U-BOOT源码分析及移植二（转）

四、U-boot在ST2410的移植，基于NOR FLASH和NAND FLASH启动。
1、从smdk2410到ST2410:
ST2410板子的核心板与FS2410是一样的。我没有整到smdk2410的原理图，从网上得知的结论总结如下，
fs2410与smdk2410 RAM地址空间大小一致(0x30000000~0x34000000=64MB);

NOR FLASH型号不一样，FS2410用SST39VF1601系列的，smdk2410用AMD产LV系列的;

网络芯片型号和在内存中映射的地址完全一致（CS8900，IO方式基地址0x19000300）


2、移植过程：
移植u-boot的基本步骤如下
(1) 在顶层Makefile中为开发板添加新的配置选项，使用已有的配置项目为例。
smdk2410_config?????? :?????? unconfig
@./mkconfig $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 NULL s3c24×0
参考上面2行，添加下面2行。
fs2410_config??????? :?????? unconfig
@./mkconfig $(@:_config=) arm arm920t fs2410 NULL s3c24×0

(2) 创建一个新目录存放开发板相关的代码，并且添加文件。
board/fs2410/config.mk
board/fs2410/flash.c
board/fs2410/fs2410.c
board/fs2410/Makefile
board/fs2410/memsetup.S
board/fs2410/u-boot.lds
注意将board/fs2410/Makefile中smdk2410.o全部改为fs2410.o
(3) 为开发板添加新的配置文件
可以先复制参考开发板的配置文件，再修改。例如：
$cp include/configs/smdk2410.h include/configs/fs2410.h
如果是为一颗新的CPU移植，还要创建一个新的目录存放CPU相关的代码。

(4) 配置开发板
$ make fs2410_config

3、移植要考虑的问题：
从smdk2410到ST2410移植要考虑的主要问题就是NOR flash。从上述分析知道，u-boot启动时要执行flash_init() 检测flash的ID号，大小，secotor起始地址表和保护状态表,这些信息全部保存在flash_info_t flash_info[CFG_MAX_FLASH_BANKS]中。
另外，u-boot中有一些命令如saveenvt需要要擦写flash，间接调用两个函数：flash_erase和write_buff。在board/smdk2410/flash.c
实现了与smdk2410板子相关的nor flash函数操作。由于write_buffer中调用了write_hword去具体写入一个字到flash中，这个函数本身是与硬件无关的，
所以与硬件密切相关的三个需要重写的函数是flash_init, flash_erase,write_hword；
4、SST39VF1601:
FS2410板nor flash型号是SST39VF1601，根据data sheet,其主要特性如下：
16bit字为访问单位。2MBTYE大小。
sector大小2kword=4KB,block大小32Kword=64KB;这里我按block为单位管理flash,即flash_info结构体变量中的sector_count是block数，起始地址表保存也是所有block的起始地址。
SST Manufacturer ID = 00BFH ;
SST39VF1601 Device ID = 234BH；
软件命令序列如下图。


5、我实现的flash.c主要部分：

//相关定义：
# define CFG_FLASH_WORD_SIZE unsigned short? //访问单位为16b字
#define MEM_FLASH_ADDR1? (*(volatile CFG_FLASH_WORD_SIZE *)(CFG_FLASH_BASE + 0x000005555<<1 ))

//命令序列地址1，由于2410地址线A1与SST39VF1601地址线A0连接实现按字访问，因此这个地址要左移1位。
#define MEM_FLASH_ADDR2? (*(volatile CFG_FLASH_WORD_SIZE *)(CFG_FLASH_BASE + 0x000002AAA<<1 ))　//命令序列地址2
#define READ_ADDR0 (*(volatile CFG_FLASH_WORD_SIZE *)(CFG_FLASH_BASE + 0x0000))??

