一、移植环境
二、移植步骤
本次移植的功能特点包括：
- 支持Nand Flash读写
- 支持从Nor/Nand Flash启动
- 支持CS8900或者DM9000网卡(扬创为dm9000)
- 支持Yaffs文件系统
- 支持USB下载(还未实现)
1. 了解u-boot主要的目录结构和启动流程，如下图。
u-boot的stage1代码通常放在cpu/xxxx/start.S文件中，他用汇编语言写成；
u-boot
的stage2代码通常放在lib_xxxx/board.c
文件中，他用C语言写成。
各个部分的流程图如下：
2. 建立自己的开发板项目并测试编译。
目前u-boot对很多CPU直接支持，可以查看board目录的一些子目录，如：board/samsung/目录下就是对三星一些ARM处理器的支持，有smdk2400、smdk2410和smdk6400，但没有2440，所以我们就在这里建立自己的开发板项目。
1）因2440和2410的资源差不多，主频和外设有点差别，所以我们就在board/samsung/下建立自己开发板的项目，取名叫my2440
| #tar -jxvf u-boot-2009.08.tar.bz2 //解压源码
#cd u-boot-2009.08/board/samsung/ //进入目录
#mkdir my2440 //创建my2440文件夹
|
2）因2440和2410的资源差不多，所以就以2410项目的代码作为模板，以后再修改
| #cp -rf smdk2410/* my2440/ //将2410下所有的代码复制到2440下
#cd my2440 //进入my2440目录
#mv smdk2410.c my2440.c //将my2440下的smdk2410.c改名为my2440.c
#cd ../../../ //回到u-boot根目录
#cp include/configs/smdk2410.h include/configs/my2440.h //建立2440头文件
#gedit board/samsung/my2440/Makefile //修改my2440下Makefile的编译项，如下：
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| COBJS := my2440.o flash.o //因在my2440下我们将smdk2410.c改名为my2440.c
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3）修改u-boot跟目录下的Makefile文件。查找到smdk2410_config的地方，在他下面按照smdk2410_config的格式建立my2440_config的编译选项，另外还要指定交叉编译器
| CROSS_COMPILE ?= arm-linux- //指定交叉编译器为arm-linux-gcc
smdk2410_config : unconfig //2410编译选项格式
@$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 samsung s3c24x0
my2440_config : unconfig //2440编译选项格式
@$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t my2440 samsung s3c24x0 *说明：arm ：CPU的架构(ARCH) arm920t：CPU的类型 my2440 ：对应在board目录下建立新的开发板项目的目录 samsung：新开发板项目目录的上级目录，如直接在board下建立新的开发板项目的目录，则这里就为NULL s3c24x0：CPU型号 *注意：编译选项格式的第二行要用Tab键开始，否则编译会出错 |
4）测试编译新建的my2440开发板项目
| #make my2440_config //如果出现Configuring for my2440 board...则表示设置正确
#make //编译后在根目录下会出现u-boot.bin文件，则u-boot移植的第一步就算完成了
|
到此为止，u-boot对自己的utu2440开发板还没有任何用处，以上的移植只是搭建了一个utu2440开发板u-boot的框架，要使其功能实现，还要根据utu2440开发板的具体资源情况来对u-boot源码进行修改。
3. 根据u-boot启动流程图的步骤来分析或者修改添加u-boot源码，使之适合utu2440开发板（注：修改或添加的地方都用红色表示）。
1）utu2440开发板u-boot的stage1入口点分析。
一般在嵌入式系统软件开发中，在所有源码文件编译完成之后，链接器要读取一个链接分配文件，在该文件中定义了程序的入口点，代码段、数据段等分配情况等。那么我们的utu2440开发板u-boot的这个链接文件就是cpu/arm920t/u-boot.lds，打开该文件部分代码如下：
| #gedit cpu/arm920t/u-boot.lds
|
| OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")
OUTPUT_ARCH(arm) //定义生成文件的目标平台是arm
ENTRY(_start) //定义程序的入口点是_start
SECTIONS
{
//其他一些代码段、数据段等分配
. = 0x00000000;
. = ALIGN(4);
.text :
{
cpu/arm920t/start.o (.text)
*(.text)
}
..................
..................
