 __REGi(NF_BASE + 0x14)//偏移后得到Nand主數據區域ECC0寄存器基地址
        #define NFMECCD1 __REGi(NF_BASE + 0x18)//偏移后得到Nand主數據區域ECC1寄存器基地址
        #define NFSECCD __REGi(NF_BASE + 0x1C)//偏移后得到Nand空閑區域ECC寄存器基地址
        #define NFSTAT __REGb(NF_BASE + 0x20)//偏移后得到Nand狀態寄存器基地址
        #define NFSTAT0 __REGi(NF_BASE + 0x24)//偏移后得到Nand ECC0狀態寄存器基地址
        #define NFSTAT1 __REGi(NF_BASE + 0x28)//偏移后得到Nand ECC1狀態寄存器基地址
        #define NFMECC0 __REGi(NF_BASE + 0x2C)//偏移后得到Nand主數據區域ECC0狀態寄存器基地址
        #define NFMECC1 __REGi(NF_BASE + 0x30)//偏移后得到Nand主數據區域ECC1狀態寄存器基地址
        #define NFSECC __REGi(NF_BASE + 0x34)//偏移后得到Nand空閑區域ECC狀態寄存器基地址
        #define NFSBLK __REGi(NF_BASE + 0x38)//偏移后得到Nand塊開始地址
        #define NFEBLK __REGi(NF_BASE + 0x3c)//偏移后得到Nand塊結束地址

        #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(): 0xx 0xxn", cmd, ctrl);

        if (ctrl & NAND_CTRL_CHANGE) {
        IO_ADDR_W = NF_BASE;

        if (!(ctrl & NAND_CLE))//要寫的是地址
        IO_ADDR_W |= S3C2440_ADDR_NALE;
        if (!(ctrl & NAND_ALE))//要寫的是命令
        IO_ADDR_W |= S3C2440_ADDR_NCLE;

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

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

        static int s3c2440_dev_ready(struct mtd_info *mtd)
        {
        DEBUGN("dev_readyn");
        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;


        nand->IO_ADDR_R = nand->IO_ADDR_W = (void *)0x4e000010;



        nand->cmd_ctrl = s3c2440_hwcontrol;

        nand->dev_ready = s3c2440_dev_ready;

        return 0;
        }

        其次,在開發板配置文件include/configs/my2440.h文件中定義支持Nand操作的相關宏,如下:

        #gedit include/configs/my2440.h


        #define CONFIG_CMD_NAND
        #define CONFIG_CMDLINE_EDITING

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


        #if defined(CONFIG_CMD_NAND)
        #define CONFIG_SYS_NAND_BASE0x4E000000//Nand配置寄存器基地址
        #define CONFIG_SYS_MAX_NAND_DEVICE1
        #define CONFIG_MTD_NAND_VERIFY_WRITE 1
        //#define NAND_SAMSUNG_LP_OPTIONS1//注意:我們這里是64M的Nand Flash,所以不用,如果是128M的大塊Nand Flash,則需加上
        #endif

        然后,在drivers/mtd/nand/Makefile文件中添加s3c2440_nand.c的編譯項,如下:

        # gedit drivers/mtd/nand/Makefile

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


        最后,重新編譯u-boot并使用supervivi的a命令下載到Nand Flash中,把開發板調到Nand檔從Nand啟動,啟動結果圖如下:

        從上圖可以看出,現在u-boot已經對我們開發板上64M的Nand Flash完全支持了。Nand相關的基本命令也都可以正常使用了。

        補充內容:

        從以上的啟動信息看,有一個警告信息“*** Warning - bad CRC or NAND, using default environment”,我們知道,這是因為我們還沒有將u-boot的環境變量保存nand中的緣故,那現在我們就用u-boot的saveenv命令來保存環境變量,如下:

        從上圖可以看到保存環境變量并沒有成功,而且從信息看他將把環境變量保存到Flash中,顯然這不正確,我們是要保存到Nand中。原來,u-boot在默認的情況下把環境變量都是保存到Nor Flash中的,所以我們要修改代碼,讓他保存到Nand中,如下:

        #gedit include/configs/my2440.h

        //注釋掉環境變量保存到Flash的宏(注意:如果你要使用上一篇中的從Nor啟動的saveenv命令,則要恢復這些Flash宏定義)

        //#define CONFIG_ENV_IS_IN_FLASH 1
        //#define CONFIG_ENV_SIZE 0x10000

        //添加環境變量保存到Nand的宏(注意:如果你要使用上一篇中的從Nor啟動的saveenv命令,則不要這些Nand宏定義)

        #define CONFIG_ENV_IS_IN_NAND 1
        #define CONFIG_ENV_OFFSET 0x30000//將環境變量保存到nand中的0x30000位置
        #define CONFIG_ENV_SIZE 0x10000

        重新編譯u-boot,下載到nand中,啟動開發板再來保存環境變量,如下:

        可以看到,現在成功保存到Nand中了,為了驗證,我們重新啟動開發板,那條警告信息現在沒有了,如下:



        關鍵詞: Linuxu-boot-244

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