基于优龙FS2410开发板u-boot-1.1.6的移植(NAND FLASH) (一)

买到开发板之初，就开始移植u-boot，问题多多，加上扳子硬件烧写出了问题，折腾半个多月，放弃，一种挫败感久久不能抹去；偶然间发现扬创开发板“基于u-boot移植修改完善”的utu-bootloader，买之，回来打开光盘一看，暂不提供u-boot移植源代码。凭着职业的冷静，我克制住，和网上的朋友一样，奋战几个夜晚，完成了从NAND FLASH启动、NAND FLASH读写、内核引导。

移植过程中，参考了网上资料，列举如下：    
    《uboot1.1.4移植》网址：
    http://hi.baidu.com/edaworld/blog/item/c40f83a8a2e6d1b5cb130cca.html
    《uboot for s3c2410 nandboot 使用saveenv保存环境变量》网址：
    http://blog.chinaunix.net/u1/56388/showart_438720.html
    《基于smdk2410 开发板u-boot-1.2.0 对 nand flash的支持》PDF文档。
    同时推荐博客：http://blog.chinaunix.net/u1/34474/showart.php?id=363269
      
一、移植前说明：
 
1. 工作环境：
        Fedora 8 ,内核2.6.25
    交叉编译器：
        Arm-linux-gcc 3.3.2
    目标板：
    优龙FS2410，NAND Flash:64M K9F1208，NOR Flash:2M SST39VF1601 (本次移植不包含NOR Flash  支持)， RAM 64M ，CS8900Q3
 
2. 下载源码，建立工作目录

    u-boot的源码可以从以下网址下载：
   
    建立工作目录：
    mkdir /uboot
    cd /uboot
    把下载的源码拷贝到该目录，解压；
    tar jxvf u-boot-1.1.6.tar.bz2  
 
二、移植步骤如下：
 
（1）、建立自己fs2410开发板的配置
 
    1)# cp -r board/smdk2410/ board/fs2410    
    2)# cp include/configs/smdk2410.h include/configs/fs2410.h
   
fs2410.h是开发板的配置文件，他包括开发板的CPU、系统时钟、RAM、FLASH系统及其他相关的配置信息，由于u-boot已经支持三星的SMDK2410开发板，所以移植的时候直接拷贝SMDK2410的配置文件，做相应的修改即可。由于Uboot对SMDK2410板的NAND Flash初始化部分没有写，即lib_arm/board.c中的start_armboot函数中有这么一句：
#if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NAND)
puts ("NAND:");
nand_init(); /* go init the NAND */
#endif
但是在board/smdk2410目录下源文件中都没有定义nand_init这个函数。所以需要我们补充这个函数以及这个函数涉及的底层操作，NAND Flash的读写操作相对复杂，将在u-boot-1.1.6移植的第二部分介绍。
 
(2). 修改顶层Makefile
 
cd /uboot/u-boot-1.1.6
vi Makefile
找到：
smdk2410_config    :    unconfig
    @$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0
在其后面添加：
fs2410_config    :    unconfig
    @$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t fs2410 NULL s3c24x0
 
各项的意思如下:
arm:        CPU的架构(ARCH)
arm920t:    CPU的类型(CPU)，其对应于cpu/arm920t子目录。
fs2410:    开发板的型号(BOARD)，对应于board/fs2410目录。
NULL:       开发者/或经销商(vender)。
s3c24x0:    片上系统(SOC)。
(3).  include/configs/fs2410.h：
        
        修改：
        # define   CFG_PROMPT     “SMDK2410 #”
        为：
        # define   CFG_PROMPT     “fs2410 #”  
    这是u-boot的命令行提示符。
(4) 修改board/fs2410/Makefile
    将：
    OBJS    := smdk2410.o flash.o
    改为：
    OBJS     := fs2410.o flash.o
    当然，fs2410下的 smdk2410.c要改成fs2410.c；
(5）依照你自己开发板的内存地址分配情况修改board/fs2410/lowlevel_init.S文件
     这里我参考了FS2410开发板自带S3C2410_BIOS,代码如下：
#include
#include