//flash信息读取地址1，A0＝0,其余全为0
#define READ_ADDR1 (*(volatile CFG_FLASH_WORD_SIZE *)(CFG_FLASH_BASE + 0x0001<<1))　//flash信息读取地址2，A0＝1,其余全为0
flash_info_t flash_info[CFG_MAX_FLASH_BANKS];

//flash_init(),我实现的比较简单，因为是与板子严重依赖的，只要检测到的信息与板子提供的已知信息符合就OK。
ulong flash_init (void)
{
int i;

CFG_FLASH_WORD_SIZE value;
flash_info_t *info;
for (i = 0; i < CFG_MAX_FLASH_BANKS; i++)
{
flash_info[i].flash_id=FLASH_UNKNOWN;
}?
info=(flash_info_t *)(&flash_info[0]);

//进入读ID状态，读MAN ID和device id
MEM_FLASH_ADDR1=(CFG_FLASH_WORD_SIZE)(0x00AA);
MEM_FLASH_ADDR2=(CFG_FLASH_WORD_SIZE)(0x0055);
MEM_FLASH_ADDR1=(CFG_FLASH_WORD_SIZE)(0x0090);

value=READ_ADDR0;?? //read Manufacturer ID

if(value==(CFG_FLASH_WORD_SIZE)SST_MANUFACT)
info->flash_id = FLASH_MAN_SST;
else
{
panic("NOT expected FLASH FOUND!\n");return 0;
}
value=READ_ADDR1;?? //read device ID

if(value==(CFG_FLASH_WORD_SIZE)SST_ID_xF1601)
{
info->flash_id += FLASH_SST1601;
info->sector_count = 32;?? //32 block
info->size = 0x00200000; // 2M=32*64K
}
else
{
panic("NOT expected FLASH FOUND!\n");return 0;?
}

//建立sector起始地址表。
if ((info->flash_id & FLASH_VENDMASK) == FLASH_MAN_SST )
{
for (i = 0; i < info->sector_count; i++)
info->start[i] = CFG_FLASH_BASE + (i * 0x00010000);
}

//设置sector保护信息，对于SST生产的FLASH，全部设为0。
for (i = 0; i < info->sector_count; i++)
{
if((info->flash_id & FLASH_VENDMASK) == FLASH_MAN_SST)
info->protect[i] = 0;
}

//结束读ID状态：
*((CFG_FLASH_WORD_SIZE *)&info->start[0])= (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x00F0;

//设置保护，将u-boot镜像和环境参数所在的block的proctect标志置1
flash_protect (FLAG_PROTECT_SET,
CFG_FLASH_BASE,
CFG_FLASH_BASE + monitor_flash_len - 1,
&flash_info[0]);

flash_protect (FLAG_PROTECT_SET,
CFG_ENV_ADDR,
CFG_ENV_ADDR + CFG_ENV_SIZE - 1, &flash_info[0]);
return info->size;
}

//flash_erase实现
这里给出修改的部分，s_first，s_last是要擦除的block的起始和终止block号.对于protect[]置位的block不进行擦除。
擦除一个block命令时序按照上面图示的Block-Erase进行。
for (sect = s_first; sect<=s_last; sect++)
{
if (info->protect[sect] == 0)
{
addr = (CFG_FLASH_WORD_SIZE *)(info->start[sect]);
if ((info->flash_id & FLASH_VENDMASK) == FLASH_MAN_SST)
{
MEM_FLASH_ADDR1 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x00AA;
MEM_FLASH_ADDR2 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0055;
MEM_FLASH_ADDR1 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0080;
MEM_FLASH_ADDR1 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x00AA;
MEM_FLASH_ADDR2 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0055;
addr[0] = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0050;?
for (i=0; i<50; i++)
udelay(1000);?
}
else
{
break;
}
}
}
.........
start = get_timer (0);　　//在指定时间内不能完成为超时。
last? = start;
addr = (CFG_FLASH_WORD_SIZE *)(info->start[l_sect]);//查询DQ7是否为1，DQ7=1表明擦除完毕
while ((addr[0] & (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0080) != (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0080) {
if ((now = get_timer(start)) > CFG_FLASH_ERASE_TOUT) {
printf ("Timeout\n");
return 1;
}
................

