小静的ARM学习日志04_U-Boot移植+S5PV210处理器简介

在进行U-Boot移植之前，我们会用到一些有关S5PV210的知识，在这里简单的给大家介绍一下~
硬件平台：OK210开发板
U-Boot：2011.06
　　---------------------------------第一部分-----------------------------------

　　S5pv210是一个32位精简指令集、低功耗、高性能的cortex-a8处理器，它属于armv7架构。

上边的这张图，显示了S5PV210处理器的整体框图。从这张图中我们可以了解到210的主要功能，这些小的模块共同构成了210处理器。
　　
　　首先说一说CPU核心部分，CPU的主频可以达到800M或1GHz，我们可以通过配置U-Boot源码中对应控制主频的宏来进行主频的选择。U-boot默认的主频是1GHz。CPU的核心部分还有512KB的高速缓存。还有NEON，NEON它是ARM内部集成的可以实现复杂算法的模块，比如说图像的智能分析，数学上的运算等都是通过NEON来实现的。
　　
　　左上角是系统外设，这一部分主要是一些低速设备。其中：
　　RTC是实时时钟，负责系统时间的控制；
　　PLL是锁相环，主要起倍频作用；
　　Timer with PWM是定时器模块；
　　Watching Timer是看门狗，看门狗主要是在应用程序跑飞或者系统死机一段时间之后，将系统重启。看门狗在实际的项目中是要打开的。
      DMA（24ch）是24通道的DMA控制器。如果没有DMA的话，数据是通过CPU传给内存，再由内存传给系统外设的；有了DMA之后，数据可以不通过CPU。比如音频数据通过DMA控制通道直接传到内存中。DMA可以控制外设数据与外设数据、外设数据与内存数据、内存数据与内存数据之间的传输，这样可以有效的提升系统的工作效率。6410中也有DMA，只是没有210的多；
　　    Keypad（14x8）：14ｘ8的键盘接口；
　　TS-ADC（12Bit／10ch）：12位的数模转换，有些电阻屏的触摸功能就是由他来实现的；
　　
　　左下角是外部总线模块。从这个模块可以看到210支持IIS、AC97和PCM这样的音频标准接口；
　　HSMMC/SDx4：４路MMC总线，可以接SD卡、TF卡和SDIO接口；
　　USB Host2.0/OTG2.0：210支持USB Host 2.0，和师傅实际测试了一下，USB Host2.0的传输速度大概是12~16M/s；
　　UARTx4:4路串口；
　　IICx3：3路IIC总线，一些常用的电容屏的触摸芯片，重力传感器就是接在了IIC总线上；
　　HS-SPIx2：2路SPI总线；
　　GPIO：GPIO接口；
　　
　　下边中间的是电源管路模块，如果在做手机或者平板电脑类的产品的话，一般会用到，他的作用是通过软件动态调节CPU功耗，一般是通过升高或降低，打开或者关闭电压的方式来调节功耗的；
　　
　　右下角是存储接口模块，以前听到Memory总会幼稚的认为是内存的意思，其实并不是这样，Memory其实是存储的意思；
　　S5PV210的NAND支持SLC和MLC两种，SLC的稳定性由于MLC，同等容量的SLC价格高于MLC；
　　它还支持16位硬件ECC。由于nand flash的工艺问题，在数据读取的过程中可能会出现位错误，这时就需要Ecc来检查和纠正了；
　　210 常用的芯片是LPDDR2和DDR2，这里的LP就是low power的意思，就是低功耗~
　　
　　右上角部分就是210强大的多媒体功能模块了；
　　首先是摄像头接口；
　　MFC多媒体格式转换模块，主要的任务就是视频文件的编解码；具有30帧/s的处理能力，支持H.263/H.264/MPEG4编码和解码；
　　支持2D/3D图形引擎；
　　HDMI，高清数字多媒体接口；
　　JPEG主要用于图片文件的硬件编码，原始数据通过JPEG编码生成jpg格式文件；
　　最后是LCD控制器；
　　
　　中间的Multi layer AHB/AXI Bus是高速总线，CPU内部各个模块与CPU就是通过这个高速总线来实现通讯的。
--------------------------------------第二部分---------------------------------------
　　简单的了解了210处理器之后呢，就开始进行U-Boot的移植了。说到U-Boot，肯定会有不少朋友产生疑问，什么是U-Boot？U-Boot的功能是什么呢？其实啊，这个U-Boot它就是universal bootloader，也就是通用的bootloader。它存在于nandflash或者SD卡中，它是在开机上点之后，操作系统起来之前用来引导的一个程序。U-boot 的主要作用是进行内存的初始化、CPU的初始化、串口初始化等一系列的初始化工作，完成这些之后，再将操作系统加载到内存中，从而运行起来。
　　
　　U-Boot 源码文件下包括一些目录文件和文本文件，这些文件可分为”与平台相关的文件”和”与平台无关的文件”，其中common文件夹下的文件就是与平台无关的文件；与平台相关的文件又分为CPU级相关的文件和与板级相关的文件：arch目录下的文件就是与CPU级相关的文件，而board、drivers、include等文件夹下的文件都是与板级相关的文件。我们在移植的过程中，需要修改的文件也就是这些与平台相关的文件。
