站在芯片原厂角度移植最新u-boot 2020.07到jz2440开发板(1)(全部驱动使用设备树与dm设备模型)

1. 概述

1.1 缘由

最近在待业，由于之前的工作是在一个初创的芯片原厂做底层驱动开发，所以最近想着能不能以一个芯片原厂的角度移植最新的u-boot到jz2440开发板呢？于是便有了这篇文章。

整篇文章遵循着以问题为导向的讲解方式，重实践，基本没有原理性的知识，并且从零开始进行移植。我相信，如果你能认真的跟着文章实际操作一把，以后不管遇到什么类型的芯片、什么类型的开发板，同样都能完成从零移植u-boot的工作。

1.2 实现的功能

移植的u-boot 2020.07目前实现的功能如下：

1. 如标题所述，全部驱动使用设备树与dm设备模型
2. 实现的驱动：

• 串口驱动
• sdcard驱动
• usb udc驱动
• nand flash驱动
• gpio子系统驱动
• pinctrl子系统驱动
• clock子系统驱动

3. 硬件无关的命令可以按需添加
4. 硬件相关的命令：

• 一些基本的必须的命令，如nand，mmc等

• ums命令（通过usb总线，支持在pc端查看sdcard中的文件系统，暂时由于sdcard驱动问题导致当分区文件内容比较大时会不稳定）

• dfu命令（通过usb总线，支持在pc端下载文件到nand flash）

5. 其他：

• 支持从nand flash启动u-boot以及内核
• 支持从sdcard启动u-boot以及内核，内核映像文件以及dtb文件放在sdcard的第一个vfat格式分区中，根文件系统放在第二个ext4格式分区中

1.3 后续文章写作思路

我打算把移植工作分为一系列的文章来进行讲解：

1. 本篇文章，讲解到以最小的改动实现最初始的打印u-boot启动信息功能为止；
2. 以驱动为分类标准，之后的每一个驱动单独用一篇文章来讲解。

另外，之后如果有时间会有相同思路的移植最新linux内核的系列文章，敬请期待！

2. spl闪亮登场

2.1 引入

在讨论u-boot之前，我们需要认识另一位兄弟——spl，这里我暂且称为spl，首先它并不是u-boot中的spl（second program loader，第二程序加载器，相对于soc中固化的bootcode代码而言），但是作用是相同的，那具体是什么呢？

我这里所谓的spl，主要是参考韦东山老师的自己写bootloader的课程中的内容，一个独立于u-boot的工程。

如果将u-boot直接放在nand flash的0地址处，我们知道如果设置开发板为nand flash启动，s3c2440上电后会自动从nand flash复制4KB代码到内部ram，然后运行。这样，u-boot的重定位代码可能会在4KB之后，那之后的u-boot的代码就不会被重定位到sdram，这样显然是不行的。

所以，spl便是我的一个解决方法：

1. 首先初始化时钟、sdram以及外部存储设备；
2. 然后将u-boot从外部存储设备（sdcard或者nand flash）直接复制到sdram中；
3. 最后调整pc指针到u-boot所在的sdram地址处直接运行u-boot。

2.2 工程构成

整个spl工程构成如下图所示，
可以看到，基本和韦东山老师自己写bootloader的课程中的内容一致，唯一不同的一点是，之前由于学习sdcard裸机驱动，我在网上找了一个s3c2440的sdcard裸机驱动代码，现在正好，如果将u-boot.bin放到sdcard中相比于nandflash，对于调试来说那将是非常的方便，只要有一个读卡器，复制一个几百k的u-boot.bin不需要一秒就可以完成。

2.3 整体思路

整个spl的思路如下：

1. 首先初始化栈、时钟、sdram、nand flash，

   .text
   
   .global _start
   
   /*****************************************************************************/
   
   @程序入口
   
   _start:
   @ 0x00: 复位异常的向量地址
   	b Reset
   @ 0x04: 未定义指令中止模式的向量地址
   HandleUndef:
   	b HandleUndef
   @ 0x08: 管理模式的向量地址（在用户模式下，可通过SWI指令进入该模式）
   HandleSvc:
   	b HandleSvc
   @ 0x0c: 指令预取中止异常的向量地址
   HandlePrefetchAbort:
   	b HandlePrefetchAbort
   @ 0x10: 数据访问中止异常的向量地址
   HandleDataAbort:
   	b HandleDataAbort
   @ 0x14: 保留
   HandleNotUsed:
   	b HandleNotUsed
   @ 0x18: 中断模式的向量地址
   HandleIRQ:
   	b HandleIRQ
   @ 0x1c: 快中断模式的向量地址
   HandleFIQ:
   	b HandleFIQ
   
   /****************************