S3C2440的U-Boot移植

按照视频教程，直接使用老大（韦东山老师）提供的补丁文件，直接对下载的u-boot源码打补丁，然后make 100ask24x0_config，就可以编译成功，编译下载就可以在开发板Jz2440上实现U-Boot的各种功能。

但是要真正自己学会u-boot的移植，能独立修改u-boot源码，移植到另一款开发板上，还是要好好研究移植过程的。

在学习的过程中，想不使用补丁文件，自己通过修改将u-boot移植到Jz2440开发板上，按照《嵌入式Linux应用开发完全手册》操作后，发现还是存在问题，所以研究了一下，最终实现将U-Boot移植到Jz2440上，到了串口打印输出这一步，暂未实现网卡支持等高级功能。现将笔记整理如下。

一、移植环境

1.u-boot版本1.1.6

2.开发板Jz2440（ARM9 S3C2440

NAND K9F2G08

SDRAM K4S561632 * 2）

3.Linux: ubuntu 9.10

二、U-Boot移植概况

因为只是为了实验，为了方便的讲述这个过程，解压u-boot后，直接基于smdk2410修改，失败了删除再解压，所以修改文件直接在smdk2410文件夹下修改。如果使用其他开发板，请按照书中做法，新建开发板相关文件夹，这样比较规范。

没有特别说明，当前文件夹为u-boot-1.1.6根目录。

需要修改的文件及其路径：

文件	路径
start.S	cpu/arm920t/start.S
lowlevel_init.S	board/smdk2410/lowlevel_init.S
smdk2410.c	board/smdk2410/smdk2410.c
speed.c	cpu/arm920t/s3c24x0/speed.c
增加boot_init.c	board/smdk2410/boot_init.c board/smdk2410/Makefile
s3c24x0.h	include/s3c24x0.h

各文件的作用说明：

start.S：u-boot启动执行的第一个汇编文件。修改完成堆栈初始化、时钟初始化、SDRAM初始化（只是跳转，具体实现在lowlevel_init.S中）、拷贝代码到SDRAM中。

lowlevel_init.S：初始化Jz2440板上SDRAM。

smdk2410.c：
最主要函数board_init()，初始化时钟MPLL、UPLL、FCLK、HCLk、PCLK、GPIO。

Speed.c：
实现get_PCLK、get_PCLK、get_HCLK、get_PLLCLK等时钟函数，关系到UART等外设。

boot_init.c：
实现start.S中调用的的两个C函数clock_init（初始化时钟）、CopyCode2Ram（实现从NAND FLASH拷贝代码到SDRAM）

s3c24x0.h：
各种结构体的定义。我们需要针对Jz2440开发板增加NAND FLASH的结构体、在S3C24X0_CLOCK_POWER结构体中增加一个成员CAMDIVN。增加一个宏isS3C2410，用于U-Boot自动识别是s3c2410还是s3c2440。

三、U-Boot移植操作

我们先根据书上的指导，完成部分操作，然后根据开发板的实际情况（只有NAND，没有Nor FLASH）进行调整，最后针对遇到的问题，各个击破，从而解决问题。

1.引经据典
韦东山老师编著的《嵌入式Linux应用开发完全手册》是一部内容详实、通俗明了、非常适合自学的一本书。下面就根据书中提示，开始我们的移植工作。
（1）修改SDRAM的配置
参考《嵌入式Linux应用开发完全手册》第十五章15.2.5节，修改SDRAM的配置，主要修改lowlevel_init.S（路径：board/smdk2410/lowlevel_init.S）中 REFCNT寄存器的值。将
#define REFCNT 1113
改为
#define REFCNT 0x4f4
至于为什么这样修改，请参考《嵌入式Linux应用开发完全手册》，里面讲的很透彻。

（2）增加对S3C2440的支持
由于S3C2440与S3C2410的MPLL与UPLL计算公式不一样，FCLK、HCLK、和PCLK的分频设置也不一样，所以需要修改smdk2410.c
（路径：board/smdk2410/smdk2410.c）中board_init()函数。由于代码太多，再次就不一一贴代码了，请参阅《嵌入式Linux应用开发完全手册》P266页的代码，完全一样。

（3）修改系统获取时钟的函数
最后一步：获取系统时钟的函数需要针对S3C2410、S3C2440的不同进行修改。
在后面设置串口波特率时需要获取系统时钟，如果此处没有设置，可能U-Boot启动后串口无输出或工作不正常。所以需要修改speed.c
（路径：cpu/arm920t/s3c24x0/speed.c）中的get_PLLCLK()、get_HCLK()、get_PCLK()这三个函数。代码太多，请参阅《嵌入式Linux应用开发完全手册》P269—P272页，与其一样即可。

