Mini440之uboot移植之实践NOR启动（六）

一、u-boot流程

1.1 u-boot流程图绘制

我们在前面的几篇博客中，已经对u-boot源码进行了分析。那么我们试着将我们前几节介绍的内容连起来。绘制一个u-boot启动流程图：

二、u-boot移植把步骤

既然我们想要移植u-boot，那么我们首先需要明白u-boot的启动流程。u-boot移植大概可以分为以下几个步骤：

内核级配置和初始化；
SOC级别的配置与初始化；
board_init_f；
u-boot重定位；
board_init_r;
启动内核或者处理用户命令;

2.1 内核级配置和初始化

这个主要就是在start.S文件里面那些汇编代码，主要包括：

开启SVC模式，关闭fiq,irq中断；
关闭看门狗
屏蔽所有中断；
设置系统时钟；
执行cpu_init_crit函数；

关闭关闭MMU和cache；
lowlevel_init函数；

这部分是和内核息息相关的代码，这部分根据内核的不同，配置略有区别。

2.2 SOC级别的配置与初始化

这部分的内容是比较多的，而且可以说贯穿整个u-boot，但基本上必要的都集中在lowlevel_init，其它的就取决于你是否要在u-boot阶段使用某些硬件资源了。

比如网卡是在board_init_r里面，已经是靠后的位置了，有些板子甚至可能都不会在u-boot阶段使用网络，自然也就不需要初始化。

这部分是移植过程中修改较多的地方，而且基本上都是使用汇编编码，只要这部分搞定了，那u-boot基本就可以成功启动了。

2.3 board_init_f

这个阶段主要是对u-boot之后重定位进行内存的规划，虽然执行的子函数多，但都不复杂。移植内容少。

2.4 u-boot重定位

这部分代码基本不需要改。

2.5 board_init_r

这个阶段干的事主要就是准备终端，初始化需要用到的硬件资源，如果使用新的驱动模型的话，还要像kernel一样将硬件进行抽象。这个根据自己的需求，用了什么就要改什么。

2.6 启动内核或者处理用户命令

u-boot最大的使命就是启动内核，所以这部分也是核心的内容。board_init_r最后会调用run_main_loop进入一个循环，要么就是直接去启动内核，要么就是进入终端处理用户命令和用户交互。也可以说不用改，差不多已经是纯软件干的事了。

三、添加单板

由于u-boot-2016.05支持S3C2410开发板，所以我们可以直接将S3C2410的单板相关文件都复制为S3C2440的。

3.1 在board中创建单板目录(board/samsung/smdk2440)

cd board/samsung/
cp smdk2410 -r smdk2440

进入smdk2440路径：

修改文件Kconfig：

if TARGET_SMDK2440

config SYS_BOARD
        default "smdk2440"

config SYS_VENDOR
        default "samsung"

config SYS_SOC
        default "s3c24x0"

config SYS_CONFIG_NAME
        default "smdk2440"

endif

修改MAINTAINERS文件：

SMDK2440 BOARD
M:      David Müller <d.mueller@elsoft.ch>
S:      Maintained
F:      board/samsung/smdk2440/
F:      include/configs/smdk2440.h
F:      configs/smdk2440_defconfig

从这里可以看到，后面我们还需要创建include/configs/smdk2440.h、configs/smdk2440_defconfig。

修改Makefile文件：

#
# (C) Copyright 2000-2006
# Wolfgang Denk, DENX Software Engineering, wd@denx.de.
#
# SPDX-License-Identifier:      GPL-2.0+
#

obj-y   := smdk2440.o
obj-y   += lowlevel_init.o

smdk2410.c改名为smdk2440.c

mv smdk2410.c smdk2440.c

3.2 创建单板相关头文件(include/configs/smdk2440.h)

