uboot移植记录之三

移植记录之三

移植可以从Nor flash启动的uboot请参考uboot移植系列的《uboot移植记录之一》
http://blog.chinaunix.net/u2/60011/showart.php?id=1005057
移植支持Nand flash驱动的uboot请参考uboot移植系列的《uboot移植记录之二》
http://blog.chinaunix.net/u2/60011/showart.php?id=1006458

到目前为此，这个版本的uboot已经加进了Nand驱动，可以使用Nand命令对nandflash进行读写。但是还不能从Nand启动，只可以从Norflash启动或用tftp下载到sdram中然后go到该地址使用。原因是目前移植的uboot还没有实现s3c2410支持的从Nand Flash启动机制需要的自拷贝功能。下面介绍移植可以从Nand flash启动的uboot。

关于这里的Nand Boot概念，如果分析过vivi源码,明白vivi是如何从Nand跳转到sdram中继续执行以及copy_myself原理的话，再理解这里就比较简单了。其实我们这里使uboot支持从nand启动的原理正是移植vivi里的copy_myself机制。关于s3c2410从Nand Flash启动的原理可以查阅其他相关资料，不懂的话也没关系，不影响移植过程。

当然，我们的最终目的是编译一个可以直接烧录到nand中启动的uboot。既然已经到这一步了，要实现nand启动已经很容易了。只需要添加几行代码,大部分从vivi拷贝，只需修改少许地方。

过程如下：
1.在board/smdk2410加入NAND Flash读函数，建立nand_read.c文件，加入如下内容(copy from vivi)：
(在vivi源码下的arch\s3c2410\nand_read.c)

#include <config.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;
}



2.修改cpu/arm920t/start.S文件(copy from vivi)
(在vivi源码下的arch\s3c2410\Head.s。
只不过要注意的是完全拷贝过来后需修改两个地方，下面我已经修改好，并且标了出来)
在ldr pc, _start_armboot之前加入：

#ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT
  bl copy_myself
  
  @ jump to ram
  ldr r1, =on_the_ram
  add pc, r1, #0
  nop
  nop
  1: b 1b @ infinite loop

on_the_ram:
#endif


在_start_armboot: .word start_armboot之后加入：

#ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT
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 (for nand_read())
  ldr sp, DW_STACK_START @ setup stack pointer
  mov fp, #0 @ no previous frame, so fp=0

@ copy vivi to RAM
  ldr r0, =UBOOT_RAM_BASE //replace VIVI_RAM_BASE with UBOOT_RAM_BASE

  mov r1, #0x0
  mov r2, #0x20000
  bl nand_read_ll
  tst r0, #0x0
  beq ok_nand_read

#ifdef CONFIG_DEBUG_LL
  bad_nand_read:
  ldr r0, STR_FAIL
  ldr r1, SerBase
  bl PrintWord
1:b 1b @ infinite loop
  #endif

ok_nand_read:
#ifdef CONFIG_DEBUG_LL
  ldr r0, STR_OK
  ldr r1, SerBase
  bl PrintWord
#endif

@ verify
  mov r0, #0
  ldr r1, =UBOOT_RAM_BASE //replace 0x33f00000 with UBOOT_RAM_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:
#ifdef CONFIG_DEBUG_LL
  sub r0, r0, #4
  ldr r1, SerBase
  bl PrintHexWord
  ldr r0, STR_FAIL
  ldr r1, SerBase
  bl PrintWord
#endif
1:b 1b
done_nand_read:
#ifdef CONFIG_DEBUG_LL
  ldr r0, STR_OK
  ldr r1, SerBase
  bl PrintWord
#endif
  mov pc, r10
@ clear memory
@ r0: start address
@ r1: length
  mem_clear:
  mov r2, #0
  mov r3, r2
  mov r4, r2
  mov r5, r2
  mov r6, r2
  mov r7, r2
  mov r8, r2
  mov r9, r2

clear_loop:
  stmia {r2-r9}
  subs r1, r1, #(8 * 4)
  bne clear_loop
  mov pc, lr

#endif @ CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT


在文件的最后加入：
   .align     2
DW_STACK_START:
 .word      STACK_BASE+STACK_SIZE-4

注：UBOOT_RAM_BASE即uboot从nand启动时将自身拷贝到sdram中的地址，换句话说就是uboot在sdram中运行的地址。这个地址会在smdk2410中定义。