}
|
知道了程序的入口点是_start，那么我们就打开utu2440开发板u-boot第一个要运行的程序cpu/arm920t/start.S（即u-boot的stage1部分），查找到_start的位置如下：
| #gedit cpu/arm920t/start.S
|
| .globl _start
_start: b start_code //将程序的执行跳转到start_code处
|
从这个汇编代码可以看到程序又跳转到start_code处开始执行，那么再查找到start_code处的代码如下：
| /*
* the actual start code
*/
start_code:
/*
* set the cpu to SVC32 mode
*/
mrs r0,cpsr
bic r0,r0,#0x1f
orr r0,r0,#0xd3
msr cpsr,r0
bl coloured_LED_init //此处两行是对AT91RM9200DK开发板上的LED进行初始化的
bl red_LED_on
|
由此可以看到，start_code处才是u-boot启动代码的真正开始处。以上就是u-boot的stage1入口的过程。
2）utu2440开发板u-boot的stage1阶段的硬件设备初始化。
由于在u-boot启动代码处有两行是AT91RM9200DK的LED初始代码，但我们utu2440上的LED资源与该开发板的不一致，所以我们要删除或屏蔽该处代码，再加上utu2440的LED驱动代码（注：添加utu2440 LED功能只是用于表示u-boot运行的状态，给调试带来方便，可将该段代码放到任何你想调试的地方），代码如下：
| /*bl coloured_LED_init //这两行是AT91RM9200DK开发板的LED初始化，注释掉
bl red_LED_on*/
#if defined (CONFIG_S3C2440)//区别与其他开发板 //根据utu2440原理图可知LED分别由S3C2440的PF5、6、7、8口来控制，以下是PF端口寄存器基地址(查2440的DataSheet得知)
#define GPFCON 0x56000050 #define GPFDAT 0x56000054 #define GPFUP 0x56000058
//以下对寄存器的操作参照S3C2440的DataSheet进行操作 ldr r0, =GPFUP ldr r1, =0xFF //即：二进制11111111，关闭PF口上拉 str r1, [r0] ldr r0, =GPFCON //配置PF5、6、7、8为输出口，对应PBCON寄存器的第8-15位 ldr r1, =0x55ff//即：二进制0101010111111111 str r1, [r0] ldr r0, =GPFDAT ldr r1, =0xef //即：二进制11101111，PF4设为低电平，5、6、7为高电平 str r1, [r0] ldr r0, =0xffffff//延时 delay: sub r0,r0,#1 cmp r0,#0x0 bne delay #endif
| //此段代码使u-boot启动后，点亮开发板上的LED1，LED2、LED3、LED4不亮
|
|
在include/configs/my2440.h头文件中添加CONFIG_S3C2440宏
| #gedit include/configs/my2440.h
|
| #define CONFIG_ARM920T 1 /* This is an ARM920T Core */
#define CONFIG_S3C2410 1 /* in a SAMSUNG S3C2410 SoC */
#define CONFIG_SMDK2410 1 /* on a SAMSUNG SMDK2410 Board */
#define CONFIG_S3C2440 1 /* in a SAMSUNG S3C2440 SoC */
|
现在编译u-boot，在根目录下会生成一个u-boot.bin文件。然后我们利用jlink,通过间接烧写方法把u-boot.bin下载到RAM中运行测试(注意：我们使用jlink下载时，已经运行过init.bin，对CPU、RAM进行了初始化，所以我们在u-boot中要屏蔽掉对CPU、RAM的初始化)，如下：
/*#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT //在start.S文件中屏蔽u-boot对CPU、RAM的初始化
bl cpu_init_crit
#endif*/ #make my2440_config
#make
|
下载运行后可以看到开发板上的LED灯第一了亮了，其他三个熄灭，测试结果符合上面的要求。jlink运行结果如下：
3）在u-boot中添加对S3C2440一些寄存器的支持、添加中断禁止部分和时钟设置部分。
由于2410和2440的寄存器及地址大部分是一致的，所以这里就直接在2410的基础上再加上对2440的支持即可，代码如下：
| #gedit cpu/arm920t/start.S
|
| #if defined(CONFIG_S3C2400) || defined(CONFIG_S3C2410) || defined(CONFIG_S3C2440)
/* turn off the watchdog */
# if defined(CONFIG_S3C2400)
# define pWTCON 0x15300000
# define INTMSK 0x14400008 /* Interupt-Controller base addresses */
# define CLKDIVN 0x14800014 /* clock divisor register */
#else //下面2410和2440的寄存器地址是一致的
# define pWTCON 0x53000000
# define INTMSK 0x4A000008 /* Interupt-Controller base addresses */
# define INTSUBMSK 0x4A00001C
# define CLKDIVN 0x4C000014 /* clock divisor register */
# 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
# if defined(CONFIG_S3C2440)//添加s3c2440的中断禁止部分
ldr r1, =0x7fff //根据2440芯片手册，INTSUBMSK寄存器有15位可用
ldr r0, =INTSUBMSK
str r1, [r0]
# endif
# if defined(CONFIG_S3C2440) //添加s3c2440的时钟部分
#define MPLLCON 0x4C000004 //系统主频配置寄存器基地址 #define UPLLCON 0x4C000008 //USB时钟频率配置寄存器基地址
ldr r0, =CLKDIVN //设置分频系数FCLK:HCLK:PCLK = 1:4:8
mov r1, #5