同样，我们将include/configs/目录下的smdk2410.h文件复制为smdk2440.h:

cd include/configs
cp smdk2410.h smdk2440.h

这个文件很重要，这里主要用来配置编译u-boot时是否启用某些功能，比如网卡，LCD等，如果定义了，那么将会编译相关模块的代码。

修改smdk2440.h中字符串2410->2440:

#define CONFIG_S3C2440          /* specifically a SAMSUNG S3C2440 SoC */
#define CONFIG_SMDK2440         /* on a SAMSUNG SMDK2440 Board */

/*
 * NAND configuration
 */
#ifdef CONFIG_CMD_NAND
#define CONFIG_NAND_S3C2440
#define CONFIG_SYS_S3C2440_NAND_HWECC
#define CONFIG_SYS_MAX_NAND_DEVICE      1
#define CONFIG_SYS_NAND_BASE            0x4E000000
#endif

3.3 创建defconfig文件

在执行make smdk2440_defconfig，依赖于configs/smdk2440_defconfig文件，所以我们也将smdk2410_defconfig复制过来：

cd configs
cp smdk2410_defconfig smdk2440_defconfig

修改smdk2440_defconfig：

CONFIG_ARM=y
CONFIG_TARGET_SMDK2440=y
CONFIG_HUSH_PARSER=y
CONFIG_SYS_PROMPT="SMDK2440 # "
CONFIG_CMD_USB=y
# CONFIG_CMD_SETEXPR is not set
CONFIG_CMD_DHCP=y
CONFIG_CMD_PING=y
CONFIG_CMD_CACHE=y
CONFIG_CMD_EXT2=y
CONFIG_CMD_FAT=y

3.4 修改arch/arm/Kconfig文件

vim arch/arm/Kconfig

添加以下内容：

config TARGET_SMDK2440
    bool "Support smdk2440"
    select CPU_ARM920T

source "board/samsung/smdk2440/Kconfig"

3.5 尝试配置并编译

在做完上述步骤的时候，我们就完成了S3C2440单板的添加，虽然都是复制S3C2410的，但我们只要在S3C2410的配置文件基础上进行修改即可。

make smdk2440_config
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux- V=1

第一步可以编译成功，第二步会编译失败，主要是因为我们在include/configs/smdk2440.h中配置了NAND，但是我们没有移植相关代码。

四、内核级配置和初始化(arch/arm/cpu/arm920t/start.S)

我们首先来分析arch/arm/cpu/arm920t/start.S文件，看看有没有需要修改的地方。

我们需要修改的第一处就是时钟系统设置。初始化系统时钟 FCLK = 400MHz,HCLK = 100MHz, PCLK = 50MHz, UPLL=48MHz 。

#ifdef CONFIG_S3C24X0
        /* turn off the watchdog */

# if defined(CONFIG_S3C2400)
#  define pWTCON        0x15300000
#  define INTMSK        0x14400008      /* Interrupt-Controller base addresses */
#  define CLKDIVN       0x14800014      /* clock divisor register */
#else
#  define pWTCON        0x53000000
#  define INTMSK        0x4A000008      /* Interrupt-Controller base addresses */
#  define INTSUBMSK     0x4A00001C
/*  初始化系统时钟 FCLK = 400MHz,HCLK = 100MHz, PCLK = 50MHz, UPLL=48MHz  */
#  define LOCKTIME      0x4c000000
#  define MPLLCON       0x4c000004
#  define UPLLCON       0x4c000008
#  define CLKDIVN       0x4c000014
#  define M_MDIV        92       /* Fin=12M  UPLL=400M  */
#  define M_PDIV        1
#  define M_SDIV        1
#  define U_MDIV        56        /* Fin=12M  UPLL=48M  */
#  define U_PDIV        2
#  define U_SDIV        2
#  define DIVN_UPLL     0         /* FCLK:HCLK:PCLK=1:4:8 */
#  define HDIVN         2
#  define PDIVN         1
# endif

        ldr     r0, =pWTCON
        mov     r1, #0x0
        str     r1, [r0]