//write_word操作，这个函数由write_buff一调用，完成写入一个word的操作，其操作命令序列由上图中Word-Program指定。
static int write_word (flash_info_t *info, ulong dest, ulong data)
{
volatile CFG_FLASH_WORD_SIZE *dest2 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE *)dest;
volatile CFG_FLASH_WORD_SIZE *data2 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE *)&data;
ulong start;
int flag;
int i;


if ((*((volatile ulong *)dest) & data) != data) {
return (2);
}

flag = disable_interrupts();

for (i=0; i<4/sizeof(CFG_FLASH_WORD_SIZE); i++)
{
MEM_FLASH_ADDR1 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x00AA;
MEM_FLASH_ADDR2 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0055;
MEM_FLASH_ADDR1 = (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x00A0;

dest2[i] = data2[i];


if (flag)
enable_interrupts();


start = get_timer (0);
while ((dest2[i] & (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0080) !=
(data2[i] & (CFG_FLASH_WORD_SIZE)0x0080)) {
if (get_timer(start) > CFG_FLASH_WRITE_TOUT) {
return (1);
}
}
}
return (0);
}

这些代码在与nor flash相关的命令中都会间接被调用。所以u-boot可移植性的另一个方面就是规定一些函数调用接口和全局变量，这些函数的实现是硬件相关的，移植时只需要实现这些函数。
而全局变量是具体硬件无关的。u-boot在通用目录中实现其余与硬件无关的函数，这些函数就只与全局变量和函数接口打交道了。 通过编译选项设置来灵活控制是否需要编译通用部分。


6、增加从Nand 启动的代码：
FS2410板有跳线，跳线短路时从NAND启动，否则从NOR启动。根据FS2410 BIOS源码，我修改了start.s加入了可以从两种FLASH中启动u-boot的
代码。原理在于：在重定位之前先读BWSCON寄存器，判断OM0位是0（有跳线，NAND启动）还是1（无跳线，NOR启动），采取不同的重定位代码
分别从nand或nor中拷贝u-boot镜像到RAM中。这里面也有问题，比如从Nand启动后，nor flash的初始化代码和与它相关的命令都是不能使用的。
这里我采用比较简单的方法，定义一个全局变量标志_boot_flash保存当前启动FLASH标志，_boot_flash=0则表明是NOR启动，否则是从NAND。
在每个与nor flash 相关的命令执行函数一开始就判断这个变量，如果为1立即返回。flash_init()也必须放在这个if(!_boot_flash)条件中。
这里方法比较笨，主要是为了能在跳线处于任意状态时都能启动u-boot。
修改后的start.s如下。
.......
//修改1
.globl _boot_flash
_boot_flash:?? //定义全局标志变量，0:NOR FLASH启动，1：NAND FLASH启动。
.word 0x00000000??
.........

///修改2：

ldr r0,=BWSCON
ldr r0,[r0]
ands r0,r0,#6
beq nand_boot?? //OM0=0,有跳线，从Nand启动。nand_boot在后面定义。
............

//修改4,这里在全局变量_boot_flash中设置当前启动flash设备是NOR还是NAND
//这里已经完成搬运到RAM的工作，即将跳转到RAM中_start_armboot函数中执行。
adr r1,_boot_flash //取_boot_flash的当前地址，这时还在NOR FLASH或者NAND 4KB缓冲中。
ldr r2,_TEXT_BASE
add r1,r1,r2?? //得到_boot_flash重定位后的地址，这个地址在RAM中。
ldr r0,=BWSCON
ldr r0,[r0]
ands r0,r0,#6?? //
mov r2,#0x00000001
streq r2,[r1]?? //如果当前是从NAND启动，置_boot_flash为1

ldr pc, _start_armboot

_start_armboot: .word start_armboot

........