str r1, [r0] ldr r0, =MPLLCON //设置系统主频为405MHz ldr r1, =0x7F021 //这个值参考芯片手册“PLL VALUE SELECTION TABLE”部分 str r1, [r0] ldr r0, =UPLLCON //设置USB时钟频率为48MHz ldr r1, =0x38022 //这个值参考芯片手册“PLL VALUE SELECTION TABLE”部分 str r1, [r0] # else //其他开发板的时钟部分，这里就不用管了，我们现在是做2440的 /* FCLK:HCLK:PCLK = 1:2:4 */
/* default FCLK is 120 MHz ! */ ldr r0, =CLKDIVN
mov r1, #3
str r1, [r0] # endif
#endif /* CONFIG_S3C2400 || CONFIG_S3C2410 || CONFIG_S3C2440 */
|
S3C2440的时钟部分除了在start.S中添加外，还要分别在board/samsung/my2440/my2440.c和cpu/arm920t/s3c24x0/speed.c中修改或添加部分代码，如下：
| #gedit board/samsung/my2440/my2440.c //设置主频和USB时钟频率参数与start.S中的一致
|
| #define FCLK_SPEED 2 //设置默认等于2，即下面红色代码部分有效
#if FCLK_SPEED==0 /* Fout = 203MHz, Fin = 12MHz for Audio */
#define M_MDIV 0xC3
#define M_PDIV 0x4
#define M_SDIV 0x1
#elif FCLK_SPEED==1 /* Fout = 202.8MHz */
#define M_MDIV 0xA1
#define M_PDIV 0x3
#define M_SDIV 0x1
#elif FCLK_SPEED==2 /* Fout = 405MHz */
#define M_MDIV 0x7F //这三个值根据S3C2440芯片手册“PLL VALUE SELECTION TABLE”部分进行设置
#define M_PDIV 0x2
#define M_SDIV 0x1
#endif
#define USB_CLOCK 2 //设置默认等于2，即下面红色代码部分有效
#if USB_CLOCK==0
#define U_M_MDIV 0xA1
#define U_M_PDIV 0x3
#define U_M_SDIV 0x1
#elif USB_CLOCK==1
#define U_M_MDIV 0x48
#define U_M_PDIV 0x3
#define U_M_SDIV 0x2
#elif USB_CLOCK==2 /* Fout = 48MHz */
#define U_M_MDIV 0x38 //这三个值根据S3C2440芯片手册“PLL VALUE SELECTION TABLE”部分进行设置
#define U_M_PDIV 0x2
#define U_M_SDIV 0x2
#endif
|
| #gedit cpu/arm920t/s3c24x0/speed.c //根据设置的分频系数FCLK:HCLK:PCLK = 1:4:8修改获取时钟频率的函数
|
| static ulong get_PLLCLK(int pllreg)
{
S3C24X0_CLOCK_POWER * const clk_power = S3C24X0_GetBase_CLOCK_POWER();
ulong r, m, p, s;
if (pllreg == MPLL)
r = clk_power->MPLLCON;
else if (pllreg == UPLL)
r = clk_power->UPLLCON;
else
hang();
m = ((r & 0xFF000) >> 12) + 8;
p = ((r & 0x003F0) >> 4) + 2;
s = r & 0x3;
#if defined(CONFIG_S3C2440)
if(pllreg == MPLL)
{ //参考S3C2440芯片手册上的公式：PLL=(2 * m * Fin)/(p * 2s)
return((CONFIG_SYS_CLK_FREQ * m * 2) / (p << s));
}
#endif
return((CONFIG_SYS_CLK_FREQ * m) / (p << s));
}
/* return HCLK frequency */
ulong get_HCLK(void)
{
S3C24X0_CLOCK_POWER * const clk_power = S3C24X0_GetBase_CLOCK_POWER();
#if defined(CONFIG_S3C2440)
return(get_FCLK()/4);
#endif
return((clk_power->CLKDIVN & 0x2) ? get_FCLK()/2 : get_FCLK());
}
|
好了！修改完毕后我们再重新编译u-boot，然后再下载到RAM中运行测试。结果终端有输出信息并且出现类似Shell的命令行，这说明这一部分移植完成。示意图如下：（如果串口输出乱码，请查看时钟配置）
4）准备进入u-boot的第二阶段（在u-boot中添加对我们开发板上Nand Flash的支持）。
目前u-boot中还没有对2440上Nand Flash的支持，也就是说要想u-boot从Nand Flash上启动得自己去实现了。
首先，在include/configs/my2440.h头文件中定义Nand要用到的宏和寄存器，如下：
| #gedit include/configs/my2440.h //在文件末尾加入以下Nand Flash相关定义
|
| /*
* Nand flash register and envionment variables
*/
#define CONFIG_S3C2440_NAND_BOOT 1
#define NAND_CTL_BASE 0x4E000000 //Nand Flash配置寄存器基地址，查2440手册可得知
#define STACK_BASE 0x33F00000 //定义堆栈的地址
#define STACK_SIZE 0x8000 //堆栈的长度大小
#define oNFCONF 0x00 //相对Nand配置寄存器基地址的偏移量，还是配置寄存器的基地址
#define oNFCONT 0x04 //相对Nand配置寄存器基地址的偏移量，可得到控制寄存器的基地址(0x4E000004)
#define oNFADDR 0x0c //相对Nand配置寄存器基地址的偏移量，可得到地址寄存器的基地址(0x4E00000c)
#define oNFDATA 0x10 //相对Nand配置寄存器基地址的偏移量，可得到数据寄存器的基地址(0x4E000010)
#define oNFCMD 0x08 //相对Nand配置寄存器基地址的偏移量，可得到指令寄存器的基地址(0x4E000008)
#define oNFSTAT 0x20 //相对Nand配置寄存器基地址的偏移量，可得到状态寄存器的基地址(0x4E000020)
