DM365的UBL源码分析_dm365 ubl-优快云博客

DM365是的启动方式有两种，通过BOOTSEL[2:0]引脚决定。当其为001时，直接从AEMIF上启动，比如NOR和OneNAND。除此之外皆是从RBL启动，顺序为RBL-UBL-UBOOT-KERNEL，比如NAND，串口，SD卡等。RBL会搜寻block1到block24去找UBL，关于RBL启动的详细细节可以参考用户指南关于ARM子系统的那篇文档，很详尽，下面只分析UBL的源码。

UBL源码在PSP包里的board_utilities\flash_utils目录下，主要是COMMON目录和各子平台的目录如DM36x等，内中除了UBL的源码外还有CCS下JTAG的擦除烧写源码，串口烧写源码等。下面只分析UBL的启动代码。

入门代码是汇编文件start.S，主要是切换操作模式，建立堆栈等，然后跳转到main函数，进入到Common\ubl\src目录下的C文件ubl.c中。main函数如下：

// Main entry point void main(void) { // Call to real boot function code LOCAL_boot(); // Jump to entry point DEBUG_printString("\r\nJumping to entry point at "); DEBUG_printHexInt(gEntryPoint); DEBUG_printString(".\r\n"); APPEntry = (void(*)(void)) gEntryPoint; (*APPEntry)(); }

main函数主要调用了LOCAL_boot函数来进行实质的引导功能，下面是此函数的内容：

static Uint32 LOCAL_boot(void) { DEVICE_BootMode bootMode; // Read boot mode bootMode = DEVICE_bootMode(); if (bootMode== DEVICE_BOOTMODE_UART) { // Wait until the RBL is done using the UART. while((UART0->LSR& 0x40)== 0 ); } // Platform Initialization if ( DEVICE_init()!= E_PASS) { DEBUG_printString(devString); DEBUG_printString(" initialization failed!\r\n"); asm(" MOV PC, #0"); } else { DEBUG_printString(devString); DEBUG_printString(" initialization passed!\r\n"); } // Set RAM pointer to beginning of RAM space UTIL_setCurrMemPtr(0); // Send some information to host DEBUG_printString("TI UBL Version: "); DEBUG_printString(UBL_VERSION_STRING); DEBUG_printString("\r\nBooting Catalog Boot Loader\r\nBootMode = "); // Select Boot Mode #if defined(UBL_NAND) { //Report Bootmode to host DEBUG_printString("NAND\r\n"); // Copy binary image application from NAND to RAM if (NANDBOOT_copy()!= E_PASS) { DEBUG_printString("NAND Boot failed.\r\n"); LOCAL_bootAbort(); } } #elif defined(UBL_NOR) { //Report Bootmode to host DEBUG_printString("NOR \r\n"); // Copy binary application image from NOR to RAM if (NORBOOT_copy()!= E_PASS) { DEBUG_printString("NOR Boot failed.\r\n"); LOCAL_bootAbort(); } } #elif defined(UBL_SD_MMC) { //Report Bootmode to host DEBUG_printString("SD/MMC \r\n"); // Copy binary of application image from SD/MMC card to RAM if (SDMMCBOOT_copy()!= E_PASS) { DEBUG_printString("SD/MMC Boot failed.\r\n"); LOCAL_bootAbort(); } } #else { //Report Bootmode to host DEBUG_printString("UART\r\n"); UARTBOOT_copy(); } #endif DEBUG_printString(" DONE"); UTIL_waitLoop(10000); DEVICE_TIMER0Stop(); return E_PASS; }

先通过调用DEVICE_bootMode函数来判断启动方式（通过读取SYS寄存器实现），而后调用了DEVICE_init函数来进行平台的最底层初始化，包括电源域，时钟，DDR，EMIF，UART，I2C，TIMER等，另有专篇分析。

而后通过UTIL_setCurrMemPtr函数对全局变量currMemPtr赋值，以后用到。接着通过判断不同的引导方式，采取不同的处理办法，以 NAND启动为例，将调用NANDBOOT_copy函数，此函数另有专篇分析。此函数将NAND中的某些内容（就是UBOOT）搬移到RAM中，而后 UBL结束，控制权正式交给UBOOT。