//////// 修改4，从NAND拷贝U-boot镜像（最大128KB），这段代码由fs2410 BIOS修改得来。
nand_boot:
mov r5, #NFCONF
ldr r0, =(1<<15)|(1<<12)|(1<<11)|(7<<8)|(7<<4)|(7)
str r0, [r5]

bl ReadNandID
mov r6, #0
ldr r0, =0xec73
cmp r5, r0
beq x1
ldr r0, =0xec75
cmp r5, r0
beq x1
mov r6, #1
x1:
bl ReadNandStatus

mov r8, #0??????? //r8是PAGE数变量
ldr r9, _TEXT_BASE?? //r9指向u-boot在RAM中的起始地址。
x2:
ands r0, r8, #0x1f
bne? x3?????? //此处意思在于页数是32的整数倍的时候才进行一次坏块检查? 1 block=32 pages，否则直接读取页面。
mov? r0, r8
bl? CheckBadBlk?? //检查坏块返回值非0表明当前块不是坏块。
cmp? r0, #0
addne r8, r8, #32?? //如果当前块坏了，跳过读取操作。 1 block=32 pages
bne? x4
x3:
mov r0, r8
mov r1, r9
bl ReadNandPage? //读取一页(512B)
add r9, r9, #512
add r8, r8, #1
x4:
cmp r8, #256??? //一共读取256*512=128KB。
bcc x2

mov r5, #NFCONF?? //DsNandFlash
ldr r0, [r5]
and r0, r0, #~0x8000
str r0, [r5]

adr lr,stack_setup //注意这里直接跳转到stack_setup中执行
mov pc,lr
///


//读取Nand的ID号，返回值在r5中
ReadNandID:
mov???? r7,#NFCONF
ldr????? r0,[r7,#0]? //NFChipEn();
bic????? r0,r0,#0x800
str????? r0,[r7,#0]
mov????? r0,#0x90? //WrNFCmd(RdIDCMD);
strb???? r0,[r7,#4]
mov????? r4,#0?? //WrNFAddr(0);
strb???? r4,[r7,#8]
y1:?????????? //while(NFIsBusy());
ldr????? r0,[r7,#0x10]
tst????? r0,#1
beq????? y1
ldrb???? r0,[r7,#0xc] //id? = RdNFDat()<<8;
mov????? r0,r0,lsl #8
ldrb???? r1,[r7,#0xc] //id |= RdNFDat();
orr????? r5,r1,r0
ldr????? r0,[r7,#0]? //NFChipDs();
orr????? r0,r0,#0x800
str????? r0,[r7,#0]
mov?? pc,lr

//读取Nand状态,返回值在r1,此处没有用到返回值。

ReadNandStatus:
mov?? r7,#NFCONF
ldr????? r0,[r7,#0]?? //NFChipEn();
bic????? r0,r0,#0x800
str????? r0,[r7,#0]
mov????? r0,#0x70???? //WrNFCmd(QUERYCMD);
strb???? r0,[r7,#4]
ldrb???? r1,[r7,#0xc]? //r1 = RdNFDat();
ldr????? r0,[r7,#0]?? //NFChipDs();
orr????? r0,r0,#0x800
str????? r0,[r7,#0]
mov?? pc,lr

//等待Nand内部操作完毕
WaitNandBusy:
mov????? r0,#0x70? //WrNFCmd(QUERYCMD);
mov????? r1,#NFCONF
strb???? r0,[r1,#4]
z1:??????????????? //while(!(RdNFDat()&0x40));
ldrb???? r0,[r1,#0xc]
tst????? r0,#0x40
beq???? z1
mov????? r0,#0?? //WrNFCmd(READCMD0);
strb???? r0,[r1,#4]
mov????? pc,lr