3.修改include/configs/smdk2410.h文件
添加如下内容：

/*
 * Nandflash Boot
 */
#define CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT 1
#define STACK_BASE 0x33f00000
#define STACK_SIZE 0x8000
#define UBOOT_RAM_BASE 0x33f80000 //define the position of uboot in the sdram

/* NAND Flash Controller */ //copy from vivi

#define NAND_CTL_BASE 0x4E000000
#define bINT_CTL(Nb) __REG(INT_CTL_BASE + (Nb))
/* Offset */
#define oNFCONF 0x00
#define oNFCMD 0x04
#define oNFADDR 0x08
#define oNFDATA 0x0c
#define oNFSTAT 0x10
#define oNFECC 0x14


4.修改board/smdk2410/Makefile为
OBJS := smdk2410.o flash.o nand_read.o
注：此处的目的是把新添加的nand_read.c编译进uboot,若不添加编译时会提示找不到nand_read_ll函数错误。

5.最后将新编译好的带Nand boot功能的uboot.bin烧录到Nand flash中
这里同样不需要烧录工具(sjflash)，使用上篇文章已实现的nand驱动提供的命令对nand flash烧写即可。
步骤如下：
1)将新编译好的uboot.bin下载到sdram中地址0x30000000处

ARMSYS2410 nand# tftp 30000000 u-boot.bin
TFTP from server 192.168.1.102; our IP address is 192.168.1.103
Filename 'u-boot.bin'.
Load address: 0x30000000
Loading: #####################
done
Bytes transferred = 107108 (1a264 hex)

2)help一下查看nand命令帮助

ARMSYS2410 nand# help nand
nand info - show available NAND devices
nand device [dev] - show or set current device
nand read[.jffs2[s]] addr off size
nand write[.jffs2] addr off size - read/write `size' bytes starting at offset `off' to/from memory address `addr'
nand erase [clean] [off size] - erase `size' bytes from offset `off

发现nand read/write命令使用很简单，addr为内存地址，off为偏移地址，size为数据大小。要注意的是写nand前必须先擦除。

3)檫除Nand flash前128KB：

ARMSYS2410 nand# nand erase 0 20000
NAND erase: device 0 offset 0, size 131072 ... OK

4)将sdram中的uboot烧录到Nand Flash 0块位置：

ARMSYS2410 nand# nand write 30000000 0 20000
NAND write: device 0 offset 0, size 131072 ... 131072 bytes written: OK

6.重起开发板，设置好跳线从nand flash启动。
之前一直用的从nor flash启动，这把终于可以从nand flash启动啦，激动ing!
启动信息如下：

U-Boot 1.1.4 (Jan 15 2008 - 23:54:03)

U-Boot code: 33F80000 -> 33F9C7E0 BSS: -> 33FA08F0
RAM Configuration:
Bank #0: 30000000 64 MB
Flash: 1 MB
NAND: 64 MB
*** Warning - bad CRC, using default environment

In: serial
Out: serial
Err: serial
Hit any key to stop autoboot: 0

测试了一下，可以正常使用！
到此，uboot移植记录系列完成了！

注：这边有个小插曲。uboot从nand启动时老是卡在"*** Warning - bad CRC, using default environment"这里,并且显示"NAND: 0 MB"。解决这个问题花了好长时间，最后发现竟然是编译器问题，这里我的板子需要把编译器改为crosstool 2.95.3编译，而不是3.3.2。编译后再烧到板子上跑"NAND: 0 MB"的问题就消失了。
还有另外一个问题是不能保存环境变量，错误log如下：
ARMSYS2410 nand# saveenv
Saving Environment to Flash...
Un-Protected 1 sectors
Erasing Flash...Erasing sector 18 ... Erased 1 sectors <-只打印到这边，实际没能保存
上网搜了一下发现解决办法如下：
#vi smdk2410.h
注销掉CFG_ENV_IS_IN_FLASH，改为：
//#define CFG_ENV_IS_IN_FLASH 1 /* Environment is in Nor Flash */
#define CFG_ENV_IS_IN_NAND 1 /* Environment is in Nand Flash */
#define CFG_ENV_SIZE  0x10000 /* Total Size of Environment Sector */
#define CFG_ENV_OFFSET  0X20000
意思是saveenv时将命令保存到nandflash，而不是默认的Nor flash
保存环境变量成功LOG如下:
ARMSYS2410 nand# saveenv
Saving Environment to NAND...
Erasing Nand...Writing to Nand... done

支持Nand Boot的uboot补丁：

文件:	u-boot-1.1.4-nandboot-patch.tar.gz
大小:	4KB
下载:	下载

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