u-boot-2009.08在mini2440上的移植 增加nand flash功能

发布时间:2024-07-01  

移植环境

1,主机环境:VMare下CentOS 5.5 ,1G内存。

2,集成开发环境:Elipse IDE

3,编译编译环境:arm-linux-gcc v4.4.3,arm-none-eabi-gcc v4.5.1。

4,开发板:mini2440,2M nor flash,128M nand flash。

5,u-boot版本:u-boot-2009.08


目前u-boot中还没有对2440上Nand Flash的支持,也就是说要想u-boot从Nand Flash上启动得自己去实现了。在做u-boot移植的时候,多数人使用的是Nand flash启动或Nar Flash启动。这样u-boot就只能在Nand flash或Nor flash。那么我们如何让我们的u-boot在Nand flash或Nor flash都能使用。


3.1,Nand flash或Nor flash双启动原理

首先,看一下我们熟悉的u-boot启动的时候执行的一段程序,这段程序一般存放在Nand flash中或Nor flash中。我们所说的Nand flash启动或Nor flash启动主要是涉及到一段搬移代码。这段搬移代码的功能是u-boot自己把自己搬移到内存中执行。如下是Nor flash启动中的这段搬移代码(这里以s3c2410为例)

  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                        /* don't 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

上面这段代码就是把u-boot搬移到内存。而不同的启动方式区别也就在这段代码上,如果我们这里是Nand flash启动的话我们也需要写相同功能的代码,不同的是对于Nand的操作和Nor的操作是完全不同的,选择Nor flash启动是将Nor flash映射到片选0上也就是0x0地址而选择Nand flash启动则是将CPU的片内RAM(4K)映射到0地址,通过Nand flash控制器操作Nand flash。我们这里讨论如何实现Nand 和 Nor双启动。下面我们看看这两种启动的映射关系。

u-boot-2009.08在mini2440上的移植(三)

 

同时我们可以看到: 总线宽度和等待控制寄存器:

 

u-boot-2009.08在mini2440上的移植(三)

 

 

 在系统重启时会扫描BWSCON的状态,而BWSCON的其他位的初始状态都是0,只有DW0(BWSCON[2:1])的值由OM[1:0]来决定,通过上面的2个图我们可以发现,我们可以通过判断BWSCON的第2位、第3位   {DW0(BWSCON[2:1])}的值,判断是Nor flash启动还是Nand Flash启动。可以启动代码之前添加如下代码,来判断是Nor flash启动还是Nand Flash启动。

 # define BWSCON   0x48000000
        ldr r0,=BWSCON
        ldr r0,[r0]
        and r0,r0,#6
        cmp  r0, #0 
        bne  relocate

 ///////////////////////////////////////////////////
     //nand_boot
  //Nand 搬移代码
////////////////////////////////////////////////////

  relocate:
       //nor_boot
      //Nor 搬移代码
////////////////////////////////////////////////////

有了上面这段代码,就可以实现双启动了,只要再适当的添加对应的功能我们的uboot就完成了

 3.2,为u-boot增加对nand flash支持实际操作

【1】修改代码重定向部分,增加Nor flash 和Nand flash 双启动

修改cpu/arm920t/start.S文件,为使u-boot从Nand Flash启动,需要将下面注释掉的CPU和DRAM初始化部分还原。

用gedit打开cpu/arm920t/start.S,定位到199行附近,找到如下代码

//#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
 //bl cpu_init_crit
//#endif

将注释掉的这段代码恢复,修改如下:

#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
 bl cpu_init_crit
#endif

Tekkaman Ninja从2009.08 开始就在启动时增加了启动时检测自身是否已经在SDRAM中(通过OpenJTAG载入),以及芯片是Norboot还是Nandboot的机制,来决定代码重定向的方式,使得编译出的bin文件可以同时烧入Nand Flash和Nor flash,以及被OpenJTAG载入进行调试。至于这部分的原理,在Tekkaman Ninja的文章《在U-boot下实现自动识别启动Flash的原理(针对S3C24x0) 》 http://www.linuxidc.com/Linux/2011-09/43094.htm 中有详细叙述。这部分代码修改后结果如下:

(1)判断当前代码位置,如果在内存,直接跳到stack_setup

//#ifndef CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT
//relocate: /* relocate U-Boot to RAM */
/***************** Check the code position begain*******************************/
 adr r0, _start  /* r0 <- current position of code   */
 ldr r1, _TEXT_BASE  /* test if we run from flash or RAM */
 cmp     r0, r1          /* don't reloc during debug  */
 beq     stack_setup
/****************** Check the code position end ********************************/

(2)如果不是在代码当前位置不再内存中,就判断启动的Flash:Nand 或者Nor
/***************** Check the boot flash begain **********************************/
# define BWSCON  0x48000000
        ldr r0,=BWSCON
        ldr r0,[r0]
        ands r0,r0,#6
        cmp  r0, #0 
        bne  relocate