//检查坏block:
CheckBadBlk:
mov???? r7, lr
mov???? r5, #NFCONF

bic???? r0, r0, #0x1f?? //addr &= ~0x1f;
ldr????? r1,[r5,#0]? //NFChipEn()
bic????? r1,r1,#0x800
str????? r1,[r5,#0]

mov????? r1,#0x50??? //WrNFCmd(READCMD2)
strb???? r1,[r5,#4]
mov??? r1, #6
strb???? r1,[r5,#8]? //WrNFAddr(6)
strb???? r0,[r5,#8]? //WrNFAddr(addr)
mov????? r1,r0,lsr #8 //WrNFAddr(addr>>8)
strb???? r1,[r5,#8]
cmp????? r6,#0???? //if(NandAddr)?
movne??? r0,r0,lsr #16 //WrNFAddr(addr>>16)
strneb?? r0,[r5,#8]

bl? WaitNandBusy //WaitNFBusy()

ldrb r0, [r5,#0xc] //RdNFDat()
sub? r0, r0, #0xff

mov????? r1,#0?? //WrNFCmd(READCMD0)
strb???? r1,[r5,#4]

ldr????? r1,[r5,#0]? //NFChipDs()
orr????? r1,r1,#0x800
str????? r1,[r5,#0]

mov? pc, r7

ReadNandPage:
mov???? r7,lr
mov????? r4,r1
mov????? r5,#NFCONF

ldr????? r1,[r5,#0]? //NFChipEn()
bic????? r1,r1,#0x800
str????? r1,[r5,#0]

mov????? r1,#0?? //WrNFCmd(READCMD0)
strb???? r1,[r5,#4]
strb???? r1,[r5,#8]? //WrNFAddr(0)
strb???? r0,[r5,#8]? //WrNFAddr(addr)
mov????? r1,r0,lsr #8 //WrNFAddr(addr>>8)
strb???? r1,[r5,#8]
cmp????? r6,#0?? //if(NandAddr)?
movne??? r0,r0,lsr #16 //WrNFAddr(addr>>16)
strneb?? r0,[r5,#8]

ldr????? r0,[r5,#0]? //InitEcc()
orr????? r0,r0,#0x1000
str????? r0,[r5,#0]

bl?????? WaitNandBusy //WaitNFBusy()

mov????? r0,#0?? //for(i=0; i<512; i++)
r1:
ldrb???? r1,[r5,#0xc] //buf[i] = RdNFDat()
strb???? r1,[r4,r0]
add????? r0,r0,#1
bic????? r0,r0,#0x10000
cmp????? r0,#0x200
bcc????? r1

ldr????? r0,[r5,#0]? //NFChipDs()
orr????? r0,r0,#0x800
str????? r0,[r5,#0]

mov?? pc,r7

关于nand命令，我尝试打开CFG_CMD_NAND选项，并定义
#define CFG_MAX_NAND_DEVICE 1
#define MAX_NAND_CHIPS 1
#define CFG_NAND_BASE 0x4e000000
添加boar_nand_init()定义(空实现)。但是连接时出现问题，原因是u-boot使用的是软浮点，而我的交叉编译arm-linux-gcc是硬件浮点。
看过一些解决方法，比较麻烦，还没有解决这个问题，希望好心的高手指点。不过我比较纳闷，u-boot在nand部分哪里会用到浮点运算呢？

7、添加网络命令。
我尝试使用ping命令，其余的命令暂时不考虑。
在common/cmd_net中，首先有条件编译 #if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NET)，然后在命令函数do_ping(...)定义之前有条件编译判断
#if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_PING) 。所以在include/cofig/fs2410.h中必须打开这两个命令选项。
#define CONFIG_COMMANDS \
(CONFIG_CMD_DFL? | \
CFG_CMD_CACHE? | \
CFG_CMD_REGINFO? | \
CFG_CMD_DATE? | \
CFG_CMD_NET | \? //
CFG_CMD_PING |\ //
CFG_CMD_ELF)
并且设定IP:192.168.0.12。

至此，整个移植过程已经完成。编译连接生成u-boot.bin，烧到nand 和nor上都能顺利启动u-boot,使用ping命令时出现问题，
发现ping自己的主机竟然超时，还以为是程序出了问题，后来才发现是windows防火墙的问题。关闭防火墙就能PING通了。