#define oNFECC 0x2c //相对Nand配置寄存器基地址的偏移量，可得到ECC寄存器的基地址(0x4E00002c)
|
其次，修改cpu/arm920t/start.S这个文件，使u-boot从Nand Flash启动，在上一节中提过，u-boot默认是从Nor Flash启动的。修改部分如下：
| #gedit cpu/arm920t/start.S
|
| //注意：在上一篇Nor Flash启动中，我们为了把u-boot用supervivi下载到内存中运行而屏蔽掉这段有关CPU初始化的代码。而现在我们要把u-boot下载到Nand Flash中，从Nand Flash启动，所以现在要恢复这段代码。
#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
bl cpu_init_crit
#endif
#if 0 //屏蔽掉u-boot中的从Nor Flash启动部分
#ifndef CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT
relocate: /* relocate U-Boot to RAM */
adr r0, _start /* r0 <- current position of code */
ldr r1, _TEXT_BASE /* test if we run from flash or RAM */
cmp r0, r1 /* don't reloc during debug */
beq stack_setup
ldr r2, _armboot_start
ldr r3, _bss_start
sub r2, r3, r2 /* r2 <- size of armboot */
add r2, r0, r2 /* r2 <- source end address */
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
#endif /* CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT */
#endif
//下面添加2440中u-boot从Nand Flash启动
#ifdef CONFIG_S3C2440_NAND_BOOT
mov r1, #NAND_CTL_BASE //复位Nand Flash
ldr r2, =( (7<<12)|(7<<8)|(7<<4)|(0<<0) )
str r2, [r1, #oNFCONF] //设置配置寄存器的初始值，参考s3c2440手册
ldr r2, [r1, #oNFCONF]
ldr r2, =( (1<<4)|(0<<1)|(1<<0) )
str r2, [r1, #oNFCONT] //设置控制寄存器
ldr r2, [r1, #oNFCONT]
ldr r2, =(0x6) //RnB Clear
str r2, [r1, #oNFSTAT]
ldr r2, [r1, #oNFSTAT]
mov r2, #0xff //复位command
strb r2, [r1, #oNFCMD]
mov r3, #0 //等待
nand1:
add r3, r3, #0x1
cmp r3, #0xa
blt nand1
nand2:
ldr r2, [r1, #oNFSTAT] //等待就绪
tst r2, #0x4
beq nand2
ldr r2, [r1, #oNFCONT]
orr r2, r2, #0x2 //取消片选
str r2, [r1, #oNFCONT]
//get read to call C functions (for nand_read())
ldr sp, DW_STACK_START //为C代码准备堆栈,DW_STACK_START定义在下面
mov fp, #0
//copy U-Boot to RAM
ldr r0, =TEXT_BASE//传递给C代码的第一个参数：u-boot在RAM中的起始地址
mov r1, #0x0 //传递给C代码的第二个参数：Nand Flash的起始地址
mov r2, #0x30000 //传递给C代码的第三个参数：u-boot的长度大小(128k)
bl nand_read_ll //此处调用C代码中读Nand的函数，现在还没有要自己编写实现
tst r0, #0x0
beq ok_nand_read
bad_nand_read:
loop2: b loop2 //infinite loop
ok_nand_read:
//检查搬移后的数据，如果前4k完全相同，表示搬移成功
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 stack_setup
bne go_next
notmatch:
loop3: b loop3 //infinite loop
#endif //CONFIG_S3C2440_NAND_BOOT
_start_armboot: .word start_armboot //在这一句的下面加上DW_STACK_START的定义
.align 2
DW_STACK_START: .word STACK_BASE+STACK_SIZE-4
|
再次，在board/samsung/my2440/目录下新建一个nand_read.c文件，在该文件中来实现上面汇编中要调用的nand_read_ll函数，代码如下：
| #gedit board/samsung/my2440/nand_read.c //新建一个nand_read.c文件，记得保存
|
| #include <config.h>
#define NF_BASE 0x4E000000 //Nand Flash配置寄存器基地址
#define __REGb(x) (*(volatile unsigned char *)(x))
#define __REGi(x) (*(volatile unsigned int *)(x))
#define NFCONF __REGi(NF_BASE + 0x0 ) //通过偏移量还是得到配置寄存器基地址
#define NFCONT __REGi(NF_BASE + 0x4 ) //通过偏移量得到控制寄存器基地址
#define NFCMD __REGb(NF_BASE + 0x8 ) //通过偏移量得到指令寄存器基地址
#define NFADDR __REGb(NF_BASE + 0xC ) //通过偏移量得到地址寄存器基地址
#define NFDATA __REGb(NF_BASE + 0x10) //通过偏移量得到数据寄存器基地址
#define NFSTAT __REGb(NF_BASE + 0x20) //通过偏移量得到状态寄存器基地址
#define NAND_CHIP_ENABLE (NFCONT &= ~(1<<1)) //Nand片选使能
#define NAND_CHIP_DISABLE (NFCONT |= (1<<1)) //取消Nand片选
#define NAND_CLEAR_RB (NFSTAT |= (1<<2))
#define NAND_DETECT_RB { while(! (NFSTAT&(1<<2)) );}
