使用SD卡启动

主流外存储设备

我们一般把RAM叫做内存，ROM叫做外存，常见的外部存储器有：

• 磁带，CD，软盘，硬盘，光盘等磁性存储设备，技术成熟，价格便宜，但是读写速度和可靠性不足，桌面电脑使用较多，嵌入式设备一般不采用
• Flash存储设备：使用电学原理存储，没有物理动作，损耗小，读写速度较快，在嵌入式设备中应用较多
  
  • 纯粹测NandFlash，NorFlash，出现的最早，最原始的Flash颗粒，对存储单元做了最基本的存储接口，要求Soc提供Flash读写控制器来读写Flash，但是读写接口的时序比较复杂，内部没有坏块处理机制，需要Soc来处理坏块，而且各个厂家的Flash接口不一致，NandFlash分为SLC和MLC两种，SLC存储比较可靠，但是容量小，MLC可靠性差，但是容量大且比较便宜，是主流的NandFlash技术，
  • SD,MMC,MicroSD,TF卡，本质上都是Flash颗粒，但是增加了统一的封装和接口标准，例如SD卡都是遵守了SD卡标准来实现的，这样不同厂家的SD卡就可以通用了
  • iNand，MoviNand，eSSD，本质还是NandFlash，综合了SD卡和原始芯片的优势，内部集成的有块设备管理单元，可以进行坏块管理
  • SSD，和eSSD一样，只不过做成了硬盘从而可以插进硬盘插槽中
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SD卡

MMC卡标准比SD卡要早，所以SD卡兼容MMC卡，MicroSD卡和SD卡相比，只是体积不同，其他方面都一样，TF卡是MicroSD卡的另外一个名称，不同之处在于SD卡有写保护开关，但是TF卡没有

SD卡编程接口

SD卡物理接口

SD卡物理接口有9个针脚与外界连接，其中有两个地，一个电源以及六个信号线

SD卡通信协议

SD卡与SRAM，DDR和SROM是不同的，后者是总线式的访问，只要连接初始化后可以直接以地址方式开始访问，但是SD卡不能直接通过地址访问，需要按照一定的读写时序来访问，SD卡虽然只有一组物理接口，但是支持两种访问协议：

• SD协议:专门用于SD卡通信的协议，速度较快，一般要求Soc中有SD控制器，主频有一定的要求，不能太低，
• SPI协议:在单片机中广泛使用的一种通信协议，SD卡支持使用SPI协议，速度相对SD协议来说速度较低，接口操作时序比较简单，常用于单片机环境

MMC控制器

SD卡内部除了存储单元外还有管理模块，Soc和SD卡通过九针的引脚通过SD或者SPI协议向SD卡管理模块发送命令，时钟，数据信息，然后SD卡返回数据信息，工作时每个任务都需要一定的时序

SD卡启动

Soc通常会支持SD卡启动来扩大适用范围，SD卡启动可以在不借用烧录工具(Jlink)的前提下对SD卡进行刷机，刷完插入卡槽即可启动，可以使用SD卡启动来量产刷机

SD卡需要时序访问，CPU不能直接访问SD卡，但是可以以总线式访问SRAM和DRAM，210中96KB的SRAM和iROM代码作为BL0，由BL0启动BL1

210开发板启动流程

210首先执行内部的iROM(BL0)，BL0判断OMPIN决定从哪里启动，如果是从SD卡启动，则BL0读取SD卡前16KB到SRAM中执行(BL1)，BL1执行之后就开始执行软件
当镜像小于16KB时，相当于整个镜像作为BL1被加载到SRAM中执行，当镜像大于16KB的时候，需要把镜像分为两部分，第一部分16KB，剩余大小作为第二部分，第一部分作为BL1启动来初始化DRAM并把第二部分加载到DRAM中执行

iROM读取SD卡

iROM中事先内置了代码来初始化外部SD卡或者NandFlash，并且内置了读取SD卡或者NandFlash的代码，BL0就是调用这些device copy function来读取SD卡或者NandFlash中的BL1，