　　
　　U-Boot 的移植过程主要包括以下四个步骤：
      1.下载U-Boot源码
      2.修改相应的文件代码 
      3.编译U-Boot
      4.烧写到开发板上，运行
　　
　　下面是移植2011.06版本到210处理器上时修改（或添加）的文件：
以下文件均为与CPU级相关的文件
      uboot2011.06/arch/arm/cpu/armv7/start.s               
      uboot2011.06/arch/arm/cpu/armv7/Makefile
      uboot2011.06/arch/arm/include/asm/arch-s5pc1xx/hardware.h
      uboot2011.06/arch/arm/lib/board.c
      uboot2011.06/arch/arm/lib/Makefile
      uboot2011.06/arch/arm/config.mk
以下文件均为与板级相关的文件 
      uboot2011.06/board/samsung/OK210/tools/mkv210_image.c
      uboot2011.06/board/samsung/OK210/lowlevel_init.S 
      uboot2011.06/board/samsung/OK210/mem_setup.S
      uboot2011.06/board/samsung/OK210/OK210.c 
      uboot2011.06/board/samsung/OK210/OK210_val.h
      uboot2011.06/board/samsung/OK210/mmc_boot.c 
      uboot2011.06/board/samsung/OK210/Makefile
      uboot2011.06/drivers/mtd/nand/s5pc1xx_nand.c
      uboot2011.06/drivers/mtd/nand/Makefile
      uboot2011.06/include/configs/OK210.h 
      uboot2011.06/include/s5pc110.h
      uboot2011.06/include/s5pc11x.h
      uboot2011.06/spl/Makefile
      uboot2011.06/boards.cfg
      uboot2011.06/config.mk
      uboot2011.06/Makefile
　　
　　在这里简单的说明一下我选择2011.06版本的uboot 进行移植的原因，在自己平时在各个论坛、贴吧中的了解，发现大家对2011.06版本的讨论相对来说多一些，所以选择的这个版本。在这里我想自己试一下U-Boot移植的过程也希望能给大家有一些帮助。
　　　
　　另外呢，附件提供的移植参考目录是在原始U-boot-2011.06版本基础上进行的修改，把修改的文件单独拿出来，方便大家使用对比工具查看我修改了哪些内容，当然移植参考目录里面，并不是所有的文件都是从U-boot-2011.06拷贝出来的，有些文件是从U-boot-1.3.4拷贝的：目录board/samsung/OK210下面的mmcboot.c 文件，从SD启动U-Boot必须含有该文件，三星官方提供的U-boot-1.3.4源码包含有该文件，我们直接拷贝过来就可以了。
　　
　　下面的内容是我在移植uboot的时候师傅给我总结的移植思路（贴出来和大家一起分享一下~~）：
　　移植过程就是在新的U-Boot代码中增加CPU级和Board级代码，使之能够在开发板上面运行。
　　
　　1.看一下源代码里面是否有CPU级相关代码，比如S5PV210是ARMV7架构，看一下CPU目录下面是否有ARMV7的目录，因为U-Boot已经是嵌入式平台里面应用很广泛的Bootloader了，所以基本上都已经有了CPU级相关代码。
　　
　　2.下一步就是查看板级相关代码了。一款主流CPU发布的时候，厂商一般都会提供官方开发板，比如S5PV210发布的时候三星公司提供了官方开发板，使用的U-Boot是1.3.4版本，三星在U-Boot官方提供的1.3.4基础上面进行了改进，比如增加SD卡启动和NandFlash启动相关代码 等等。在移植新版本的U-Boot到开发板的时候，我们需要看一下U-Boot代码里面是否已经含有了板级代码，如果已经有了，就不需要自己改动了，编译以后就可以使用，而有的时候在较新的U-Boot代码里面，是不含有这些板级支持包的，这个时候就需要增加自己的板级包了。
　　
　　3.板级包的增加需要参考CPU官方提供的U-Boot代码，因为我们移植的是最小功能的U-Boot，让U-Boot能够运行起来即可，所以只需要抓最关键的代码，比如系统时钟的配置，DDR2内存的初始化代码，调试串口的初始化等，这些代码是需要参考U-Boot1.3.4的，不需要我们自己去写每一行，但是需要我们知道U-Boot 能够在S5PV210上面运行起来，必须做的工作。