#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; //地址或长度不对齐
}
NAND_CHIP_ENABLE; //选中Nand片选
for(i=start_addr; i < (start_addr + size);)
{
//发出READ0指令 NAND_CLEAR_RB;
NFCMD = 0;
//对Nand进行寻址
NFADDR = i & 0xFF; NFADDR = (i >> 9) & 0xFF;
NFADDR = (i >> 17) & 0xFF;
NFADDR = (i >> 25) & 0xFF;
NAND_DETECT_RB;
for(j=0; j < NAND_SECTOR_SIZE; j++, i++)
{
*buf = (NFDATA & 0xFF);
buf++;
}
}
NAND_CHIP_DISABLE; //取消片选信号
return 0;
}
|
注意：上面这段代码中对Nand进行寻址的部分，这跟具体的Nand Flash的寻址方式有关。根据我们开发板上的Nand Flash(K9F1208U0C)数据手册得知，片内寻址是采用26位地址形式。从第0位开始分四次通过I/O0－I/O7进行传送，并进行片内寻址。具体含义和结构图如下(相关概念参考Nand数据手册)：
| 0 － 7位：字节在上半部、下半部及OOB内的偏移地址
8位：值为0代表对一页内前256个字节进行寻址，值为1代表对一页内后256个字节进行寻址
9－13位：对页进行寻址
14－25位：对块进行寻址
|
然后，在board/samsung/my2440/Makefile中添加nand_read.c的编译选项，使他编译到u-boot中，如下：
| COBJS := my2440.o flash.o nand_read.o
|
还有一个重要的地方要修改，在cpu/arm920t/u-boot.lds中，这个u-boot启动连接脚本文件决定了u-boot运行的入口地址，以及各个段的存储位置，这也是链接定位的作用。添加下面两行代码的主要目的是防止编译器把我们自己添加的用于nandboot的子函数放到4K之后，否则是无法启动的。如下：
| .text :
{
cpu/arm920t/start.o (.text)
board/samsung/my2440/lowlevel_init.o (.text)
board/samsung/my2440/nand_read.o (.text)
*(.text)
}
|
最后编译u-boot，生成u-boot.bin文件。然后先将mini2440开发板调到Nor启动档，利用supervivi的a命令将u-boot.bin下载到开发板的Nand Flash中，再把开发板调到Nand启动档，打开电源就从Nand Flash启动了，启动结果图如下：
从上面的运行图看，显然现在的Nand还不能做任何事情，而且也没有显示有关Nand的任何信息，所以只能说明上面的这些步骤只是完成了Nand移植的Stage1部分。下面我们来添加我们开发板上的Nand Flash(K9F1208U0C)的Stage2部分的有关操作支持。
6）现在进入u-boot的第二阶段（添加Nand Flash(K9F1208U0C)的有关操作支持）。
在上一节中我们说过，通常在嵌入式bootloader中，有两种方式来引导启动内核：从Nor Flash启动和从Nand Flash启动，但不管是从Nor启动或者从Nand启动，进入第二阶段以后，两者的执行流程是相同的。
当u-boot的start.S运行到“_start_armboot: .word start_armboot”时，就会调用lib_arm/board.c中的start_armboot函数，至此u-boot正式进入第二阶段。此时注意：以前较早的u-boot版本进入第二阶段后，对Nand Flash的支持有新旧两套代码，新代码在drivers/nand目录下，旧代码在drivers/nand_legacy目录下，CFG_NAND_LEGACY宏决定了使用哪套代码，如果定义了该宏就使用旧代码，否则使用新代码。但是现在的u-boot-2009.08版本对Nand的初始化、读写实现是基于最近的Linux内核的MTD架构，删除了以前传统的执行方法，使移植没有以前那样复杂了，实现Nand的操作和基本命令都直接在drivers/mtd/nand目录下(在doc/README.nand中讲得很清楚)。下面我们结合代码来分析一下u-boot在第二阶段的执行流程：
| 1.lib_arm/board.c文件中的start_armboot函数调用了drivers/mtd/nand/nand.c文件中的nand_init函数，如下：
#if defined(CONFIG_CMD_NAND) //可以看到CONFIG_CMD_NAND宏决定了Nand的初始化
puts ("NAND: ");
nand_init();
#endif
2.nand_init调用了同文件下的nand_init_chip函数；
3.nand_init_chip函数调用drivers/mtd/nand/s3c2410_nand.c文件下的board_nand_init函数，然后再调用drivers/mtd/nand/nand_base.c函数中的nand_scan函数；
4.nand_scan函数调用了同文件下的nand_scan_ident函数等。
|
因为2440和2410对nand控制器的操作有很大的不同，所以s3c2410_nand.c下对nand操作的函数就是我们做移植需要实现的部分了，他与具体的Nand Flash硬件密切相关。为了区别与2410，这里我们就重新建立一个s3c2440_nand.c文件，在这里面来实现对nand的操作，代码如下：
| #gedit drivers/mtd/nand/s3c2440_nand.c //新建s3c2440_nand.c文件
|
| #include <common.h> #if 0
#define DEBUGN printf
#else
#define DEBUGN(x, args ...) {}
#endif #include <nand.h>
#include <s3c2410.h>
#include <asm/io.h> #define __REGb(x) (*(volatile unsigned char *)(x))
#define __REGi(x) (*(volatile unsigned int *)(x)) #define NF_BASE 0x4e000000 //Nand配置寄存器基地址
#define NFCONF __REGi(NF_BASE + 0x0) //偏移后还是得到配置寄存器基地址
#define NFCONT __REGi(NF_BASE + 0x4) //偏移后得到Nand控制寄存器基地址
#define NFCMD __REGb(NF_BASE + 0x8) //偏移后得到Nand指令寄存器基地址
#define NFADDR __REGb(NF_BASE + 0xc) //偏移后得到Nand地址寄存器基地址
#define NFDATA __REGb(NF_BASE + 0x10) //偏移后得到Nand数据寄存器基地址
