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	 > 嵌入式系統 > 設計應用 > Arm 2440——Nand flash啟動模式詳解（LED程序為例）
        
    
        

        

        


	
	
	

        
	
        
		
        
			
        Arm 2440——Nand flash啟動模式詳解（LED程序為例）
        
						
        
				作者：
				時間：2016-11-28
				來源：網絡

							
				
				
				
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			斷斷續續的研究arm也有2個月了，現在才感覺理解了arm在Nand flash模式下的啟動過程，現在來這里記錄下來以表達我無比喜悅的心情。閑話少說，趁著還沒有忘記學習過程中的感受，直接進入正題。
        大家都知道，arm在Nand flash啟動模式下啟動時系統會將Nand flash中的前4KB代碼拷貝到SRAM（也就是Steppingstone中），由SRAM配置中斷向量表和完成Nand flash訪問的必要初始化，然后將Nand flash中的全部程序代碼拷貝到SDRAM中，最后由SRAM跳轉到SDRAM，然后程序就正常執行了，這一過程看上去很簡單，但是真正理解這一過程還是不簡單的，盡管這樣，還是想告訴大家仔細理解還是比較容易理解這個過程的。如果您是ADS用戶，你省去了很多麻煩，但我不確定你省去的這些麻煩是否值得，這里介紹的是一種麻煩的方式，linux下的led程序。
        本文引用地址：http://www.104case.com/article/201611/322828.htm
        代碼Head.s
        1. .externmain
        2. .text
        3. .global_start
        4. _start:
        5. breset
        7. reset:
        8. ldrsp,=4096
        9. bldisable_watch_dog
        10. blclock_init
        11. blmemsetup
        12. blcopy_steppingstone_to_sdram
        13. ldrpc,=on_sdram
        15. on_sdram:
        16. msrcpsr_c,#0xdf
        17. ldrsp,=0x34000000
        18. ldrlr,=halt_loop
        19. ldrpc,=Main
        21. halt_loop:
        22. bhalt_loop
        我認為，最需要理解的就是這段代碼了。先簡單的解釋下這段代碼。
        （1）由于arm執行reset之后pc會被清零，也就是reset中斷的中斷入口地址，因此，第一條指令就是b reset，跳轉到reset中斷處理函數。
        （2）由于這里硬件配置都是C語言來完成的，而且我們的初始代碼比較小，完全不會超出4KB，因此可以在SRAM使用堆棧，故將SP設置為4096，以提供C運行環境
        （3）接下來的3個bl分別完成了關閉看門夠定時器，配置時鐘信號和存儲器配置的工作，第四個bl是將SRAM的4KB空間內的代碼拷貝到了SDRAM中。
        （4）接下來的ldr句將pc賦值為on_sdram的地址，實現了從SRAM到SDRAM的跳轉（下面會講為什么）
        （5）on_sdram中切換到了了系統模式然后分配了系統模式堆棧，將鏈接寄存器設置為halt_loop然后就跳轉到了SDRAM中的Main
        上面的解釋只是大體上說明了代碼的意思，但是初學者總會有個疑問就是為什么ldr pc,=on_sdram就實現了從SRAM到SDRAM的跳轉呢？我被這個問題困擾了很長時間，到今天才想明白了這個問題，問題的關鍵就是相對跳轉和絕對跳轉的問題。為了說明這個問題我先解釋一下bl指令跟ldr指令在執行過程中的區別。
        B指令是相對跳轉指令，B 指令是最簡單的跳轉指令。一旦遇到一個 B 指令，ARM 處理器將立即跳轉到給定的目標地址，從那里繼續執行。注意存儲在跳轉指令中的實際值是相對當前PC 值的一個偏移量，而不是一個絕對地址，它的值由匯編器來計算（參考尋址方式中的相對尋址）。它是 24 位有符號數，左移兩位后有符號擴展為 32 位，表示的有效偏移為 26 位(前后32MB 的地址空間)，同樣的，BL、BX都是相對跳轉。
        LDR偽指令是將第二操作直接賦值給第一操作數，當執行ldr pc,=Main時是將Main的絕對地址賦值給了PC。
        好了，知道這兩個指令的區別之后我們來看代碼是如何實現的從SRAM到SDRAM的跳轉，首先需要指出，2440的開發板有SRAM和SDRAM，SRAM是從地址0x00000000開始的4KB內存空間，SDRAM是從0x30000000開始的64M空間。
        無論用ADS編譯還是用arm-linux-gcc編譯都會將代碼鏈接到0x30000000以后（也就是SDRAM中），ADS用戶可以通過查看ADS的工程配置，其中有項配置是RO起始地址是0x30000000，linux用戶在鏈接時需要用-T指定代碼的其實地址為0x30000000。
        根據編譯原理，在鏈接階段程序中函數的地址就已經確定了，也就是說函數的實際地址都在0x30000000之后，而程序的入口函數也就是這里的_start的地址就是0x300000000，其他函數都會大于這個數。
        但是由于arm上電后系統會將Nand flash的前4KB代碼拷貝到SRAM中，也就是_start函數開始的4KB指令將被拷貝到SRAM中執行，根據上例，在0x00000000處執行的指令就是“b reset”，由于b是相對跳轉，是在當前pc值的基礎上加減某個數而跳轉到將要執行的代碼處，因此，pc加減該數之后將到達reset函數的位置，故reset函數不能寫到4KB之外的空間中，否則arm的啟動將會失敗，同樣的，接下來的幾個bl都是執行的相對跳轉，所以都相對當前pc進行的跳轉，由于Nand flash總共只有64M的空間，所以相對跳轉是不可能會跳轉到SDRAM的，因為跳轉到SDRAM至少要發生0x30000000的跳轉，而這個相對位移遠遠大于64M。
        而ldr pc,=Main是將Main函數的實際地址賦值給pc，而Main的實際地址是在0x30000000之后，這樣，就從SRAM跳轉到了SDRAM。
