S3C6410 之裸机程序烧写

时间：2022-06-11 12:24:09

S3C6410 之裸机程序烧写

学习ARM时，看到三星ARM11 的官方手册上写道：S3C6410具备一个内部SRAM的缓冲器，叫做“STEPPINGSTONE”，支持NAND FLASH的系统引导。当系统启动时，NAND FLASH存储器的前4KB将自动被载入到“SETPPINGSTONE”中，然后系统自动执行这些载入的引导代码。（默认的话该存储区应该被映射到地址空间0处）。

于是一直就想写个裸机程序，长度不超过4KB，存放在NAND FLASH的最开始，这样每次系统上电从NAND FLASH启动时，都会把这段代码拷贝到被映射到地址0x0 处的“STEPPINGSTONE”处。这个应该是bootloader 的雏形吧，一上电就执行的程序。可是在裸机环境下一直找不到烧写NAND FLASH的方法。买了个JLink，貌似在Windows 下据说不能烧写NAND FLASH，尚未验证。网上大部分方法都是针对Uboot 烧写内存，通过USB或者串口，网络。没有看到写道NAND FLASH的方法。没办法，只能凑活着写道内存中，先看看自己的程序是不是写对了。突然有一天，翻翻韦东山老师的书：《嵌入式Linux应用开发完全手册》上一张，降到Uboot中怎么从内存烧写东西到NAND FLASH中去。突然灵机一动，可以将程序先烧到内存中，在从内存中烧到NAND FLASH中去。最后，NAND FLASH中的Bootloader (Uboot)会被覆盖掉，上电就会自动运行自己的裸机程序，而非Bootloader。

想法有了，就去实现下：为此写了个小程序，来验证下。改程序的思路是：四个按键对应四个LED，按键按下，LED亮；松开LED灭。

三个程序如下：

S3C6410 之裸机程序烧写key.cS3C6410 之裸机程序烧写
 1 #define KEYCON  (*(volatile unsigned long *)0x7F008830)
 2 #define KEYDAT  (*(volatile unsigned long *)0x7F008834)
 3 
 4 /* 设置Key0 - Key4 为输入状态*/
 5 void KeyConfigure()
 6 {
 7         KEYCON = 0x0;
 8 }
 9 
10 /*只是最简单的查询按键状态，没有消抖功能，毕竟只是验证用*/
11 int KeyStatus()
12 {
13         return KEYDAT;
14 }
S3C6410 之裸机程序烧写S3C6410 之裸机程序烧写led.cS3C6410 之裸机程序烧写
extern int KeyStatus();
extern void KeyConfigure();

#define LEDCON  (*(unsigned long int *)0x7F008820)
#define LEDDAT  (*(unsigned long int *)0x7F008824)

int main(void)
{
        LEDCON = 0x1111; //GPM低四位全部输出
        KeyConfigure();

while (1)
        {
                LEDDAT = KeyStatus() & 0xf; //
        }
}
S3C6410 之裸机程序烧写S3C6410 之裸机程序烧写start.sS3C6410 之裸机程序烧写
 1 .global _start
 2 
 3 _start:
 4 
 5         /*设置协处理器*/
 6         ldr r0, =0x70000000
 7         orr r0, r0, #0x13
 8         mcr p15, 0, r0, c15, c2, 4
 9 
10         /* 关闭看门狗定时器 */
11         ldr             r0, =0x7E004000
12         ldr             r1, =0x0
13         str             r1, [r0]
14 
15         ldr             sp, = 8*1024
16         bl main
17 
18 halt:
19         b halt
S3C6410 之裸机程序烧写S3C6410 之裸机程序烧写MakefileS3C6410 之裸机程序烧写
 1 CC = arm-linux-gcc
 2 LD = arm-linux-ld
 3 OBJDUMP = arm-linux-objdump
 4 OBJCOPY = arm-linux-objcopy
 5 
 6 OBJ     = start.o key.o led.o
 7 
 8 led.bin : led.elf
 9         $(OBJCOPY) -O binary led.elf led.bin
10         $(OBJDUMP) -d led.elf > led.dis
11         cp led.bin ~/nfs_root/ 
12 ##### cp 命令的意思是我把 NFS 文件系统放在了家目录下的nfs_root 里面
13 
14 led.elf : $(OBJ)
15         $(LD) -o led.elf -Ttext 0x0 $(OBJ)
16 
17 led.o : led.c
18         $(CC) -fno-stack-protector -c -o $@ $<
19 
20 key.o : key.c
21         $(CC) -fno-stack-protector -c -o $@ $<
22 
23 start.o : start.s
24         $(CC) -fno-stack-protector -c -o $@ $<
25 
26 
27 clean :
28         rm $(OBJ) led.elf led.bin led.dis
S3C6410 之裸机程序烧写