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------第三部分--------------------------------------------------------------------------------------------------------
　　
　　下面开始切入主题：进行我们U-Boot的移植过程吧~
　　
　　首先进行第一步，下载工作：输入U-Boot下载的地址，找到自己要下载的U-Boot版本，点击开始下载，下载完成之后开始解压。
　　
　　U-Boot下载之后压缩包的压缩方式是.tar.bz2的，所以解压命令为tar jzvf **.tar.bz2
　　而我们平时经常解压的压缩包为.tar.gz格式的，所以它的解压命令为tar zxvf **.tar.gz。
　　这两个解压命令只有一个参数的差别，容易搞混的友友们需要重点注意喽~！
　　解压之后进入文件夹，可以看到之前给大家介绍的目录结构类似的文件夹和文本文件，然后就按照板子的配置进行相应文件的修改了~
　　
　　在修改的过程中，用到最多的一个宏定义就是CONFIG_SPL_BUILD，这个宏定义的主要作用就是生成BL1文件，提到BL1文件肯定又会有朋友产生疑问，在这里就这个BL1文件给大家简单的介绍一下：
　　BL1文件是一段外部代码，存放在SD卡或者nandflash上，大小为8K；
　　除了BL1文件，还有BL0和BL2文件。
　　BL0文件是存放在CPU内部IROM中的一段固化代码，CPU上点之后，首先去运行BL0文件。
　　BL2文件是完整的U-Boot代码。
　　这三个文件之间的关系就是：BL0运行时会将BL1拷贝到CPU的IRAM中，然后执行BL1；BL文件执行起来之后会先进行内存的初始化，之后将BL2文件拷贝到外部内存中，也就是我现在手中这个210 板子的DDR2中。

　移植过程最主要的就是代码的修改与文件的配置了，大家可以根据我所提供的这些内容进行代码的完善与修改。
　　
　　修改完成之后开始编译工作，两个命令：
　　make OK210_config
　　make
　　
　　编译的过程中会生成两个重要的文件，一个是BL1文件，另一个就是uboot文件。编译完成之后将这些内容烧写到SD卡中，烧写的命令如下：
　　1.dd bs=512   seek=1 if=/dev/zero of=/dev/sdb   count=2048 
　　2.dd bs=512   iflag=dsync oflag=dsync  if=spl/OK210-spl.bin  of=/dev/sdb  seek=1
　　3.dd bs=512   iflag=dsync oflag=dsync  if=u-boot.bin   of=/dev/sdb  seek=49
　　
　　在这里值得说明几点：
　　dd命令是linux下非常有用的一个命令，作用就是用指定大小的块拷贝一个文件，并在拷贝的同时进行指定的转换；
　　命令中的sdb是SD卡的设备名称，在不同的电脑上可能名称是不一样的，所以大家在烧写的过程中一定要注意这个设备名称；
　　烧写到SD卡中，一定要了解一下SD卡的分区，下面是我自己画的一张有关SD卡分区的图，大家可以简单了解一下它的分区情况：

Sdcard 分区介绍：

在这里可以看到，SD卡一块的大小为512B，第一块为保留块，紧接着的8K存放BL1，所以BL1烧写的起始块标号为1，这也就是第二条烧写命令中seek=1的来源了；接下来存放环境变量，有的资料中将环境变量与BL1文件总结为BL1文件，不过这是的BL1文件就不再是8K大小了，而是加上环境变量的大小共24K了，也就是48块；之后存放BL2文件，也就是uboot.bin，起始块标号49。最后的部分是我们自己的拷贝空间了。
　　
　　大概了解了这个分区之后，这个烧写命令想必大家也了解的差不多了。然后输入这些烧写命令进行文件烧写，注意这里的命令是在源码的目录文件下输入的，不然的话找不到对应的文件。
　　
　　烧写完成，将SD卡插到开发板上，设置板子为SD卡启动，然后打开超级终端，配置好之后将板子上电，如果板子正常启动了，说明我们的移植工作顺利完成了。如果没有启动起来，那么就要检查一下哪一步出现了问题，然后继续开始回去查看相应的U-Boot源码。
----------------------------------------第四部分-------------------------------------
　　
　　在这一部分，主要给大家介绍一下210的启动方式。
　　首先了解一下s5pv210支持的启动方式：