书接上回，看看UBL对平台的初始化，主要是调用了DEVICE_init函数，函数内容如下：

Uint32 DEVICE_init() { Uint32 status = E_PASS; // Mask all interrupts AINTC->INTCTL= 0x4; AINTC->EABASE= 0x0; AINTC->EINT0= 0x0; AINTC->EINT1= 0x0; // Clear all interrupts AINTC->FIQ0= 0xFFFFFFFF; AINTC->FIQ1= 0xFFFFFFFF; AINTC->IRQ0= 0xFFFFFFFF; AINTC->IRQ1= 0xFFFFFFFF; #ifndef SKIP_LOW_LEVEL_INIT POR_RESET(); // System PSC setup - enable all DEVICE_PSCInit(); DEVICE_pinmuxControl(0,0xFFFFFFFF,0x00FD0000);// All Video Inputs DEVICE_pinmuxControl(1,0xFFFFFFFF,0x00145555);// All Video Outputs DEVICE_pinmuxControl(2,0xFFFFFFFF,0x000000DA);// EMIFA DEVICE_pinmuxControl(3,0xFFFFFFFF,0x00180000);// SPI0, SPI1, UART1, I2C, SD0, SD1, McBSP0, CLKOUTs DEVICE_pinmuxControl(4,0xFFFFFFFF,0x55555555);// MMC/SD0 instead of MS, SPI0 GPIO->DIR02&= 0xfeffffff; GPIO->CLRDATA02= 0x01000000; // System PLL setup if (status== E_PASS) status|= DEVICE_PLL1Init(PLL1_Mult); // DDR PLL setup if (status== E_PASS) status|= DEVICE_PLL2Init(); // DDR2 module setup if (status== E_PASS) status|= DEVICE_DDR2Init(); #endif // AEMIF Setup if (status== E_PASS) status|= DEVICE_EMIFInit(); // UART0 Setup if (status== E_PASS) status|= DEVICE_UART0Init(); // TIMER0 Setup if (status== E_PASS) status|= DEVICE_TIMER0Init(); // I2C0 Setup if (status== E_PASS) status|= DEVICE_I2C0Init(); return status; }

首先屏蔽和清除中断，然后调用DEVICE_PSCInit函数实现对各模块的电源时钟使能，实质是调用PSC电源时钟管理模块的寄存器实现，函数内容如下：

void DEVICE_PSCInit() { unsigned char i=0; unsigned char lpsc_start; unsigned char lpsc_end,lpscgroup,lpscmin,lpscmax; unsigned int PdNum= 0; lpscmin =0; lpscmax =2; for(lpscgroup=lpscmin; lpscgroup<=lpscmax; lpscgroup++){ if(lpscgroup==0) { lpsc_start = 0;// Enabling LPSC 3 to 28 SCR first lpsc_end = 28; } else if(lpscgroup== 1){/* Skip locked LPSCs [29-37] */ lpsc_start = 38; lpsc_end = 47; } else{ lpsc_start = 50; lpsc_end = 51; } //NEXT=0x3, Enable LPSC's for(i=lpsc_start; i<=lpsc_end; i++){ PSC->MDCTL[i]|= 0x3; } //Program goctl to start transition sequence for LPSCs PSC->PTCMD=(1<<PdNum); //Wait for GOSTAT = NO TRANSITION from PSC for Pdomain 0 while(!(((PSC->PTSTAT>> PdNum)& 0x00000001)== 0)); //Wait for MODSTAT = ENABLE from LPSC's for(i=lpsc_start; i<=lpsc_end; i++){ while(!((PSC->MDSTAT[i]& 0x0000001F)== 0x3)); } } }

然后调用DEVICE_pinmuxControl函数决定复用引脚的功能选择，详见数据手册查看引脚功能。

接着调用DEVICE_PLL1Init函数实现了PLL1的配置，预分频，倍频，后分频，分频到各个模块，其设置顺序可以参看用户指南ARM子系统文档，有详细的介绍，PLL2类似不再赘述，函数内容如下：