根据上述四个文件，make 即可生成索要烧写的纯二进制文件 led.bin

啰嗦下，之所以使用NFS文件系统通过Uboot和网络烧写二进制文件到内存，而非通过传统的USB烧写，是应为我xxx在64bit的win7 中装不上DNW的USB驱动，穿不了文件。不要问我为什么不用兼容性更好的XP。我是4G的内存，XP只能3G左右的内存，32bit的Win7估计也就3.5G的内存，老子总不能让浪费4G的内存不用吧？再说了，微软不是要放弃XP吗？懒得折腾换到XP了，所以只好用网络烧写了（PS：懒得吐槽windows了）。

至于怎么在Linux主机上开启NFS系统，详见上述韦东山老师的书。（PS：大家不要被我的开发环境给搞晕了，一会Win7一会儿linux的。我主要是在ubuntu上用ARM-linux* 那一套开发的，用的Ubuntu开发环境是在Win7上 用ssh  远程登录操控的，这样一个Ubuntu 主机可以多用户操作，是在是很方便。只是用了下Win7的串口跟开发板相连，应为Ubuntu主机离我很远。所以只能通过交换机 + Ubuntu 主机 + Win7 主机 + 开发板架构了。之所以不用虚拟机，感觉速度太慢，受不了。）

闲话少说：开发板烧写过Uboot 后，上电停留在Uboot状态，退出到命令行输入方式，设置Uboot的网络参数，来和Ubuntu主机通过NFS文件系统烧写程序。

S3C6410 之裸机程序烧写Uboot设置网络参数S3C6410 之裸机程序烧写
 1 printenv : 
 2    bootdelay=1
 3    baudrate=115200
 4    ethaddr=00:40:5c:26:0a:5b
 5    ipaddr=192.168.2.111
 6   serverip=192.168.2.100
 7   gatewayip=192.168.2.1
 8   netmask=255.255.255.0
 9   stdin=serial
10   stdout=serial
11   stderr=serial
12 
13 上述打印的网络参数中，只有 ipaddr , serverip, gatewayip, netmask 需要设置。我的Ubuntu 主机IP地址为 10.11.52.249， 子网掩码为 255。255.0.0，网关为10.11.52.1
14 所以可以设置开发板的IP地址为 10.11.52.248， 子网掩码和网关筒主机即可。
15 用 setenv name value 命令即可
16 setenv ipaddr 10.11.52.248
17 setenv serverip 10.11.52.249
18 setenv gateway 10.11.52.1
19 setenv netmask 255.255.0.0
20 然后保存：saveenv 即可
S3C6410 之裸机程序烧写

然后即可将上面生成的led.bin 烧写到内存中去。

S3C6410 之裸机程序烧写通过NFS文件系统烧写二进制文件到ARM内存中
nfs 0x50000000 10.11.52.249:/home/cat/nfs_root/led.bin
@用法解析
nfs 内存地址 nfs网络文件地址

烧写完后，即可通过uboot 的nand 命令将0x50000000的内存内容烧写到Nand FLASH中去

S3C6410 之裸机程序烧写
 1 @ 擦除NANDFLASH
 2 nand erase   0x0      0x200000
 3 命令   擦除   nand偏移   擦除长度
 4 
 5 @ 写NANDFLASH 
 6 nand write     0x50000000 0x0            0x20000000
 7 命令   写          内存地址     nand 偏移       写长度
 8 
 9 @ 读NANDFLASH 到终端，可以跟反汇编文件对比是否正确
10 nand   dump        0x0
11 命令       读       从该offset的一个扇区的内容
S3C6410 之裸机程序烧写

然后上电，设置开发板从Nand FLASH启动，即可看到上电不会执行Uboot（被裸机程序覆盖掉了），而是直接执行裸机程序了。

注：

　　

（1）start.s 中设置协处理器的原因是ARM11的采用的架构是arm1136jzf-s把memory和Peripheral接口分开了，你需要在初始化时告诉cpu，
    哪些地址范围是属于Peripheral的，否则它就当memory访问，当然就访问不到属于Peripheral 区间的IO口寄存器。
    可以通过ARM11的协处理器cp15来告诉CPU外设寄存器的地址，在ARM11芯片架构手册上可以看到怎样实现该操作：


  CRn Op1 CRm Op2


   c15    0    c2     0 Data Memory Remap R/W 0x01C97CC8 page 3-162
                        1 Instruction Memory Remap R/W 0x01C97CC8 page 3-162
                        2 DMA Memory Remap R/W 0x01C97CC8 page 3-162
                        4 Peripheral Port Memory Remap R/W 0x00000000 page 3-162


      如果不设置的话，在Uboot下烧写到内存中运行没问题，因为Uboot已经替你设置好了，但是烧写到NAND FLASH中去的话会出现问题，因为没有Uboot替你设置这些东西。
（2）  烧写NAND FLASH时一定要先擦除再烧写，因为nand由于结构的特殊性，只能先充电，再放电，不能直接对每一位置高置低。
      因此规定，进行nand写入操作前，必须对nand进行擦除操作。擦除就是充电，对每一位置高，写入0xFF，而写入动作就是对特定位进行放电的操作了，这样才能得到正确的数据
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