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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(shí)間:2016-11-20 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
    一、移植環(huán)境
    • 機(jī):VMWare--Fedora 9
    • 開發(fā)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.ekcard.cn/article/201611/319001.htm

    5)準(zhǔn)備進(jìn)入u-boot的第二階段(在u-boot中添加對我們開發(fā)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(shí)現(xiàn)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(guān)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(shù)據(jù)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(tài)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(gè)文件,使u-boot從Nand Flash啟動,在上一節(jié)中提過,u-boot默認(rèn)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?yōu)榱税製-boot用supervivi下載到內(nèi)存中運(yùn)行而屏蔽掉這段有關(guān)CPU初始化的代碼。而現(xiàn)在我們要把u-boot下載到Nand Flash中,從Nand Flash啟動,所以現(xiàn)在要恢復(fù)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(fù)位Nand Flash
    ldr r2, =( (7<<12)|(7<<8)|(7<<4)|(0<<0) )
    str r2, [r1, #oNFCONF]//設(shè)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(shè)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(fù)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(zhǔn)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(gè)參數(shù):u-boot在RAM中的起始地址
    mov r1, #0x0//傳遞給C代碼的第二個(gè)參數(shù):Nand Flash的起始地址
    mov r2, #0x30000//傳遞給C代碼的第三個(gè)參數(shù):u-boot的長度大小(128k)
    bl nand_read_ll//此處調(diào)用C代碼中讀Nand的函數(shù),現(xiàn)在還沒有要自己編寫實(shí)現(xiàn)
    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(shù)據(jù),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(gè)nand_read.c文件,在該文件中來實(shí)現(xiàn)上面匯編中要調(diào)用的nand_read_ll函數(shù),代碼如下:

    #gedit board/samsung/my2440/nand_read.c//新建一個(gè)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(shù)據(jù)寄存器基地址
    #define NFSTAT __REGb(NF_BASE+0x20)//通過偏移量得到狀態(tài)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(fā)出READ0指令

    NAND_CLEAR_RB;
    NFCMD=0;

    //對Nand進(jìn)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(jìn)行尋址的部分,這跟具體的Nand Flash的尋址方式有關(guān)。根據(jù)我們開發(fā)板上的Nand Flash(K9F1208U0C)數(shù)據(jù)手冊得知,片內(nèi)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(jìn)行傳送,并進(jìn)行片內(nèi)尋址。具體含義和結(jié)構(gòu)圖如下(相關(guān)概念參考Nand數(shù)據(jù)手冊):

    0 - 7位:字節(jié)在上半部、下半部及OOB內(nèi)的偏移地址
    8位:值為0代表對一頁內(nèi)前256個(gè)字節(jié)進(jìn)行尋址,值為1代表對一頁內(nèi)后256個(gè)字節(jié)進(jìn)行尋址
    9-13位:對頁進(jìn)行尋址
    14-25位:對塊進(jìn)行尋址

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

    COBJS:=my2440.o flash.onand_read.o

    還有一個(gè)重要的地方要修改,在cpu/arm920t/u-boot.lds中,這個(gè)u-boot啟動連接腳本文件決定了u-boot運(yùn)行的入口地址,以及各個(gè)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(shù)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(fā)板調(diào)到Nor啟動檔,利用supervivi的a命令將u-boot.bin下載到開發(fā)板的Nand Flash中,再把開發(fā)板調(diào)到Nand啟動檔,打開電源就從Nand Flash啟動了,啟動結(jié)果圖如下:

    從上面的運(yùn)行圖看,顯然現(xiàn)在的Nand還不能做任何事情,而且也沒有顯示有關(guān)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(fā)板上的Nand Flash(K9F1208U0C)的Stage2部分的有關(guān)操作支持。

    6)現(xiàn)在進(jìn)入u-boot的第二階段(添加Nand Flash(K9F1208U0C)的有關(guān)操作支持)。
    在上一節(jié)中我們說過,通常在嵌入式bootloader中,有兩種方式來引導(dǎo)啟動內(nèi)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(jìn)入第二階段以后,兩者的執(zhí)行流程是相同的。