按照书上提示，完成以上三步，编译下载U-Boot就能看见串口有输出。我照着做了，可是很不幸，没有输出。不过没有关系，聪明的读者一眼就能发现问题，书上移植前提是代码在Nor FLASH上，而Jz2440开发板只有NAND FLASH，没有Nor FLASH，也就是说代码是存在NAND FLASH上的，怎么办？请看下一小节。

2.系统调整
（1）增加NAND支持
既然只有NAND FLASH，也就是说U-Boot存在于NAND FLASH上，在U-Boot启动的过程中，需要将U-Boot从NAND FLASH拷贝到已经初始化了的SDRAM中去运行，我们就额外增加一个文件boot_init.c实现读NAND FLASH的功能。文件boot_init.c是韦东山老师为Jz2440编写，主要根据NAND FLASH型号，实现了CopyCode2Ram（）函数，将NAND FLASH上数据复制到SDRAM中。
我们需要做的是，获取boot_init.c文件，放在board/smdk2410/boot_init.c处，并修改该目录下的Makefile（board/smdk2410/Makefile）。
COBJS := smdk2410.o flash.o
改为
COBJS := smdk2410.o boot_init.o flash.o
然后在start.S（路径：cpu/arm920t/start.S）中修改，以调用CopyCode2Ram（）函数，实现代码拷贝。
修改前:
relocate:
adr r0, _start
ldr r1, _TEXT_BASE
cmp r0, r1
beq stack_setup

ldr r2, _armboot_start
ldr r3, _bss_start
sub r2, r3, r2
add r2, r0, r2

copy_loop:
ldmia r0!, {r3-r10}
stmia r1!, {r3-r10}
cmp r0, r2
ble copy_loop
修改后：
relocate:
adr r0, _start
ldr r1, _TEXT_BASE
cmp r0, r1
beq stack_setup

ldr r2, _armboot_start
ldr r3, _bss_start
sub r2, r3, r2
bl CopyCode2Ram
#if 0
add r2, r0, r2

copy_loop:
ldmia r0!, {r3-r10}
stmia r1!, {r3-r10}
cmp r0, r2
ble copy_loop
#endif其中红色部分为添加的代码，蓝色部分为注释掉的代码。

(2)修改启动时钟初始化
在smdk2410的U-Boot启动代码中，第一阶段，start.S中将系统时钟初始化为120MHz，对于Jz2440，我们需要将时钟初始化为100MHz。
初始化函数clock_init（）存放于boot_init.c中（board/smdk2410/boot_init.c）。在启动代码中我们调用clock_init（）函数即可。在start.S（路径：cpu/arm920t/start.S）中，我们修改如下：
#if 0

ldr r0, =CLKDIVN
mov r1, #3
str r1, [r0]
#endif
#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
bl clock_init
#endif

绿色为预编译注释掉的代码（也就是smdk2410中将时钟设置为120MHz），蓝色是在其后增加的代码，用于调用clock_init（）函数，初始化系统时钟。

四、疑难杂症
现在，按照书《嵌入式Linux应用开发完全手册》讲述的操作已经完成，也添加了从NAND FLASH启动的代码，想想应该是可以了，我们编译试试看。
（1）初步编译
首先配置u-boot。在u-boot-1.1.6根目录（u-boot-1.1.6#）输入命令make smdk2410_config，回车运行。出现提示：
Configuring for smdk2410 board...
表示配置完成。
然后编译，输入make命令，回车，开始编译。
出现了一堆错误：
boot_init.c: In function `s3c2440_wait_idle':
boot_init.c:133: error: `S3C2440_NAND' undeclared (first use in this function)
…
boot_init.c:221: error: `isS3C2410' undeclared (first use in this function)
…
make[1]: *** [boot_init.o] Error 1
make[1]: Leaving directory `/home/book/workspace/U-Boot/Jz_u-boot-1.1.6/board/smdk2410'
make: *** [board/smdk2410/libsmdk2410.a] Error 2