扇区和块

早期的磁存储设备就是块设备，这种设备的存储单元不是以字节为单位，而是以扇区为单位，读写最小单元是扇区，一个扇区有多个字节，一般是512byte，还有1024，2048以及4096byte等，一个扇区可以看成是一个块，磁盘和Flash以块为单位来读写，所以启动时的device copy function就只能以整块为单位读写SD卡

指针函数调用

使用宏定义方式

#define CopySDMMCtoMem(z,a,b,c,e)(((bool(*)(int, unsigned int, unsigned short, unsigned int*, bool))(*((unsigned
int *)0xD0037F98)))(z,a,b,c,e))

函数指针方式

typedef unsigned int bool;
typedef (bool(*pCopySDMMC2Mem)(int, unsigned int, unsigned short, unsigned int*, bool);
// 在实际使用的时候
pCopySDMMC2Mem p1 = (pCopySDMMC2Mem)0xd0037f98;
p1(x,x,x,x,x);

启动代码编写

将代码分为两部分，第一部分16KB，第二部分剩余大小，iROM会自动读取BL1到SRAM执行，初始化DDR并将BL2读取到DDR，BL1长跳转到BL2中执行

程序分为BL1和BL2两个文件夹分别进行处理，BL1将来会下载到SRAM的0xD0020010中执行的，所以BL1需要完成的事情：

• 关看门狗
• 设置栈
• 关iCache
• 初始化DDR
• 从SD卡复制BL2到DDR特定位置
• 跳转执行

三星官方BL1在SD卡中必须从block1开始，长度为小于等于16KB，最大为32个block扇区，BL1为了安全则从block45开始，长度根据实际的BL2大小来分配，DDR一旦初始化好整个空间都是可用的，从中选择一段足够BL2的空间进行复制即可，我们暂时选择0x23E00000，因为BL1只初始化了DDR1，地址范围是0x20000000到0x2FFFFFFF

启动代码

#define SD_START_BLOCK 45
#define SD_BLOCK_COUNT 32
#define DDR_START_ADDR 0x23E00000
typedef unsigned int bool;
// 通道号：0或者2
// 开始扇区号：45
// 读取扇区个数：32
// 读取后放入内存的地址：0x23E00000
// 是否初始化：0
typedef bool (*pCopySDMMC2Mem)(int, unsigned int, unsigned short, unsigned int*, bool);

typedef void (*pBL2Start)(void);

// 从SD卡第45扇区复制32block到DDR的0x23E00000
void copybl2_2ddr() {
    // 读取BL2到DDR
    pCopySDMMC2Mem p1 = (pCopySDMMC2Mem)(*(unsigned int *)0xd0037f98);
    p1(2,SD_START_BLOCK,SD_BLOCK_COUNT,(unsigned int*)DDR_START_ADDR,0);
    // 长跳转执行，由于两个程序是独立分开链接的，所以不能使用ldr pc进行跳转，只能使用地址强制跳转
    pBL2Start p2 = (pBL2Start)DDR_START_ADDR;
    p2();

}

Uboot中的做法

我们的代码完全分为两部分，编写和组织代码比较麻烦，且无法兼容其他启动方式，在Uboot中程序是一整个部分，BL1和BL2在一起，BL1读取的时候读取的是整个程序到DDR中，然后从DDR中利用长跳转(ldr pc, =ledblink)来执行,Uboot编译完成由200多K，前16K为BL1，后面为BL2，烧录的时候先截取uboot.bin前16K(实际是8K)烧录到block1-32中，然后将整个uboot.bin烧录到SD卡的某个扇区中(例如49)，实际Uboot从SD卡启动时iROM执行完之后从SD卡读取16K到SRAM执行，初始化DDR并复制49扇区以后的程序到DDR中的启动位置，BL1进行ldr pc， =ledblink跳转到DDR上继续执行。这种方式不需要写成两个独立的程序，能够兼容各种启动方式