#define NFMECCD0 __REGi(NF_BASE + 0x14) //偏移后得到Nand主数据区域ECC0寄存器基地址
#define NFMECCD1 __REGi(NF_BASE + 0x18) //偏移后得到Nand主数据区域ECC1寄存器基地址
#define NFSECCD __REGi(NF_BASE + 0x1C) //偏移后得到Nand空闲区域ECC寄存器基地址
#define NFSTAT __REGb(NF_BASE + 0x20) //偏移后得到Nand状态寄存器基地址
#define NFSTAT0 __REGi(NF_BASE + 0x24) //偏移后得到Nand ECC0状态寄存器基地址
#define NFSTAT1 __REGi(NF_BASE + 0x28) //偏移后得到Nand ECC1状态寄存器基地址
#define NFMECC0 __REGi(NF_BASE + 0x2C) //偏移后得到Nand主数据区域ECC0状态寄存器基地址
#define NFMECC1 __REGi(NF_BASE + 0x30) //偏移后得到Nand主数据区域ECC1状态寄存器基地址
#define NFSECC __REGi(NF_BASE + 0x34) //偏移后得到Nand空闲区域ECC状态寄存器基地址
#define NFSBLK __REGi(NF_BASE + 0x38) //偏移后得到Nand块开始地址
#define NFEBLK __REGi(NF_BASE + 0x3c) //偏移后得到Nand块结束地址 #define S3C2440_NFCONT_nCE (1<<1)
#define S3C2440_ADDR_NALE 0x0c
#define S3C2440_ADDR_NCLE 0x08 ulong IO_ADDR_W = NF_BASE; static void s3c2440_hwcontrol(struct mtd_info *mtd, int cmd, unsigned int ctrl)
{
struct nand_chip *chip = mtd->priv; DEBUGN("hwcontrol(): 0x%02x 0x%02x\n", cmd, ctrl); if (ctrl & NAND_CTRL_CHANGE) {
IO_ADDR_W = NF_BASE; if (!(ctrl & NAND_CLE)) //要写的是地址
IO_ADDR_W |= S3C2440_ADDR_NALE;
if (!(ctrl & NAND_ALE)) //要写的是命令
IO_ADDR_W |= S3C2440_ADDR_NCLE; if (ctrl & NAND_NCE)
NFCONT &= ~S3C2440_NFCONT_nCE; //使能nand flash
else
NFCONT |= S3C2440_NFCONT_nCE; //禁止nand flash
} if (cmd != NAND_CMD_NONE)
writeb(cmd,(void *)IO_ADDR_W);
} static int s3c2440_dev_ready(struct mtd_info *mtd)
{
DEBUGN("dev_ready\n");
return (NFSTAT & 0x01);
} int board_nand_init(struct nand_chip *nand)
{
u_int32_t cfg;
u_int8_t tacls, twrph0, twrph1;
S3C24X0_CLOCK_POWER * const clk_power = S3C24X0_GetBase_CLOCK_POWER(); DEBUGN("board_nand_init()\n"); clk_power->CLKCON |= (1 << 4); twrph0 = 4; twrph1 = 2; tacls = 0; cfg = (tacls<<12)|(twrph0<<8)|(twrph1<<4);
NFCONF = cfg; cfg = (1<<6)|(1<<4)|(0<<1)|(1<<0);
NFCONT = cfg; /* initialize nand_chip data structure */
nand->IO_ADDR_R = nand->IO_ADDR_W = (void *)0x4e000010; /* read_buf and write_buf are default */
/* read_byte and write_byte are default */ /* hwcontrol always must be implemented */
nand->cmd_ctrl = s3c2440_hwcontrol; nand->dev_ready = s3c2440_dev_ready; return 0;
} |
其次，在开发板配置文件include/configs/my2440.h文件中定义支持Nand操作的相关宏，如下：
| #gedit include/configs/my2440.h
|
| /* Command line configuration. */
#define CONFIG_CMD_NAND
#define CONFIG_CMDLINE_EDITING #ifdef CONFIG_CMDLINE_EDITING
#undef CONFIG_AUTO_COMPLETE
#else
#define CONFIG_AUTO_COMPLETE
#endif /* NAND flash settings */
#if defined(CONFIG_CMD_NAND)
#define CONFIG_SYS_NAND_BASE 0x4E000000 //Nand配置寄存器基地址
#define CONFIG_SYS_MAX_NAND_DEVICE 1
#define CONFIG_MTD_NAND_VERIFY_WRITE 1
//#define NAND_SAMSUNG_LP_OPTIONS 1 //注意：我们这里是64M的Nand Flash，所以不用，如果是128M的大块Nand Flash，则需加上
#endif |
然后，在drivers/mtd/nand/Makefile文件中添加s3c2440_nand.c的编译项，如下：
| # gedit drivers/mtd/nand/Makefile
|
| COBJS-y += s3c2440_nand.o
COBJS-$(CONFIG_NAND_S3C2440) += s3c2440_nand.o
|
最后，重新编译u-boot并使用supervivi的a命令下载到Nand Flash中，把开发板调到Nand档从Nand启动，启动结果图如下：
从上图可以看出，现在u-boot已经对我们开发板上64M的Nand Flash完全支持了。Nand相关的基本命令也都可以正常使用了。
补充内容：
从以上的启动信息看，有一个警告信息“*** Warning - bad CRC or NAND, using default environment”，我们知道，这是因为我们还没有将u-boot的环境变量保存nand中的缘故，那现在我们就用u-boot的saveenv命令来保存环境变量，如下：