其中我们用的最多的是nandflash启动和SD卡启动。

其中我们用的最多的是nandflash启动和SD卡启动。

在上图中可以看出，第一启动方式中先工作的是IROM，他做了一些初始化工作，之后就是启动方式的选择，通过设置拨码开关的状态来确定启动方式。这里以SD卡启动为例，选择了SD卡启动，进入下一个流程：校验和，也就是检验文件传输过程中是否有数据传输错误，如果有的话第一启动就失败了，进入第二启动；如果传输无误，那么第一启动继续，BL1开始工作，初始化内存，加载BL2到外部内存等等，之后BL2运行起来，初始化内存、CPU、串口等等，加载操作系统，最后操作系统运行起来。第一启动方式启动成功。
　　
　　如果第一启动方式启动失败，那么进入第二启动方式，来看一下第二启动方式的启动流程：

   IROM的工作和第一启动方式相同，第一启动在文件传输过程中出现错误之后进入第二启动方式，如果校验和检验无误，那么接下来就是BL1，BL2和操作系统依次运行起来，最终板子启动成功；如果启动第二启动方式之后检查校验和有误，那么第二启动方式失败，进入串口启动，串口启动如果还是白，就进入USB启动，如果USB启动还失败的话，那么启动就失败了。

　　在这里我只是简单的给大家描述一下，要想具体了解的话，还是要看手册的，一会儿我会上传附件给大家分享这些手册的内容，有兴趣的朋友们可以仔细研究一下的~
　　
　　写到这里，帖子的内容也就差不多了，这一次的文字好多啊，码字码的手都快僵了，可能会有不太准确的地方，还请各位前辈多多指教。小女子在此先谢过啦*^__^*

23 个解决方案

#1

该回复于2013-06-26 11:24:55被管理员删除

#2

貌似发了2次？

#3

up,楼主威武

#4

好贴

#5

妹子 好贴啊

我想请教一个问题，就是关于BL1的问题
我手上有一个华天正的210开发板  用的uboot也是1.3.4版本的，按照你的图该uboot首先生成uboot.bin（这个没问题），然后通过某个工具截取BL1
我想请教：
1、这个截取的过程发生在哪里（是顶层Makefile里面吗），能否指出具体的代码
2、截取出来的BL1应该是单独的某个文件吧,我也不知道是哪个文件（从你的文章里面看出是OK210-spl.bin）
3、我的开发板在从SD卡启动时，往SD卡里面烧写Uboot时，用的是moviNAND_Fusing_Tool_v2.0.exe工具，往里面导入程序时，只是导入了u-boot.bin，并没有说要导入BL1，这是为什么呢

#6

挖 女神好厉害，，

#7

附件在哪里呢？

#8

很好很详细

#9

文章很好。很详细。

#10

uboot不错，我搞过，加过启动画面。

#11

不管什么都是菜鸟想学嵌入式开发，，，怎么能得偿所愿？

#12

S5PV210板子上刚刚跑起来，就是那个bootloader里设置了bootcmd为movi read kernel 20008000,bootm 20008000这两句怎么不自动执行啊。。还要我手动搞定。。求解。。

#13

引用 12 楼 wuwuboji 的回复:

S5PV210板子上刚刚跑起来，就是那个bootloader里设置了bootcmd为movi read kernel 20008000,bootm 20008000这两句怎么不自动执行啊。。还要我手动搞定。。求解。。

好吧。。逗号。。应该是分号。。。

#14

该回复于2014-08-10 09:55:58被管理员删除

#15

我也玩ok210板，还没搞起来，做完后也来发贴

#16

不错不错。
楼主用的是nandflash？
我用的S5pv210+EMMC(sandisk iNand )4G/8G 
最近准备召集人一起移植uboot和kernel以及android4.2
现在硬件已经做出来，有兴趣的访问以下博客
http://blog.csdn.net/gooogleman/article/details/8830576

#17

写的不错，受教了，谢谢。

#18

你好：
       非常感谢你的分享，我有几个问题想请教，在你的博客中有关于SD卡分区的介绍，我想进一步了解或咨询一下，你烧写MLO、u-boot.bin、uImage的时候是如何确定他们在SD中块位置？还是可以随意存放？谢谢。如果可以请多指教。我的QQ：52397968.邮箱：[e-mail]  

#19

现在该用4412了吧，还用210吗

#20

学习下！！！正在玩210

#21

该回复于2014-09-15 16:11:48被管理员删除

#22

“大概了解了这个分区之后，这个烧写命令想必大家也了解的差不多了。然后输入这些烧写命令进行文件烧写，注意这里的命令是在源码的目录文件下输入的，不然的话找不到对应的文件。”
美女博主，请问怎么分区啊？

#23

真是够了，直接把飞凌网站上的学习资料整过来。。。。。。。。。。http://www.witech.com.cn/news/Article_Show.asp?ArticleID=432