    當(dāng)u-boot的start.S運(yùn)行到“_start_armboot:.word start_armboot”時(shí),就會調(diào)用lib_arm/board.c中的start_armboot函數(shù),至此u-boot正式進(jìn)入第二階段。此時(shí)注意:以前較早的u-boot版本進(jìn)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(xiàn)在的u-boot-2009.08版本對Nand的初始化、讀寫實(shí)現(xiàn)是基于最近的Linux內(nèi)核的MTD架構(gòu),刪除了以前傳統(tǒng)的執(zhí)行方法,使移植沒有以前那樣復(fù)雜了,實(shí)現(xiàn)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(jié)合代碼來分析一下u-boot在第二階段的執(zhí)行流程:

    1.lib_arm/board.c文件中的start_armboot函數(shù)調(diào)用了drivers/mtd/nand/nand.c文件中的nand_init函數(shù),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(diào)用了同文件下的nand_init_chip函數(shù);
    3.nand_init_chip函數(shù)調(diào)用drivers/mtd/nand/s3c2410_nand.c文件下的board_nand_init函數(shù),然后再調(diào)用drivers/mtd/nand/nand_base.c函數(shù)中的nand_scan函數(shù);
    4.nand_scan函數(shù)調(diào)用了同文件下的nand_scan_ident函數(shù)等。


    因?yàn)?440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(shù)就是我們做移植需要實(shí)現(xiàn)的部分了,他與具體的Nand Flash硬件密切相關(guān)。為了區(qū)別與2410,這里我們就重新建立一個(gè)s3c2440_nand.c文件,在這里面來實(shí)現(xiàn)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(shù)據(jù)寄存器基地址
    #define NFMECCD0 __REGi(NF_BASE + 0x14)//偏移后得到Nand主數(shù)據(jù)區(qū)域ECC0寄存器基地址
    #define NFMECCD1 __REGi(NF_BASE + 0x18)//偏移后得到Nand主數(shù)據(jù)區(qū)域ECC1寄存器基地址
    #define NFSECCD __REGi(NF_BASE + 0x1C)//偏移后得到Nand空閑區(qū)域ECC寄存器基地址
    #define NFSTAT __REGb(NF_BASE + 0x20)//偏移后得到Nand狀態(tài)寄存器基地址
    #define NFSTAT0 __REGi(NF_BASE + 0x24)//偏移后得到Nand ECC0狀態(tài)寄存器基地址
    #define NFSTAT1 __REGi(NF_BASE + 0x28)//偏移后得到Nand ECC1狀態(tài)寄存器基地址
    #define NFMECC0 __REGi(NF_BASE + 0x2C)//偏移后得到Nand主數(shù)據(jù)區(qū)域ECC0狀態(tài)寄存器基地址
    #define NFMECC1 __REGi(NF_BASE + 0x30)//偏移后得到Nand主數(shù)據(jù)區(qū)域ECC1狀態(tài)寄存器基地址
    #define NFSECC __REGi(NF_BASE + 0x34)//偏移后得到Nand空閑區(qū)域ECC狀態(tài)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(jié)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(fā)板配置文件include/configs/my2440.h文件中定義支持Nand操作的相關(guān)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(xiàng),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(fā)板調(diào)到Nand檔從Nand啟動,啟動結(jié)果圖如下:

    從上圖可以看出,現(xiàn)在u-boot已經(jīng)對我們開發(fā)板上64M的Nand Flash完全支持了。Nand相關(guān)的基本命令也都可以正常使用了。

    補(bǔ)充內(nèi)容:

    從以上的啟動信息看,有一個(gè)警告信息“*** Warning - bad CRC or NAND, using default environment”,我們知道,這是因?yàn)槲覀冞€沒有將u-boot的環(huán)境變量保存nand中的緣故,那現(xiàn)在我們就用u-boot的saveenv命令來保存環(huán)境變量,如下:

    從上圖可以看到保存環(huán)境變量并沒有成功,而且從信息看他將把環(huán)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(rèn)的情況下把環(huán)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(huán)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(fù)這些Flash宏定義)

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

    //添加環(huán)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(huán)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(fā)板再來保存環(huán)境變量,如下:

    可以看到,現(xiàn)在成功保存到Nand中了,為了驗(yàn)證,我們重新啟動開發(fā)板,那條警告信息現(xiàn)在沒有了,如下:



    關(guān)鍵詞: Linuxu-boot-244

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