从上图可以看到保存环境变量并没有成功，而且从信息看他将把环境变量保存到Flash中，显然这不正确，我们是要保存到Nand中。原来，u-boot在默认的情况下把环境变量都是保存到Nor Flash中的，所以我们要修改代码，让他保存到Nand中，如下：
| #gedit include/configs/my2440.h
|
| //注释掉环境变量保存到Flash的宏(注意：如果你要使用上一篇中的从Nor启动的saveenv命令，则要恢复这些Flash宏定义)
//#define CONFIG_ENV_IS_IN_FLASH 1
//#define CONFIG_ENV_SIZE 0x10000 /* Total Size of Environment Sector */
//添加环境变量保存到Nand的宏(注意：如果你要使用上一篇中的从Nor启动的saveenv命令，则不要这些Nand宏定义)
#define CONFIG_ENV_IS_IN_NAND 1
#define CONFIG_ENV_OFFSET 0x30000 //将环境变量保存到nand中的0x30000位置
#define CONFIG_ENV_SIZE 0x10000 /* Total Size of Environment Sector */
|
重新编译u-boot，下载到nand中，启动开发板再来保存环境变量，如下：
可以看到，现在
成功保存到Nand中了，为了验证，我们重新启动开发板，那条警告信息现在没有了，如下：
7）u-boot对CS8900或者DM9000X网卡的支持。
u-boot-2009.08版本已经对CS8900和DM9000X网卡有比较完善的代码支持(代码在drivers/net/目录下)，而且在S3C24XX系列中默认对CS8900网卡进行配置使用。只是在个别地方要根据开发板的具体网卡片选进行设置，就可以对S3C24XX系列中CS8900网卡的支持使用。代码如下：
| #gedit include/configs/my2440.h
|
| /*
* Hardware drivers
*/
#define CONFIG_DRIVER_CS8900 1 /* we have a CS8900 on-board */
#define CS8900_BASE 0x19000300 //注意：对不同的开发板就是要修改这个片选地址参数，这个参数值就看开发板上网卡的片选引脚是接到ARM芯片存储控制器的哪个Bank上
#define CS8900_BUS16 1 /* the Linux driver does accesses as shorts */
|
现在修改对我们开发板上DM9000X网卡的支持。
首先，我们看看drivers/net/目录下有关DM9000的代码，发现dm9000x.h中对CONFIG_DRIVER_DM9000宏的依赖，dm9000x.c中对CONFIG_DM9000_BASE宏、DM9000_IO宏、DM9000_DATA等宏的依赖，所以我们修改代码如下：
| #gedit include/configs/my2440.h
|
| /* * Hardware drivers */ 屏蔽掉u-boot默认对CS8900网卡的支持
//#define CONFIG_DRIVER_CS8900 1 /* we have a CS8900 on-board */
//#define CS8900_BASE 0x19000300
//#define CS8900_BUS16 1 /* the Linux driver does accesses as shorts */ //添加u-boot对DM9000X网卡的支持 #define CONFIG_DRIVER_DM9000 1
#define CONFIG_NET_MULTI 1
#define CONFIG_DM9000_NO_SROM 1
#define CONFIG_DM9000_BASE 0x20000300 //网卡片选地址
#define DM9000_IO CONFIG_DM9000_BASE
#define DM9000_DATA (CONFIG_DM9000_BASE + 4) //网卡数据地址 //#define CONFIG_DM9000_USE_16BIT 1 注意：
u-boot-2009.08 可以自动检测DM9000网卡的位数，根据开发板原理图可知网卡的数据位为16位，并且网卡位于CPU的BANK4上，所以只需在 board/samsung/my2440/lowlevel_init.S中设置 #define B4_BWSCON (DW16) 即可，不需要此处的 #define CONFIG_DM9000_USE_16BIT 1 //给u-boot加上ping命令，用来测试网络通不通 #define CONFIG_CMD_PING //恢复被注释掉的网卡MAC地址和修改你合适的开发板IP地址 #define CONFIG_ETHADDR 08:00:3e:26:0a:5b //开发板MAC地址
#define CONFIG_NETMASK 255.255.255.0
#define CONFIG_IPADDR 192.168.1.105 //开发板IP地址 #define CONFIG_SERVERIP 192.168.1.103 //Linux主机IP地址 |
添加板载DM9000网卡初始化代码，如下：
| #gedit board/samsung/my2440/my2440.c
|
| #include <net.h>
#include <netdev.h> #ifdef CONFIG_DRIVER_DM9000
int board_eth_init(bd_t *bis)
{
return dm9000_initialize(bis);
}
#endif |
修改MD9000网卡驱动代码，如下：
| #gedit drivers/net/dm9000x.c
|
| #if 0 //屏蔽掉dm9000_init函数中的这一部分，不然使用网卡的时候会报“could not establish link”的错误
i = 0;
while (!(phy_read(1) & 0x20)) { /* autonegation complete bit */
udelay(1000);
i++;
if (i == 10000) {
printf("could not establish link ");
return 0;
}
}
#endif
|
然后重新编译u-boot，下载到Nand中从Nand启动，查看启动信息和环境变量并使用ping命令测试网卡，操作如下：
可以看到，启动信息里面显示了Net：dm9000，printenv查看的环境变量也和
include/configs/my2440.h中设置的一致。但是现在有个问题就是ping不能通过。
经过一段时间在网上搜索，原来有很多人都碰到了这种情况。出现问题的地方可能是DM9000网卡驱动中关闭网卡的地方，如是就试着修改代码如下：
| #gedit drivers/net/dm9000x.c //屏蔽掉dm9000_halt函数中的内容
|
| /*
Stop the interface.
The interface is stopped when it is brought.