        /*
         * mask all IRQs by setting all bits in the INTMR - default
         */
        mov     r1, #0xffffffff
        ldr     r0, =INTMSK
        str     r1, [r0]
# if defined(CONFIG_S3C2410)
        ldr     r1, =0x3ff
        ldr     r0, =INTSUBMSK
        str     r1, [r0]
# endif

        /* 设置Lock Time  */
        ldr     r0, =LOCKTIME
        ldr     r1, =0xffffffff
        str     r1, [r0]

        /* 设置分频系数 */
        ldr     r0, =CLKDIVN
        ldr     r1, =((DIVN_UPLL<<3) | HDIVN <<1 | PDIVN)
        str     r1, [r0]

        /* CPU改为异步总线模式 */
        mrc      p15,0,r1,c1,c0,0
        orr      r1, r1,#0xC0000000
        mcr      p15,0,r1,c1,c0,0

        /* 设置UPLL */
        ldr      r0, =UPLLCON
        ldr      r1, =((U_MDIV<<12) | (U_PDIV<<4) | U_SDIV)
        str      r1, [r0]

        nop
        nop
        nop
        nop
        nop
        nop
        nop

        /* 设置MPLL */
        ldr     r0, =MPLLCON
        ldr     r1, =((M_MDIV << 12) | (M_PDIV << 4) | M_SDIV)
        str     r1, [r0]

#endif  /* CONFIG_S3C24X0 */

五、SOC级别的配置与初始化(board/samsung/smdk2440/lowlevel_init.S)

在lowlevel_init.S文件中主要包含初始化SDRAM的代码。SDRAM的初始化取决于我们外接的SDRAM芯片。

以Mini2440开发板为例：将两片32MB，16位宽SDRAM内存（型号HY57V561620FTP）焊接在Bank6，并联形成64M，32位内存。因此这里我们主要关注Bandk6相关的配置。

我们将源代码中的配置和Mini2440裸机开发之存储器控制器中的代码做个对比，我们需要修改以下几处：

#define REFCNT            1269     /* period=7.8125us, HCLK=60Mhz, (2048+1-7.8125*100) */

更改BANKSIZE为0xB1：

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 0xB1
    .word 0x30
    .word 0x30

六、 board_init_f

既然在start.S中已经进行时钟频率设置了，那在board_init_f中就没必要进行时钟频率设置了。

其中board_early_init_f这个函数定义在board/samsung/smdk2440/smdk2440.c，在里面进行时钟频率设置，所以我们需要修改这个函数中的内容，去掉时钟频率设置。

将board_early_init_f函数修改如下：

int board_early_init_f(void)
{
        struct s3c24x0_clock_power * const clk_power =
                                        s3c24x0_get_base_clock_power();
        struct s3c24x0_gpio * const gpio = s3c24x0_get_base_gpio();

        /* to reduce PLL lock time, adjust the LOCKTIME register */
//      writel(0xFFFFFF, &clk_power->locktime);

        /* configure MPLL */
//      writel((M_MDIV << 12) + (M_PDIV << 4) + M_SDIV,
//             &clk_power->mpllcon);

        /* some delay between MPLL and UPLL */
//      pll_delay(4000);

        /* configure UPLL */
//      writel((U_M_MDIV << 12) + (U_M_PDIV << 4) + U_M_SDIV,
//             &clk_power->upllcon);

        /* some delay between MPLL and UPLL */
//      pll_delay(8000);