/* some parameters for the board */

/*
 *
 * Taken from linux/arch/arm/boot/compressed/head-s3c2410.S
 *
 * Copyright (C) 2002 Samsung Electronics SW.LEE 
 *
 */

#define BWSCON    0x48000000

/* BWSCON */
#define DW8             (0x0)
#define DW16             (0x1)
#define DW32             (0x2)
#define WAIT             (0x1<<2)
#define UBLB             (0x1<<3)

#define B1_BWSCON          (DW16)
#define B2_BWSCON          (DW16)
#define B3_BWSCON          (DW16 + WAIT + UBLB)
#define B4_BWSCON          (DW16)
#define B5_BWSCON          (DW16)
#define B6_BWSCON          (DW32)
#define B7_BWSCON          (DW32)

/* BANK0CON */
#define B0_Tacs             0x3    /*  0clk */
#define B0_Tcos             0x3    /*  0clk */
#define B0_Tacc             0x7    /* 14clk */
#define B0_Tcoh             0x3    /*  0clk */
#define B0_Tah             0x3    /*  0clk */
#define B0_Tacp             0x1
#define B0_PMC             0x0    /* normal */

/* BANK1CON */
#define B1_Tacs             0x3    /*  0clk */
#define B1_Tcos             0x3    /*  0clk */
#define B1_Tacc             0x7    /* 14clk */
#define B1_Tcoh             0x3    /*  0clk */
#define B1_Tah             0x3    /*  0clk */
#define B1_Tacp             0x3
#define B1_PMC             0x0

#define B2_Tacs             0x0
#define B2_Tcos             0x0
#define B2_Tacc             0x7
#define B2_Tcoh             0x0
#define B2_Tah             0x0
#define B2_Tacp             0x0
#define B2_PMC             0x0

#define B3_Tacs             0x0    /*  0clk */
#define B3_Tcos             0x3    /*  4clk */
#define B3_Tacc             0x7    /* 14clk */
#define B3_Tcoh             0x1    /*  1clk */
#define B3_Tah             0x0    /*  0clk */
#define B3_Tacp             0x3     /*  6clk */
#define B3_PMC             0x0    /* normal */

#define B4_Tacs             0x1    /*  0clk */
#define B4_Tcos             0x1    /*  0clk */
#define B4_Tacc             0x6    /* 14clk */
#define B4_Tcoh             0x1    /*  0clk */
#define B4_Tah             0x1    /*  0clk */
#define B4_Tacp             0x0
#define B4_PMC             0x0    /* normal */

#define B5_Tacs             0x1    /*  0clk */
#define B5_Tcos             0x1    /*  0clk */
#define B5_Tacc             0x6    /* 14clk */
#define B5_Tcoh             0x1    /*  0clk */
#define B5_Tah             0x1    /*  0clk */
#define B5_Tacp             0x0
#define B5_PMC             0x0    /* normal */

#define B6_MT             0x3    /* SDRAM */
#define B6_Trcd              0x1
#define B6_SCAN             0x1    /* 9bit */

#define B7_MT             0x3    /* SDRAM */
#define B7_Trcd             0x1    /* 3clk */
#define B7_SCAN             0x1    /* 9bit */

/* REFRESH parameter */
#define REFEN             0x1    /* Refresh enable */
#define TREFMD             0x0    /* CBR(CAS before RAS)/Auto refresh */
#define Trp             0x0    /* 2clk */
#define Trc             0x3    /* 7clk */
#define Tchr             0x2    /* 3clk */
#define REFCNT             1113    /* period=15.6us, HCLK=60Mhz, (2048+1-15.6*60) */
/**************************************/

_TEXT_BASE:
    .word    TEXT_BASE

.globl lowlevel_init
lowlevel_init:
    /* memory control configuration */
    /* make r0 relative the current location so that it */
    /* reads SMRDATA out of FLASH rather than memory ! */
    ldr     r0, =SMRDATA
    ldr    r1, _TEXT_BASE
    sub    r0, r0, r1
    ldr    r1, =BWSCON    /* Bus Width Status Controller */
    add     r2, r0, #13*4
0:
    ldr     r3, [r0], #4
    str     r3, [r1], #4
    cmp     r2, r0
    bne     0b