*/
static void dm9000_halt(struct eth_device *netdev)
{
//DM9000_DBG("%sn", __func__);
///* RESET devie */
//phy_write(0, 0x8000); /* PHY RESET */
//DM9000_iow(DM9000_GPR, 0x01); /* Power-Down PHY */
//DM9000_iow(DM9000_IMR, 0x80); /* Disable all interrupt */
//DM9000_iow(DM9000_RCR, 0x00); /* Disable RX */
}
|
结果，只是第一次ping不通，以后都是可以ping通的(据网友们说这是正常的)，如下图：
好了，现在只剩下一个问题了，就是使用tftp进行下载。关于tftp服务器在Linux中的安装和配置，这里我就不讲了，在网上搜一下很多的。然而，在tftp下载时又遇到了问题，总是出现传送不完整又重新传送的现象，不断的循环，如下图：
困惑好久的tftp问题现在终于搞定啦，心情真是爽啊！！首先分析上面图中的现象，在下载过程中断断续续就说明是可以下载的，只是由于某种原因使网络出现超时从而重新下载，那我想出现这种情况的可能性有两种：1、u-boot中对网络的延时设置；2、就是我的物理网络结构。首先针对第一种，我修改了net/net.c中对网络延时的设置，结果还是不行。接着就试试第二种情况，因为之前我的网络是通过路由器来管理的，主机和开发板也是通过路由器来连接的，所以现在我就改用一条交叉网线直接把主机和开发板连接起来，一试，果然可以啦，哈哈哈哈....。至此，网络部分的移植总算完成了。
8）实现u-boot引导Linux内核启动。
在前面几节中，我们讲了u-boot对Nor Flash和Nand Flash的启动支持，那现在我们就再来探讨一下u-boot怎样来引导Linux内核的启动。
①、机器码的确定
通常，在u-boot和kernel中都会有一个机器码(即：MACH_TYPE)，只有这两个机器码一致时才能引导内核，否则就会出现如下mach的错误信息：
首先，确定u-boot中的MACH_TYPE。在u-boot的include/asm-arm/mach-types.h文件中针对不同的CPU定义了非常多的MACH_TYPE,可以找到下面这个定义：
| #define MACH_TYPE_SMDK2440 1008 //针对2440的MACH_TYPE码的值定义为1008
|
那么我们就修改u-boot的MACH_TYPE代码引用部分，确定u-boot的MACH_TYPE。如下：
| #gedit board/samsung/my2440/my2440.c //修改board_init函数
|
| /* arch number of SMDK2410-Board */
//gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_SMDK2410;
改为：
gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_SMDK2440;
|
其次，确定kernel中的MACH_TYPE。在kernel的arch/arm/tools/mach-types文件中也针对不同的CPU定义了非常多的MACH_TYPE,也可以找到下面这个定义：
| smdk2440 MACH_SMDK2440 SMDK2440 1008
|
那么我们就修改kernel的MACH_TYPE代码引用部分，确定kernel的MACH_TYPE。如下：
| #gedit arch/arm/mach-s3c2440/mach-smdk2440.c //修改文件最后面
|
| //MACHINE_START(S3C2440, "SMDK2440")
改为：
MACHINE_START(SMDK2440, "SMDK2440")
|
| #gedit arch/arm/kernel/head.S //在ENTRY(stext)下添加如下代码(红色部分)
|
| ENTRY(stext)
mov r0, #0
mov r1, #0x3f0 //上面的MACH_TYPE值1008换成十六进制就是0x3f0
ldr r2, =0x30000100
msr cpsr_c, #PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE
.......
|
分别重新编译u-boot和kernel。u-boot下载后，记得要saveenv；kernel用tftp下载到内存后使用go命令来测试引导内核，结果可以引导了，如下：
②、准备能被u-boot直接引导的内核uImage
通常，kernel的启动需要u-boot提供一些参数信息，比如ramdisk在RAM中的地址。经过编译后的u-boot在根目录下的tools目录中，会有个叫做mkimage的工具，他可以给zImage添加一个header，也就是说使得通常我们编译的内核zImage添加一个数据头信息部分，我们把添加头后的image通常叫uImage，uImage是可以被u-boot直接引导的内核镜像。
mkimage工具的使用介绍如下：
| 使用: 中括号括起来的是可选的
mkimage [-x] -A arch -O os -T type -C comp -a addr -e ep -n name -d data_file[:data_file...] image
选项：
-A：set architecture to 'arch' //用于指定CPU类型，比如ARM
-O：set operating system to 'os' //用于指定操作系统，比如Linux
-T：set image type to 'type' //用于指定image类型，比如Kernel
-C：set compression type 'comp' //指定压缩类型
-a：set load address to 'addr' (hex) //指定image的载入地址
-e：set entry point to 'ep' (hex) //内核的入口地址，一般为image的载入地址+0x40（信息头的大小）
-n：set image name to 'name' //image在头结构中的命名
-d：use image data from 'datafile' //无头信息的image文件名
-x：set XIP (execute in place) //设置执行位置
|
先将u-boot下的tools中的mkimage复制到主机的/usr/local/bin目录下，这样就可以在主机的任何目录下使用该工具了。现在我们进入kernel生成目录(一般是arch/arm/boot目录)，然后执行如下命令，就会在该目录下生成一个uImage.img的镜像文件，把他复制到tftp目录下，这就是我们所说的uImage。
| mkimage -n 'linux-2.6.30.4' -A arm -O linux -T kernel -C none -a 0x30008000 -e 0x30008000 -d zImage uImage.img
|
③、Nand Flash的分区。我们查看内核在arch/arm/plat-s3c24xx/common-smdk.c中的分区情况如下：
| 起始地址 结束地址
uboot : 0x00000000 0x00030000
param : 0x00030000 0x00040000 //注意这个环境变量的地址范围要与上一节补充内容中配置的CONFIG_ENV_OFFSET一致
kernel: 0x00050000 0x00200000
root : 0x00250000 0x03dac000
|
④、设置修改u-boot的启动参数，在u-boot命令行下输入：
| //设置启动参数，意思是将nand中0x50000-0x00200000(和kernel分区一致)的内容读到内存0x31000000中，然后用bootm命令来执行
set bootcmd 'nand read 0x31000000 0x50000 0x00200000;bootm 0x31000000'
saveenv //保存设置
|
⑤、把uImage.img用tftp下载到内存中，然后再固化到Nand Flash中，操作和执行图如下：
| tftp 0x30000000 uImage.img //将uImage.img下载到内存0x30000000处
nand erase 0x50000 0x200000 //擦除nand的0x50000-0x200000的内容
nand write 0x30000000 0x50000 0x200000 //将内存0x30000000处的内容写入到nand的0x50000处
|
最后，我们重新启动开发板，可以看到，内核被u-boot成功引导起来了，如图：