        /* set up the I/O ports */
        writel(0x007FFFFF, &gpio->gpacon);
        writel(0x00044555, &gpio->gpbcon);
        writel(0x000007FF, &gpio->gpbup);
        writel(0xAAAAAAAA, &gpio->gpccon);
        writel(0x0000FFFF, &gpio->gpcup);
        writel(0xAAAAAAAA, &gpio->gpdcon);
        writel(0x0000FFFF, &gpio->gpdup);
        writel(0xAAAAAAAA, &gpio->gpecon);
        writel(0x0000FFFF, &gpio->gpeup);
        writel(0x000055AA, &gpio->gpfcon);
        writel(0x000000FF, &gpio->gpfup);
        writel(0xFF95FFBA, &gpio->gpgcon);
        writel(0x0000FFFF, &gpio->gpgup);
        writel(0x002AFAAA, &gpio->gphcon);
        writel(0x000007FF, &gpio->gphup);

        return 0;
}

串口初始化函数serial_init在初始化串口0的时候，会利用get_PCLK方法(位于arch/arm/cpu/arm920t/s3c24x0/speed.c)获取PCLK时钟频率，然后计算波特率，根据实际情况判断是否需要修改该方法。

/* return HCLK frequency */
ulong get_HCLK(void)
{
        struct s3c24x0_clock_power *clk_power = s3c24x0_get_base_clock_power();
#ifdef CONFIG_S3C2440
        switch (readl(&clk_power->clkdivn) & 0x6) {
        default:
        case 0:
                return get_FCLK();
        case 2:
                return get_FCLK() / 2;
        case 4:
                return (readl(&clk_power->camdivn) & (1 << 9)) ?
                        get_FCLK() / 8 : get_FCLK() / 4;
        case 6:
                return (readl(&clk_power->camdivn) & (1 << 8)) ?
                        get_FCLK() / 6 : get_FCLK() / 3;
        }
#else
        return (readl(&clk_power->clkdivn) & 2) ? get_FCLK() / 2 : get_FCLK();
#endif
}

/* return PCLK frequency */
ulong get_PCLK(void)
{
        struct s3c24x0_clock_power *clk_power = s3c24x0_get_base_clock_power();

        return (readl(&clk_power->clkdivn) & 1) ? get_HCLK() / 2 : get_HCLK();
}

七、u-boot重定位

这一块代码我们不做修改。

八、 board_init_r

因为我们在smdk2440.h中配置了CONFIG_CMD_NAND，因此我们需要修改nand初始化相关的代码。

复制drivers/mtd/nand/s3c2410_nand.c->drivers/mtd/nand/s3c2440_nand.c。

cd  drivers/mtd/nand
cp  s3c2410_nand.c s3c2440_nand.c

修改s3c2440_nand.c，将代码中的2410->2440。

修改drivers/mtd/nand/Makefile，添加如下代码：

obj-$(CONFIG_NAND_S3C2440) += s3c2440_nand.o

九、启动内核或者处理用户命令

这一块代码我们不做修改。

十、编译、下载到NOR FALSH

10.1 编译

make distclean
make smdk2440_config
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux- V=1

10.2 下载

(1) 打开J-Flash ARM，并进入菜单：Options–>Project settings.

(2) 主要设置CPU选项和Flash选项：

CPU :
Core --> ARM9, Little endian

Use target RAM(faster)–>Addr:0x40000000 4KB(不选很慢;从Nor flash启动时内部SRAM的地址和大小，参考S3C2440A的芯片手册)。