    /* everything is fine now */
    mov    pc, lr

    .ltorg
/* the literal pools origin */

SMRDATA:
    .word (0+(B1_BWSCON<<4)+(B2_BWSCON<<8)+(B3_BWSCON<<12)+(B4_BWSCON<<16)+(B5_BWSCON<<20)+(B6_BWSCON<<24)+(B7_BWSCON<<28))
    .word ((B0_Tacs<<13)+(B0_Tcos<<11)+(B0_Tacc<<8)+(B0_Tcoh<<6)+(B0_Tah<<4)+(B0_Tacp<<2)+(B0_PMC))
    .word ((B1_Tacs<<13)+(B1_Tcos<<11)+(B1_Tacc<<8)+(B1_Tcoh<<6)+(B1_Tah<<4)+(B1_Tacp<<2)+(B1_PMC))
    .word ((B2_Tacs<<13)+(B2_Tcos<<11)+(B2_Tacc<<8)+(B2_Tcoh<<6)+(B2_Tah<<4)+(B2_Tacp<<2)+(B2_PMC))
    .word ((B3_Tacs<<13)+(B3_Tcos<<11)+(B3_Tacc<<8)+(B3_Tcoh<<6)+(B3_Tah<<4)+(B3_Tacp<<2)+(B3_PMC))
    .word ((B4_Tacs<<13)+(B4_Tcos<<11)+(B4_Tacc<<8)+(B4_Tcoh<<6)+(B4_Tah<<4)+(B4_Tacp<<2)+(B4_PMC))
    .word ((B5_Tacs<<13)+(B5_Tcos<<11)+(B5_Tacc<<8)+(B5_Tcoh<<6)+(B5_Tah<<4)+(B5_Tacp<<2)+(B5_PMC))
    .word ((B6_MT<<15)+(B6_Trcd<<2)+(B6_SCAN))
    .word ((B7_MT<<15)+(B7_Trcd<<2)+(B7_SCAN))
    .word ((REFEN<<23)+(TREFMD<<22)+(Trp<<20)+(Trc<<18)+(Tchr<<16)+REFCNT)
    .word 0x32
    .word 0x30
    .word 0x30
（6）测试编译能否成功：
    make fs2410_config
    make
    如果没有问题，在u-boot-1.1.6目录下就生成u-boot.bin，因为到这一步只是做了点小改动，并未涉及敏感问题，测试一下可增加点信心，烧到扳子看到如图1所示。当然也有make不成功的时候，如按照上述步骤编译u-boot-1.1.5的时候，出现“没有规则创建'all'需要的目标'hello_world.srec'”,如图1所示，解决方法：
    把example文件夹下的Makefile中的
    第147行 
    %.srec: % 改成： %.srec: %.o 
    第150行
     %.bin: % 改成： %.bin: %.o
网上还有一种改法，我没试过，不作说明。
（7）在board/fs2410加入NAND Flash读函数，建立nand_read.c，加入如下内容(copy from vivi)：
#include
#include "linux/mtd/mtd.h"
#include "linux/mtd/nand.h"
 
#define __REGb(x) (*(volatile unsigned char *)(x))
#define __REGi(x) (*(volatile unsigned int *)(x))
#define NF_BASE 0x4e000000
#define NFCONF __REGi(NF_BASE + 0x0)
#define NFCMD __REGb(NF_BASE + 0x4)
#define NFADDR __REGb(NF_BASE + 0x8)
#define NFDATA __REGb(NF_BASE + 0xc)
#define NFSTAT __REGb(NF_BASE + 0x10)
#define BUSY 1
inline void wait_idle(void) {
    int i; 
    while(!(NFSTAT & BUSY))
      for(i=0; i<10; i++);
}
#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, int size)
{
    int i, j;
    if ((start_addr & NAND_BLOCK_MASK) || (size & NAND_BLOCK_MASK)) {
        return -1; /* invalid alignment */
    }
    /* chip Enable */
    NFCONF &= ~0x800;
    for(i=0; i<10; i++);
     for(i=start_addr; i < (start_addr + size);) {
      /* READ0 */
      NFCMD = 0;
       /* Write Address */
      NFADDR = i & 0xff;
      NFADDR = (i >> 9) & 0xff;
      NFADDR = (i >> 17) & 0xff;
      NFADDR = (i >> 25) & 0xff;
       wait_idle();
       for(j=0; j < NAND_SECTOR_SIZE; j++, i++) {
*buf = (NFDATA & 0xff);
buf++;
      }
    }
     /* chip Disable */
    NFCONF |= 0x800; /* chip disable */
    return 0;
}