Uint32 DEVICE_PLL1Init(Uint32 PLLMult) { unsigned int CLKSRC=0x0; unsigned int j; /*Power up the PLL*/ PLL1->PLLCTL&= 0xFFFFFFFD; PLL1->PLLCTL&= 0xFFFFFEFF; PLL1->PLLCTL|= CLKSRC<<8; /*Set PLLENSRC '0', PLL Enable(PLLEN) selection is controlled through MMR*/ PLL1->PLLCTL&= 0xFFFFFFDF; /*Set PLLEN=0 => PLL BYPASS MODE*/ PLL1->PLLCTL&= 0xFFFFFFFE; UTIL_waitLoop(150); // PLLRST=1(reset assert) PLL1->PLLCTL|= 0x00000008; UTIL_waitLoop(300); /*Bring PLL out of Reset*/ PLL1->PLLCTL&= 0xFFFFFFF7; //Program the Multiper and Pre-Divider for PLL1 PLL1->PLLM= 0x51;// VCO will 24*2M/N+1 = 486Mhz PLL1->PREDIV= 0x8000|0x7; PLL1->SECCTL= 0x00470000;// Assert TENABLE = 1, TENABLEDIV = 1, TINITZ = 1 PLL1->SECCTL= 0x00460000;// Assert TENABLE = 1, TENABLEDIV = 1, TINITZ = 0 PLL1->SECCTL= 0x00400000;// Assert TENABLE = 0, TENABLEDIV = 0, TINITZ = 0 PLL1->SECCTL= 0x00410000;// Assert TENABLE = 0, TENABLEDIV = 0, TINITZ = 1 //Program the PostDiv for PLL1 PLL1->POSTDIV= 0x8000; // Post divider setting for PLL1 PLL1->PLLDIV2= 0x8001; PLL1->PLLDIV3= 0x8001;// POST DIV 486/2 -> MJCP/HDVICP PLL1->PLLDIV4= 0x8003;// POST DIV 486/4 -> EDMA/EDMA CFG PLL1->PLLDIV5= 0x8001;// POST DIV 486/2 -> VPSS PLL1->PLLDIV6= 0x8011;// 27Mhz POST DIV 486/18 -> VENC PLL1->PLLDIV7= 0x8000;// POST DIV 486/2 -> DDR PLL1->PLLDIV8= 0x8003;// POST DIV 486/4 -> MMC0/SD0 PLL1->PLLDIV9= 0x8001;// POST DIV 486/2 -> CLKOUT UTIL_waitLoop(300); /*Set the GOSET bit */ PLL1->PLLCMD= 0x00000001;// Go UTIL_waitLoop(300); /*Wait for PLL to LOCK */ while(!(((SYSTEM->PLL0_CONFIG)& 0x07000000)== 0x07000000)); /*Enable the PLL Bit of PLLCTL*/ PLL1->PLLCTL|= 0x00000001;// PLLEN=0 return E_PASS; }

继续在DEVICE_init函数中，下面是调用DEVICE_DDR2Init函数来配置DDR控制器，这是 UBL中重要的一部分，如果硬件电路需要更换内存芯片的话，需要在UBL中修改这个函数，即按照芯片手册来配置DDR控制寄存器中的相关参数，比如时序，BANK数，页大小等。这个函数主要是操作SYS模块和DDR模块的相关寄存器来配置内存，函数中调用的DEVICE_LPSCTransition 函数用来实现模块的电源时钟状态的改变，函数内容如下：

Uint32 DEVICE_DDR2Init() { DEVICE_LPSCTransition(LPSC_DDR2,0,PSC_ENABLE); SYSTEM->VTPIOCR=(SYSTEM->VTPIOCR)& 0xFFFF9F3F; // Set bit CLRZ (bit 13) SYSTEM->VTPIOCR=(SYSTEM->VTPIOCR)| 0x00002000; // Check VTP READY Status while( !(SYSTEM->VTPIOCR& 0x8000)); // Set bit VTP_IOPWRDWN bit 14 for DDR input buffers) //SYSTEM->VTPIOCR = SYSTEM->VTPIOCR | 0x00004000; // Set bit LOCK(bit7) and PWRSAVE (bit8) SYSTEM->VTPIOCR=SYSTEM->VTPIOCR| 0x00000080; // Powerdown VTP as it is locked (bit 6) // Set bit VTP_IOPWRDWN bit 14 for DDR input buffers) SYSTEM->VTPIOCR=SYSTEM->VTPIOCR| 0x00004040; // Wait for calibration to complete UTIL_waitLoop( 150 ); // Set the DDR2 to synreset, then enable it again DEVICE_LPSCTransition(LPSC_DDR2,0,PSC_SYNCRESET); DEVICE_LPSCTransition(LPSC_DDR2,0,PSC_ENABLE); DDR->DDRPHYCR= 0x000000C5; DDR->SDBCR= 0x08D34832; //Program SDRAM Bank Config Register DDR->SDBCR= 0x0853C832; DDR->SDTIMR=0x3C934B51; //Program SDRAM Timing Control Register1 DDR->SDTIMR2=0x4221C72; //Program SDRAM Timing Control Register2 DDR->PBBPR= 0x000000FE; DDR->SDBCR= 0x08534832; //Program SDRAM Bank Config Register DDR->SDRCR= 0x00000768; //Program SDRAM Refresh Control Register DEVICE_LPSCTransition(LPSC_DDR2,0,PSC_SYNCRESET); DEVICE_LPSCTransition(LPSC_DDR2,0,PSC_ENABLE); return E_PASS; } void DEVICE_LPSCTransition(Uint8 module, Uint8 domain, Uint8 state) { // Wait for any outstanding transition to complete while ((PSC->PTSTAT)&(0x00000001<< domain)); // If we are already in that state, just return if (((PSC->MDSTAT[module])& 0x1F) == state)return; // Perform transition PSC->MDCTL[module]=((PSC->MDCTL[module])&(0xFFFFFFE0))|(state); PSC->PTCMD|=(0x00000001 << domain); // Wait for transition to complete while ((PSC->PTSTAT)&(0x00000001<< domain)); // Wait and verify the state while (((PSC->MDSTAT[module])& 0x1F) != state); }