初始化序列(Init sequence)按下面的填，简单做了下注释。

##-------Action-----Value0------Value1

Halt
Disable MMU
Write 32bit 0x53000000 0x00000000 ; pWTCON , 看门狗定时器控制寄存器
Write 32bit 0x4A000008 0xFFFFFFFF ; INTMSK , 中断屏蔽寄存器
Write 32bit 0x4A00001C 0x000007FF ; INTSUBMSK , 针对INTMAK具体化的一个中断请求屏蔽寄存器
Write 32bit 0x53000000 0x00000000 ; pWTCON , 看门狗定时器控制寄存器 
Write 32bit 0x56000050 0x000055AA ; rGPFCON , Port F control
Write 32bit 0x4C000014 0x00000007 ; CLKDIVN , CPU时钟分频控制寄存器
Write 32bit 0x4C000000 0x00FFFFFF ; LOCKTIME , 锁时计数寄存器
Write 32bit 0x4C000004 0x00061012 ; MPLLCON , MPLL寄存器
Write 32bit 0x4C000008 0x00040042 ; UPLLCON , UPLL寄存器 
Write 32bit 0x48000000 0x22111120 ; Bus width & wait status
Write 32bit 0x48000004 0x00002F50 ; Boot ROM control
Write 32bit 0x48000008 0x00000700 ; BANK1 control
Write 32bit 0x4800000C 0x00000700 ; BANK2 control
Write 32bit 0x48000010 0x00000700 ; BANK3 control
Write 32bit 0x48000014 0x00000700 ; BANK4 control
Write 32bit 0x48000018 0x0007FFFC ; BANK5 control
Write 32bit 0x4800001C 0x00018005 ; BANK6 control
Write 32bit 0x48000020 0x00018005 ; BANK7 control
Write 32bit 0x48000024 0x008E0459 ; DRAM/SDRAM refresh
Write 32bit 0x48000028 0x00000032 ; Flexible Bank Size
Write 32bit 0x4800002C 0x00000030 ; Mode register set for SDRAM
Write 32bit 0x48000030 0x00000030 ; Mode register set for SDRAM

(3) Target->Connect，必须设为norflash启动才能检测到flash。

(4) 击File菜单的Open data File，打开想要下载的bin文件（比如uboot/supervivi/superboot等），在弹出的起始地址中输入0即可。

然后点击Target菜单中的Auto，或者直接按F7键，启动下载流程。大约几秒钟就下载完毕了。

(5) 烧写完成后，关电，取下JLINK，重新启动即可进入u-boot界面：

如果我们想打印更加详细的信息，可以在include/configs/smdk2440.h中加入如下宏，重新编译，下载运行，则可以打印更多调试相关信息：

#define DEBUG

这里信息比较多，我就不截图了：

initcall: 0005d4f4


U-Boot 2016.05 (Nov 28 2021 - 11:58:20 +0800)

initcall: 0000f1b8
U-Boot code: 00000000 -> 0007E90C  BSS: -> 000CDF70
initcall: 000003f8
CPUID: 32440001
FCLK:      400 MHz
HCLK:      100 MHz
PCLK:       50 MHz
initcall: 0000f40c
DRAM:  initcall: 000011f0
initcall: 0000f35c
Monitor len: 000CDF70
Ram size: 04000000
Ram top: 34000000
initcall: 0000ef94
initcall: 0000f160
TLB table from 33ff0000 to 33ff4000
initcall: 0000efac
initcall: 0000f114
Reserving 823k for U-Boot at: 33f22000
initcall: 0000f0e8
Reserving 4160k for malloc() at: 33b12000
initcall: 0000f310
Reserving 80 Bytes for Board Info at: 33b11fb0
initcall: 0000efb4
initcall: 0000f0b4
Reserving 168 Bytes for Global Data at: 33b11f08
initcall: 0000f03c
initcall: 0000efe8
initcall: 0000efbc
initcall: 0000f3fc
initcall: 0000f288