看来还是不行，还有很多问题要解决，下面就根据各种错误进行修改。

（2）S3C2440_NAND未定义
经过仔细分析，发现一个文件s3c24x0.h （路径：include/s3c24x0.h）中有类似的定义S3C2410_NAND：

typedef struct {
S3C24X0_REG32 NFCONF;
S3C24X0_REG32 NFCMD;
S3C24X0_REG32 NFADDR;
S3C24X0_REG32 NFDATA;
S3C24X0_REG32 NFSTAT;
S3C24X0_REG32 NFECC;
} S3C2410_NAND;
我们就仿照其定义S3C2440_NAND，在文件s3c24x0.h （路径：include/s3c24x0.h）中增加如下代码：
typedef struct {
S3C24X0_REG32 NFCONF;
S3C24X0_REG32 NFCONT;
S3C24X0_REG32 NFCMD;
S3C24X0_REG32 NFADDR;
S3C24X0_REG32 NFDATA;
S3C24X0_REG32 NFMECCD0;
S3C24X0_REG32 NFMECCD1;
S3C24X0_REG32 NFSECCD;
S3C24X0_REG32 NFSTAT;
S3C24X0_REG32 NFESTAT0;
S3C24X0_REG32 NFESTAT1;
S3C24X0_REG32 NFMECC0;
S3C24X0_REG32 NFMECC1;
S3C24X0_REG32 NFSECC;
S3C24X0_REG32 NFSBLK;
S3C24X0_REG32 NFEBLK;
} S3C2440_NAND;

然后再次make编译，看看还有什么错误。
提示：
boot_init.c: In function `nand_reset':
boot_init.c:221: error: `isS3C2410' undeclared (first use in this function)
boot_init.c:221: error: (Each undeclared identifier is reported only once
boot_init.c:221: error: for each function it appears in.)
……
make[1]: *** [boot_init.o] Error 1
make[1]: Leaving directory `/home/book/workspace/U-Boot/Jz_u-boot-1.1.6/board/smdk2410'
make: *** [board/smdk2410/libsmdk2410.a] Error 2
原来是isS3C2410未定义

（3）isS3C2410未定义
还是在文件s3c24x0.h （路径：include/s3c24x0.h）中，在其末尾增加两行宏定义，用于自动识别cpu是s3c2410还是s3c2440：
#define rGSTATUS1 (*(volatile unsigned *)0x560000B0)
#define isS3C2410 ((rGSTATUS1 & 0xffff0000) == 0x32410000)
添加完毕，再次make编译。出现错误：
speed.c: In function `get_HCLK':
speed.c:123: error: structure has no member named `CAMDIVN'
speed.c: In function `get_PCLK':
speed.c:171: error: structure has no member named `CAMDIVN'
make[1]: *** [speed.o] Error 1
make[1]: Leaving directory `/home/book/workspace/U-Boot/Jz_u-boot-1.1.6/cpu/arm920t/s3c24x0'
make: *** [cpu/arm920t/s3c24x0/libs3c24x0.a] Error 2
提示成员CAMDIVN未定义。

（4）CAMDIVN未定义
根据提示找到其结构体，发现是s3c2440中引入了一个寄存器CAMDIVN ，s3c2410中没有，所以S3C24X0_CLOCK_POWER中未定义。我们自己加上即可。
修改前：
typedef struct {
S3C24X0_REG32 LOCKTIME;
S3C24X0_REG32 MPLLCON;
S3C24X0_REG32 UPLLCON;
S3C24X0_REG32 CLKCON;
S3C24X0_REG32 CLKSLOW;
S3C24X0_REG32 CLKDIVN;
} S3C24X0_CLOCK_POWER;
修改后
typedef struct {
S3C24X0_REG32 LOCKTIME;
S3C24X0_REG32 MPLLCON;
S3C24X0_REG32 UPLLCON;
S3C24X0_REG32 CLKCON;
S3C24X0_REG32 CLKSLOW;
S3C24X0_REG32 CLKDIVN;
S3C24X0_REG32 CAMDIVN;}
S3C24X0_CLOCK_POWER;
红色就是我们自己添加的成员CAMDIVN。
然后再次make。提示：
arm-linux-objcopy --gap-fill=0xff -O srec u-boot u-boot.srec
arm-linux-objcopy --gap-fill=0xff -O binary u-boot u-boot.bin
编译成功！ S3C2440的U-Boot移植
然后使用oflash下载到Jz2440开发板。连接好开发板与PC串口，打开串口工具（波特率：115200 8N1），重启开发板，观察串口输出。
串口没有输出！！！
看来还是存在问题，纠结啊！

（5）串口无输出
仔细分析串口文件serial.c（cpu/arm920t/s3c24x0/serial.c）发现没有问题，时钟初始化也没有问题，百思不得其解！
后来从头开始分析，从start.S（路径：cpu/arm920t/start.S）开始，分析u-boot第一阶段启动流程，U-Boot第一阶段启动流程如图1 所示。

S3C2440的U-Boot移植

流程图1.jpg(50.96 K)