而后调用DEVICE_EMIFInit函数来配置EMIF模块，这个模块用来接外存，比如NAND，NOR等。DM365有两个片选空间，如果某一空间配置成NAND，则需要在寄存器中设置，其函数内容如下：

Uint32 DEVICE_EMIFInit() { AEMIF->AWCCR= 0xff; AEMIF->A1CR= 0x40400204; AEMIF->NANDFCR|= 1; AEMIF->A2CR= 0x00a00505; return E_PASS; }

而后调用DEVICE_UART0Init函数来配置串口0，调用DEVICE_TIMER0Init函数来配置TIMER0，调用 DEVICE_I2C0Init函数来配置I2C控制器，都是操作某一模块的控制寄存器实现，具体如何设置可以参考相关模块的手册，这三个函数的内容如下：

Uint32 DEVICE_UART0Init() { UART0->PWREMU_MGNT= 0;// Reset UART TX & RX components UTIL_waitLoop( 100 ); UART0->MDR= 0x0; UART0->DLL= 0xd;// Set baud rate UART0->DLH= 0; UART0->FCR= 0x0007;// Clear UART TX & RX FIFOs UART0->FCR= 0x0000;// Non-FIFO mode UART0->IER= 0x0007;// Enable interrupts UART0->LCR= 0x0003;// 8-bit words // 1 STOP bit generated, // No Parity, No Stick paritiy, // No Break control UART0->MCR= 0x0000;// RTS & CTS disabled, // Loopback mode disabled, // Autoflow disabled UART0->PWREMU_MGNT= 0xE001;// Enable TX & RX componenets return E_PASS; } Uint32 DEVICE_I2C0Init() { I2C0->ICMDR= 0;// Reset I2C I2C0->ICPSC= 26;// Config prescaler for 27MHz I2C0->ICCLKL= 20;// Config clk LOW for 20kHz I2C0->ICCLKH= 20;// Config clk HIGH for 20kHz I2C0->ICMDR|= I2C_ICMDR_IRS;// Release I2C from reset return E_PASS; } Uint32 DEVICE_TIMER0Init() { // Put timer into reset TIMER0->EMUMGT_CLKSPD= 0x00000003; TIMER0->TCR= 0x00000000; // Enable TINT0, TINT1 interrupt TIMER0->INTCTL_STAT= 0x00000001; // Set to 64-bit GP Timer mode, enable TIMER12 & TIMER34 TIMER0->TGCR= 0x00000003; // Reset timers to zero TIMER0->TIM12= 0x00000000; TIMER0->TIM34= 0x00000000; // Set timer period (5 second timeout = (24000000 * 5) cycles = 0x07270E00) TIMER0->PRD34= 0x00000000; TIMER0->PRD12= 0x07270E00; return E_PASS; }

至此，DEVICE_init函数结束，程序返回至LOCAL_boot函数中，接着就调用NANDBOOT_copy函数了。

下面继续分析，由于后面的代码和函数量相对的多且复杂，所以不再贴上代码，只说流程，只要把程序源码打开对着看很容易就明白了。

在DEVICE_init()这个大的平台初始化函数结束以后，下面要做的工作就是将NAND的中UBOOT复制到DDR中并且跳转到那里，然后UBL的历史使命结束，UBOOT的执行开始，那么就是调用这个函数，NANDBOOT_copy()。

NANDBOOT_copy()函数主要分三大块，第一大块是调用NAND_open()函数对NAND控制器和NAND芯片进行初始化，它传递的参数是CE的地址（一般是CE0）和总线位宽（一般是8位）。好，我们跳到NAND_open()函数中。