RAM Configuration:
Bank #0: 30000000 64 MiB

DRAM:  64 MiB
initcall: 0000f020
New Stack Pointer is: 33b11ee0
initcall: 0000f24c
initcall: 0000f1e4
Relocation Offset is: 33f22000
Relocating to 33f22000, new gd at 33b11f08, sp at 33b11ee0
initcall: 33f31488
initcall: 33f31490
initcall: 0000f674 (relocated to 33f31674)
WARNING: Caches not enabled
initcall: 0000f4a8 (relocated to 33f314a8)
initcall: 0000f4d0 (relocated to 33f314d0)
initcall: 0000f658 (relocated to 33f31658)
using memory 0x33b12000-0x33f22000 for malloc()
initcall: 0000f4d8 (relocated to 33f314d8)
initcall: 0000f464 (relocated to 33f31464)
initcall: 0000f644 (relocated to 33f31644)
initcall: 00001228 (relocated to 33f23228)
dram_bank_mmu_setup: bank: 0
initcall: 000182a0 (relocated to 33f3a2a0)
initcall: 0000f634 (relocated to 33f31634)
initcall: 0000f59c (relocated to 33f3159c)
Now running in RAM - U-Boot at: 33f22000
initcall: 0000f4e0 (relocated to 33f314e0)
initcall: 0000f5b8 (relocated to 33f315b8)
Flash: fwc addr 00000000 cmd f0 00f0 16bit x 16 bit
fwc addr 0000aaaa cmd aa 00aa 16bit x 16 bit
fwc addr 00005554 cmd 55 0055 16bit x 16 bit
fwc addr 0000aaaa cmd 90 0090 16bit x 16 bit
fwc addr 00000000 cmd f0 00f0 16bit x 16 bit
JEDEC PROBE: ID 1 2249 0
fwc addr 00000000 cmd ff 00ff 16bit x 16 bit
fwc addr 00000000 cmd 90 0090 16bit x 16 bit
fwc addr 00000000 cmd ff 00ff 16bit x 16 bit
JEDEC PROBE: ID be ea00 0
0 Bytes
initcall: 0000f580 (relocated to 33f31580)
NAND:  board_nand_init()
end of nand_init
hwcontrol(): 0xff 0x83
hwcontrol(): 0xffffffff 0x81
dev_ready
hwcontrol(): 0x90 0x83
hwcontrol(): 0x00 0x85
hwcontrol(): 0xffffffff 0x81
dev_ready
hwcontrol(): 0x90 0x83
hwcontrol(): 0x00 0x85
hwcontrol(): 0xffffffff 0x81
dev_ready
hwcontrol(): 0x90 0x83
hwcontrol(): 0x40 0x85
hwcontrol(): 0xffffffff 0x81
dev_ready
hwcontrol(): 0xffffffff 0x80
0 MiB
initcall: 0000f550 (relocated to 33f31550)
*** Warning - bad CRC, using default environment

Destroy Hash Table: 33f9b120 table = 00000000
Create Hash Table: N=75
INSERT: table 33f9b120, filled 1/79 rv 33b12238 ==> name="bootdelay" value="5"
INSERT: table 33f9b120, filled 2/79 rv 33b120f8 ==> name="baudrate" value="115200"
INSERT: table 33f9b120, filled 3/79 rv 33b120a8 ==> name="ipaddr" value="10.0.0.110"
INSERT: table 33f9b120, filled 4/79 rv 33b12260 ==> name="serverip" value="10.0.0.1"
INSERT: table 33f9b120, filled 5/79 rv 33b124f4 ==> name="netmask" value="255.255.255.0"
INSERT: free(data = 33b12008)
INSERT: done
initcall: 0000f478 (relocated to 33f31478)
initcall: 00018360 (relocated to 33f3a360)
initcall: 0000f540 (relocated to 33f31540)
initcall: 00015fb4 (relocated to 33f37fb4)
In:    serial
Out:   serial
Err:   serial
Initial value for argc=3
Final value for argc=3
Initial value for argc=3
Final value for argc=3
Initial value for argc=3
Final value for argc=3
initcall: 00000c1c (relocated to 33f22c1c)
initcall: 0000f530 (relocated to 33f31530)
initcall: 0000f510 (relocated to 33f31510)
initcall: 0000f4f4 (relocated to 33f314f4)
Net:   Initial value for argc=3
Final value for argc=3
CS8900-0
Error: CS8900-0 address not set.

initcall: 0000f4e8 (relocated to 33f314e8)
### main_loop entered: bootdelay=5

### main_loop: bootcmd="<UNDEFINED>"
SMDK2440 #