(10）修改cpu/arm920t/start.S文件
     2410的启动代码可以在外部的NAND FLASH上执行，启动时，NAND FLASH的前4KB（地址为0x00000000，OM[1:0]=0）将被装载到SDRAM中被称为Setppingstone的地址中，然后开始执行这段代码。启动以后，这4KB的空间可以做其他用途,在start.S加入搬运代码如下： 
...........
...........
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

/*08-6-24********************************************************/
#ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT /*这个一定要放在堆栈设置之前*/
    bl    copy_myself
#endif    /*CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT*/
/*08-6-24********************************************************/

#endif    /* CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT */

    /* Set up the stack                            */
stack_setup:
..................
    /**************************************************************************
 *
 * copy u-boot    to ram 放在start.S靠后的位置
 *
 *************************************************************************
 */
 #ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT
/*
@ copy_myself: copy u-boot to ram
*/
copy_myself:
    mov   r10, lr
 
    @ 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 
1:    add    r3, r3, #0x1
    cmp    r3, #0xa
    blt    1b
2:    ldr    r2, [r1, #oNFSTAT]    @ wait ready
    tst    r2, #0x1
    beq    2b
    ldr    r2, [r1, #oNFCONF]
    orr    r2, r2, #0x800        @ disable chip
    str    r2, [r1, #oNFCONF]
 
    @ get read to call C functions
    ldr    sp, DW_STACK_START    @ setup stack pointer
    mov    fp, #0            @ no previous frame, so fp=0
 
    @ copy UBOOT to RAM
    ldr    r0, _TEXT_BASE
    mov     r1, #0x0
    mov    r2, #0x20000
    bl    nand_read_ll
 
    teq    r0, #0x0
    beq    ok_nand_read
 
bad_nand_read: 
1:    b    1b        @ 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    done_nand_read     
    bne    go_next
notmatch:
1:    b    1b
done_nand_read:
     
    mov   pc, r10
 
#endif    
    @ CONFIG_S3C2440_NAND_BOOT
 
DW_STACK_START:
    .word    STACK_BASE+STACK_SIZE-4
 
(11）修改include/configs/fs2410.h文件，添加如下内容：
/*08-6-25***************************************************/
/*-----------------------------------------------------------------------
 *  NAND FLASH BOOT
 */
#define    CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT    1
#define    STACK_BASE            0x33f00000
#define    STACK_SIZE                0x8000
#define    UBOOT_RAM_BASE          0x30100000
 
#define    NAND_CTL_BASE            0x4e000000
#define    bINT_CTL(Nb)            _REG(INT_CTL_BASE+(Nb))
 
 
#define    oNFCONF                0x00
#define    oNFCMD                0x04
#define    oNFADDR                0x08
#define    oNFDATA                0x0c
#define    oNFSTAT                0x10
#define    oNFECC                0x14
/*--------------------------------------------------------------------*/
#define NAND_MAX_CHIPS        1

(12)修改board/fs2410/Makefile
OBJS := fs2410.o flash.o nand_read.o
(13）重新编译u-boot
make  fs2410_config
make
13）通过fs2410的NOR FLASH上的BIOS将u-boot.bin烧写到nand flash中就可以从NAND flash启动了
我的u-boot启动信息如图2所示，可以看出：和第一次make的结果一样，u-boot命令依然不能用，也就是说不能用saveenv保存设置，因为我们现在只是完成了u-boot从NAND FLASH的启动工作，添加了nand_read.c函数，而不能实现写操作，在《基于优龙FS2410开发板u-boot-1.1.6的移植(NAND FLASH) (二)》中将实现u-boot的一些命令，tftp、 saveenv、 go等。

附件：
图1

图2 （添加了NAND的支持后的结果，过程见后文）