2012-3-2 22:22:38

图1 U-Boot第一阶段启动流程
通过分析，很快就发现了问题所在，在跳转到时钟初始化C函数之前没有设置堆栈！
由于时钟初始化调用的是C函数clock_init（），根据韦东山老师视频讲解，调用C语言函数之前一定要先设置堆栈！所以调用时钟初始化函数clock_init（）一定要先设置堆栈。
知道了错误所在之处，改起来就方便了，将堆栈初始化的汇编代码调整一下位置，整体移到clock_init（）函数之前就行了。
调整后的代码如下：

stack_setup:
ldr r0, _TEXT_BASE
sub r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN
sub r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE
#ifdef CONFIG_USE_IRQ
sub r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)
#endif
sub sp, r0, #12
#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
bl clock_init
#endif
红色部分为堆栈初始化代码，蓝色部分为时钟初始化代码。调整后的启动流程图如图2所示。

S3C2440的U-Boot移植

流程图2.jpg(49.76 K)

2012-3-2 22:22:38

图2 调整后的U-Boot启动流程
编译烧写，串口终于有输出了！ S3C2440的U-Boot移植
U-Boot 1.1.6 (Mar 2 2012 - 16:53:23)
DRAM: 64 MB
Flash: 512 kB
*** Warning - bad CRC, using default environment
In: serial
Out: serial
Err: serial
SMDK2410 #

然后还可以更改串口提示符前缀，修改文件smdk2410.h（路径：include/configs/smdk2410.h）
#define CFG_PROMPT "SMDK2410 # "
改为
#define CFG_PROMPT "JZ2440 # "
然后编译烧写，重启开发板，提示符就变了
U-Boot 1.1.6 (Mar 2 2012 - 16:58:35)
DRAM: 64 MB
Flash: 512 kB
*** Warning - bad CRC, using default environment
In: serial
Out: serial
Err: serial
JZ2440 #
JZ2440 #
JZ2440 #

smdk2410.h（路径：include/configs/smdk2410.h）里面主要是一些配置选项，比如配置开发板MAC地址，配置开发板ip等，具体内容请参阅《嵌入式Linux应用开发完全手册》。

五、总结
学习Linux是一项非常繁杂的事情，需要了解的知识也很多，出现的问题也是千奇百怪，但是只要我们有足够的耐心，坚忍不拔的毅力，一定可以成为韦东山老师那样的高手。
出现问题，要学会自己分析，尝试自己解决，借用韦东山老师的一句话“遇到问题，自己纠结，痛苦个两三天就明白了”，通过不断的解决问题，我们才能不断积累经验，不断进步。
在这里和大家分享一下学习方法，我是先看的韦东山老师的视频，然后再看书学习的，感觉这样效果比较好。看视频学到的不仅仅是教你如何操作，还讲解了各种硬件比如LCD、NAND FLASH的各种原理，分析了U-Boot的启动流程，对自己理解非常有帮助，里面还穿插了一些遇到错误的处理办法，很值得我们学习

但是要真正自己学会u-boot的移植，能独立修改u-boot源码，移植到另一款开发板上，还是要好好研究移植过程的。

一、移植环境

1.u-boot版本1.1.6

2.开发板Jz2440（ARM9 S3C2440

NAND K9F2G08

SDRAM K4S561632 * 2）

3.Linux: ubuntu 9.10

二、U-Boot移植概况

没有特别说明，当前文件夹为u-boot-1.1.6根目录。

需要修改的文件及其路径：

文件	路径
start.S	cpu/arm920t/start.S
lowlevel_init.S	board/smdk2410/lowlevel_init.S
smdk2410.c	board/smdk2410/smdk2410.c
speed.c	cpu/arm920t/s3c24x0/speed.c
增加boot_init.c	board/smdk2410/boot_init.c board/smdk2410/Makefile
s3c24x0.h	include/s3c24x0.h

各文件的作用说明：

lowlevel_init.S：初始化Jz2440板上SDRAM。

smdk2410.c：
最主要函数board_init()，初始化时钟MPLL、UPLL、FCLK、HCLk、PCLK、GPIO。

Speed.c：
实现get_PCLK、get_PCLK、get_HCLK、get_PLLCLK等时钟函数，关系到UART等外设。

boot_init.c：
实现start.S中调用的的两个C函数clock_init（初始化时钟）、CopyCode2Ram（实现从NAND FLASH拷贝代码到SDRAM）

S3C2440的U-Boot移植

流程图1.jpg(50.96 K)

2012-3-2 22:22:38

S3C2440的U-Boot移植

流程图2.jpg(49.76 K)

2012-3-2 22:22:38

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