        由于這個過程設計到了硬件格局和編譯原理，所以對一般人來講，理解起來確實比較困難，而且受本人水平限制，很多地方只能說是只可意會不可言傳，如果誤導了大家請大家諒解。當然如果看到這里還不能理解arm的啟動過程可以留言討論這個問題。下面是相關的其他代碼，我附在這里，2440addr.h沒有貼出，由于我也是使用arm自帶示例程序中的代碼，而且代碼有四千多行，多數地址是沒有用到的。其他的代碼如下
        代碼Init.s
        1. #include"2440addr.h"
        3. voiddisable_watch_dog(void);
        4. voidclock_init(void);
        5. voidmemsetup(void);
        6. voidcopy_steppingstone_to_sdram(void);
        7. voidinituart(void);
        9. voiddisable_watch_dog(void)
        10. {
        11. rWTCON=0;
        12. }
        14. voidclock_init(void)
        15. {
        16. rCLKDIVN=0x03;
        18. /*
        19. *如果HDIVN非0，CPU的總線模式應該從
        20. *“fastbusmode”變為“asynchronous
        21. *busmode”
        22. */
        23. __asm__(
        24. "mrcp15,0,r1,c1,c0,0"
        25. "orrr1,r1,#0xc0000000"
        26. "mcrp15,0,r1,c1,c0,0"
        27. );
        29. rMPLLCON=(92<<12)|(1<<4)|(2);
        30. //rMPLLCON=((0x5c<<12)|(0x01<<4)|(0x02));
        31. }
        33. voidmemsetup(void)
        34. {
        35. volatileunsignedlong*p=(volatileunsignedlong*)0x48000000;
        37. /*這個函數之所以這樣賦值，而不是像前面的實驗(比如mmu實驗)那樣將配置值
        38. *寫在數組中，是因為要生成”位置無關的代碼”，使得這個函數可以在被復制到
        39. *SDRAM之前就可以在steppingstone中運行
        40. */
        41. /*存儲控制器13個寄存器的值*/
        42. p[0]=0x22011110;//BWSCON
        43. p[1]=0x00000700;//BANKCON0
        44. p[2]=0x00000700;//BANKCON1
        45. p[3]=0x00000700;//BANKCON2
        46. p[4]=0x00000700;//BANKCON3
        47. p[5]=0x00000700;//BANKCON4
        48. p[6]=0x00000700;//BANKCON5
        49. p[7]=0x00018005;//BANKCON6
        50. p[8]=0x00018005;//BANKCON7
        52. /*REFRESH,
        53. *HCLK=12MHz:0x008C07A3,
        54. *HCLK=100MHz:0x008C04F4
        55. */
        56. p[9]=0x008C04F4;
        57. p[10]=0x000000B1;//BANKSIZE
        58. p[11]=0x00000030;//MRSRB6
        59. p[12]=0x00000030;//MRSRB7
        60. }
        62. voidcopy_steppingstone_to_sdram(void)
        63. {
        64. unsignedint*pdwSrc=(unsignedint*)0;
        65. unsignedint*pdwDest=(unsignedint*)0x30000000;
        67. while(pdwSrc<(unsignedint*)4096)
        68. {
        69. *pdwDest=*pdwSrc;
        70. pdwDest++;
        71. pdwSrc++;
        72. }
        73. }
        注意：由于我們的代碼比較小，遠小于4KB，因此arm啟動時自動拷貝到SRAM中的4KB代碼包含我們的全部代碼，因此copy操作我是將stepingstone中的4KB代碼拷貝到了SDRAM中，在實際應用中代碼多數是超過4KB，因此copy函數應該是將Nand flash中的全部代碼拷貝到SDRAM，這樣才能成功運行ARM。
        代碼Main.c:
        1. #include"2440addr.h"
        3. voidDelay(inti)
        4. {
        5. intm,n,p;
        6. for(m=0;m!=i;++m)
        7. {
        8. for(n=0;n!=255;++n)
        9. {
        10. for(p=0;p!=255;++p)
        11. ;
        12. }
        13. }
        14. }
        16. voidMain()
        17. {
        18. intcount;
        19. intleds[4]={0x1c0,0x1a0,0x160,0xe0};
        21. rGPBCON=0x00155555;
        22. rGPBUP=rGPBUP&0xFF00;
        24. while(1)
        25. {
        26. for(count=0;count!=4;++count)
        27. {
        28. rGPBDAT=leds[count];
        29. if(count%2)
        30. rGPBDAT+=1;
        31. Delay(2);
        32. }
        33. }
        34. }