 /* recovery  */
 ldr r0, =(0xdeadbeef)
 ldr r1, =( (4<<28)|(3<<4)|(3<<2) )
 str r0, [r1]
/***************** check the boot flash end ************************************/
(3)如果判断是在Nand Flash中启动的话,那么nand  Flash搬移代码如下:
定义u-boot在nand flash中存放的长度为#define LENGTH_UBOOT 0x60000,可以方便修改u-boot因为裁剪和增添大小的改变而占的长度。

// copy U-Boot to RAM  form   Nand Flash

/***************** NAND BOOT start *************************************************/

#define LENGTH_UBOOT 0x60000
#define NAND_CTL_BASE 0x4E000000

#ifdef CONFIG_S3C2440
/* Offset */
#define oNFCONF 0x00
#define oNFCONT 0x04
#define oNFCMD 0x08
#define oNFSTAT 0x20

 @ reset NAND
 mov r1, #NAND_CTL_BASE
 ldr r2, =( (7<<12)|(7<<8)|(7<<4)|(0<<0) )
 str r2, [r1, #oNFCONF]
 ldr r2, [r1, #oNFCONF]

 ldr r2, =( (1<<4)|(0<<1)|(1<<0) ) @ Active low CE Control
 str r2, [r1, #oNFCONT]
 ldr r2, [r1, #oNFCONT]

 ldr r2, =(0x6) @ RnB Clear
 str r2, [r1, #oNFSTAT]
 ldr r2, [r1, #oNFSTAT]

 mov r2, #0xff @ RESET command
 strb r2, [r1, #oNFCMD]

 mov r3, #0 @ wait
nand1:
 add r3, r3, #0x1
 cmp r3, #0xa
 blt nand1

nand2:
 ldr r2, [r1, #oNFSTAT] @ wait ready
 tst r2, #0x4
 beq nand2


 ldr r2, [r1, #oNFCONT]
 orr r2, r2, #0x2 @ Flash Memory Chip Disable
 str r2, [r1, #oNFCONT]

 @ get read to call C functions (for nand_read())
 ldr sp, DW_STACK_START @ setup stack pointer
 mov fp, #0 @ no previous frame, so fp=0

 @ copy U-Boot to RAM
 ldr r0, =TEXT_BASE
 mov r1, #0x0
 mov r2, #LENGTH_UBOOT
 bl nand_read_ll
 tst r0, #0x0
 beq ok_nand_read

bad_nand_read:
loop2:
 b loop2 @ infinite loop
ok_nand_read:
 @ verify
 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

#ifdef CONFIG_S3C2410

/* Offset */
#define oNFCONF 0x00
#define oNFCMD 0x04
#define oNFSTAT 0x10

 @ reset NAND
 mov r1, #NAND_CTL_BASE
 ldr r2, =0xf830 @ initial value
 str r2, [r1, #oNFCONF]
 ldr r2, [r1, #oNFCONF]
 bic r2, r2, #0x800 @ enable chip
 str r2, [r1, #oNFCONF]
 mov r2, #0xff  @ RESET command
 strb r2, [r1, #oNFCMD]


 mov r3, #0 @ wait
nand1:
 add r3, r3, #0x1
 cmp r3, #0xa
 blt nand1

nand2:
 ldr r2, [r1, #oNFSTAT] @ wait ready
 tst r2, #0x1
 beq nand2

 ldr r2, [r1, #oNFCONF]
 orr r2, r2, #0x800 @ disable chip
 str r2, [r1, #oNFCONF]

 @ get read to call C functions (for nand_read())
 ldr sp, DW_STACK_START @ setup stack pointer
 mov fp, #0 @ no previous frame, so fp=0

 @ copy U-Boot to RAM
 ldr r0, =TEXT_BASE
 mov r1, #0x0
 mov r2, #LENGTH_UBOOT
 bl nand_read_ll
 tst r0, #0x0
 beq ok_nand_read

bad_nand_read:
loop2:
 b loop2 @ infinite loop


ok_nand_read:
 @ verify
 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
/***************** NAND BOOT end *************************************************/


(4)如果判断是在Nor  Flash中启动的话,那么nor  Flash搬移代码如下:

// copy U-Boot to RAM  form   Nor  Flash

/***************** NOR BOOT start *************************************************/
relocate:    /* relocate U-Boot to RAM     */
      /*********** CHECK_FOR_MAGIC_NUMBER***************/
 ldr r1, =(0xdeadbeef)
 cmp r0, r1
 bne loop3
      /*********** CHECK_FOR_MAGIC_NUMBER***************/
 adr r0, _start  /* r0 <- current position of code   */
 ldr r1, _TEXT_BASE  /* test if we run from flash or RAM */
 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 */
/***************** NOR BOOT end********************************************/


 /* Set up the stack          */
stack_setup:
 ldr r0, _TEXT_BASE  /* upper 128 KiB: relocated uboot   */
 sub r0, r0, #CONFIG_SYS_MALLOC_LEN /* malloc area             */
 sub r0, r0, #CONFIG_SYS_GBL_DATA_SIZE /* bdinfo 

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