NAND_open()函数在common\driver\src\nand.c中，与平台无关。首先定义一个NAND_InfoHandle结构 hNandInfo，这个结构包含了所有与NAND有关的参数，比如厂商ID，设备ID，基址，位宽，块数，页数每块，页大小及与ECC，BB有关的一些函数。然后对这个hNandInfo进行赋值，这里最重要的是把 DEVICE_NAND_PAGE_layout，DEVICE_NAND_ECC_info，DEVICE_NAND_BB_info，DEVICE_NAND_CHIP_infoTable 这四大全局结构赋给了hNandInfo的相关字段。这四大全局结构在每个平台目录下都有定义（比如dm36x\common\src \device_nand.c)，编译不同平台的UBL，会将不同平台的四大全局结构传递给nand.c中使用，这样就做到了NAND的驱动分离中平台无关部分和平台有关部分，这种思想也贯穿在整个LINUX的架构中，先不提这个。然后，操作AEMIF寄存器使能NAND的哪一个CE中，这个由传递的基址决定，一般是CE0，并使能这段片选之上有ECC功能。

接着调用NAND_reset()函数对NAND芯片进行复位，这个函数本身很简单，就是先发复位命令0xFF，再等待操作完成，懂得NAND操作过程的会很容易这个操作。但是这里多说一点，一般我们遇到的芯片操作NAND，其CPU内部会有一个NAND控制器，对NAND的操作会通过这个寄存器来操作，发命令发地址等都是操作这些寄存器来完成。但是DM365不是这样，它没有实质上的NAND控制器，它还是将NAND当做是一个类RAM一样的操作，通过总线上的时序来完成。CLE和ALE连在地址总线A2和A1上，这样的话发命令实质上就是在总线地址0x00000010u上写值（注意DM365的地址线问题，有个32位问题），发地址实质就是在总线地址0x00000008u上写值，读写数据实质就是在总线地址0x00000000u上读写值。这些地址的操作隐含着CLE和ALE的高低电平，再加上配好的时序参数就把NAND的操作弄成了类RAM的操作。这种操作以前没有碰到过，TI的工程师很牛。

接着调用LOCAL_flashGetDetails()函数，这个函数很重要，它会得到NAND的很多详细信息。首先它会判断NAND是否是ONFI，这个没有细究过，跳过不管。然后它会向NAND发读ID命令，从而得到NAND的厂商ID和设备ID值。有了这两个值就好办了，通过一个循环把它们通四全大局结构中的DEVICE_NAND_CHIP_infoTable中定义的各种NAND的资料进行对比，通过ID来定位是哪一种NAND，然后就得出了页数，块数，页大小等重要信息。另外，还要区分NAND是大型还是小型（一般看页大小，大于2K为大），因为它们的地址周期不同。这个函数后面还有一些东西，没有深究。调用完成后再复位一下NAND，整个NAND_open()函数就结束了。

NAND_open()函数完成后，会调用NAND_readPage()函数从第25块开始一直搜索到第50块，只读第0页。因为UBOOT放在第25 块开始的地方，这是手册规定的，而且第0页放一些启动信息等等。通过MAGIC_NUMBER来判断是否有效，这个知识点详见手册。一旦 MAGIC_NUMBER正确，就会将后面的几个字段，比如UBOOT的进入点，页数，UBOOT在哪一个块，哪一个页，UBOOT的装载点等信息就会得到。而后循环调用NAND_readPage()函数将整个UBOOT从NAND拷贝到DDR里，最后将刚才得到的UBOOT的进入点地址复制到 gEntryPoint变量中。然后主函数跳转到这里，从此UBL结束，UBOOT正式启动。

这里的分析没有涉及到坏块处理，ECC校验的部分，一方面现在太忙没时间细看。另一方面UBL不是重点，要想深究这个东西，还是到Linux内核里的 NAND驱动中深究，这里能用就行了。还有就是一开始担心的是我们项目用到的NAND是512B每页的老式NAND，担心UBL不支持，需要修改UBL源码。后来读了UBL源码以后，特别是平台相关的device_nand.c文件，才发现TI的工程师已经把该考虑的都考虑的，都能用，老外就是牛X。不像国内的代码，根本没有普适性和跨平台性。UBL整个源码，架构较清晰，注释也多，代码整体很完整和美观，很有参考和学习价值。读了UBL源码后，其实很容易就能读懂NANDEraser，NANDWriter等的源码了，说白了就是平台初始化加NAND读写，呵呵。