        鏈接文件led.lds如下：
        1. SECTIONS
        2. {
        3. .=0x30000000;
        4. .text:{*(.text)}
        5. .rodataALIGN(4):{*(.rodata)}
        6. .dataALIGN(4):{*(.data)}
        7. .bssALIGN(4):{*(.bss)*(COMMON)}
        8. }

        makefile如下：
        1. objects:=Head.oInit.oMain.o
        3. led.bin:$(objects)
        4. arm-linux-ld-Tled.lds-nostdlib-oled_elf$^
        5. arm-linux-objcopy-Obinary-Sled_elf$@
        6. arm-linux-objdump-D-marmled_elf>led.dis
        8. %.o:%.c
        9. arm-linux-gcc-Wall-O2-c-o$@$<
        10. %.o:%.s
        11. arm-linux-gcc-Wall-O2-c-o$@$<;
        13. .PYTHON:clean
        14. clean:
        15. rm-fled.binled_elfled.dis*.o

        如上除了2440addr.h之外就都全了，另外需要指出的是2440addr.h中引用了Option.h，為了簡化代碼，可以將這句可以注釋掉，在我們這段代碼中完全用不到該文件相關功能。否則需要自行修改makefile文件完成Option.h相關的編譯和鏈接工作。
        好了，又浪費了大家這么長的時間，這里就不多說了，有什么問題求高手指出來。
        
				
            
                
			
							
        
                
			              
              
            
        
		
        
		
        
		
        
		
        
		
        
			
          
				
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