Uboot在S3C2440上的移植詳解（一）

作者：時間：2016-11-09 來源：網(wǎng)絡(luò)

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一、移植環(huán)境

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201611/318064.htm

主機：VMWare--Fedora 9
開發(fā)板：Mini2440--64MB Nand,Kernel:2.6.30.4
編譯器：arm-linux-gcc-4.3.2.tgz
u-boot：u-boot-2009.08.tar.bz2

二、移植步驟

本次移植的功能特點包括：

支持Nand Flash讀寫
支持從Nor/Nand Flash啟動
支持CS8900或者DM9000網(wǎng)卡
支持Yaffs文件系統(tǒng)
支持USB下載(還未實現(xiàn))

1.了解u-boot主要的目錄結(jié)構(gòu)和啟動流程，如下圖。

u-boot的stage1代碼通常放在cpu/xxxx/start.S文件中，他用匯編語言寫成；

u-boot的stage2代碼通常放在lib_xxxx/board.c文件中，他用C語言寫成。

各個部分的流程圖如下：

2. 建立自己的開發(fā)板項目并測試編譯。

目前u-boot對很多CPU直接支持，可以查看board目錄的一些子目錄，如：board/samsung/目錄下就是對三星一些ARM處理器的支持，有smdk2400、smdk2410和smdk6400，但沒有2440，所以我們就在這里建立自己的開發(fā)板項目。

1）因2440和2410的資源差不多，主頻和外設(shè)有點差別，所以我們就在board/samsung/下建立自己開發(fā)板的項目，取名叫my2440

#tar -jxvf u-boot-2009.08.tar.bz2 //解壓源碼
#cd u-boot-2009.08/board/samsung/ //進入目錄
#mkdir my2440 //創(chuàng)建my2440文件夾

2）因2440和2410的資源差不多，所以就以2410項目的代碼作為模板，以后再修改

#cp -rf smdk2410/* my2440/ //將2410下所有的代碼復(fù)制到2440下

#cd my2440 //進入my2440目錄

#mv smdk2410.c my2440.c //將my2440下的smdk2410.c改名為my2440.c

#cd ../../../ //回到u-boot根目錄
#cp include/configs/smdk2410.h include/configs/my2440.h//建立2440頭文件
#gedit board/samsung/my2440/Makefile //修改my2440下Makefile的編譯項，如下：

COBJS := my2440.o flash.o //因在my2440下我們將smdk2410.c改名為my2440.c

3）修改u-boot跟目錄下的Makefile文件。查找到smdk2410_config的地方，在他下面按照smdk2410_config的格式建立my2440_config的編譯選項，另外還要指定交叉編譯器

#gedit Makefile

CROSS_COMPILE ?= arm-linux- //指定交叉編譯器為arm-linux-gcc

smdk2410_config : unconfig //2410編譯選項格式
@$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 samsung s3c24x0

my2440_config : unconfig //2440編譯選項格式
@$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t my2440 samsung s3c24x0

*說明：arm ：CPU的架構(gòu)(ARCH)

arm920t：CPU的類型

my2440 ：對應(yīng)在board目錄下建立新的開發(fā)板項目的目錄

samsung：新開發(fā)板項目目錄的上級目錄，如直接在board下建立新的開發(fā)板項目的目錄，則這里就為NULL

s3c24x0：CPU型號

*注意：編譯選項格式的第二行要用Tab鍵開始，否則編譯會出錯

4）測試編譯新建的my2440開發(fā)板項目

#make my2440_config //如果出現(xiàn)Configuring for my2440 board...則表示設(shè)置正確

#make //編譯后在根目錄下會出現(xiàn)u-boot.bin文件，則u-boot移植的第一步就算完成了

到此為止，u-boot對自己的my2440開發(fā)板還沒有任何用處，以上的移植只是搭建了一個my2440開發(fā)板u-boot的框架，要使其功能實現(xiàn)，還要根據(jù)my2440開發(fā)板的具體資源情況來對u-boot源碼進行修改。

3. 根據(jù)u-boot啟動流程圖的步驟來分析或者修改添加u-boot源碼，使之適合my2440開發(fā)板（注：修改或添加的地方都用紅色表示）。

1）my2440開發(fā)板u-boot的stage1入口點分析。
一般在嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)中，在所有源碼文件編譯完成之后，鏈接器要讀取一個鏈接分配文件，在該文件中定義了程序的入口點，代碼段、數(shù)據(jù)段等分配情況等。那么我們的my2440開發(fā)板u-boot的這個鏈接文件就是cpu/arm920t/u-boot.lds，打開該文件部分代碼如下：

知道了程序的入口點是_start，那么我們就打開my2440開發(fā)板u-boot第一個要運行的程序cpu/arm920t/start.S（即u-boot的stage1部分），查找到_start的位置如下：

從這個匯編代碼可以看到程序又跳轉(zhuǎn)到start_code處開始執(zhí)行，那么再查找到start_code處的代碼如下：

/*
* the actual start code
*/

start_code:
/*
* set the cpu to SVC32 mode
*/
mrs r0,cpsr
bic r0,r0,#0x1f
orr r0,r0,#0xd3
msr cpsr,r0

bl coloured_LED_init //此處兩行是對AT91RM9200DK開發(fā)板上的LED進行初始化的
bl red_LED_on

由此可以看到，start_code處才是u-boot啟動代碼的真正開始處。以上就是u-boot的stage1入口的過程。

2）my2440開發(fā)板u-boot的stage1階段的硬件設(shè)備初始化。
由于在u-boot啟動代碼處有兩行是AT91RM9200DK的LED初始代碼，但我們my2440上的LED資源與該開發(fā)板的不一致，所以我們要刪除或屏蔽該處代碼，再加上my2440的LED驅(qū)動代碼（注：添加my2440 LED功能只是用于表示u-boot運行的狀態(tài)，給調(diào)試帶來方便，可將該段代碼放到任何你想調(diào)試的地方），代碼如下：

/*bl coloured_LED_init//這兩行是AT91RM9200DK開發(fā)板的LED初始化，注釋掉
bl red_LED_on*/

#if defined(CONFIG_S3C2440) //區(qū)別與其他開發(fā)板

//根據(jù)mini2440原理圖可知LED分別由S3C2440的PB5、6、7、8口來控制，以下是PB端口寄存器基地址(查2440的DataSheet得知)
#define GPBCON 0x56000010
#define GPBDAT 0x56000014
#define GPBUP 0x56000018

//以下對寄存器的操作參照S3C2440的DataSheet進行操作
ldr r0,=GPBUP
ldr r1,=0x7FF //即：二進制11111111111，關(guān)閉PB口上拉
str r1,[r0]

ldr r0,=GPBCON //配置PB5、6、7、8為輸出口，對應(yīng)PBCON寄存器的第10-17位
ldr r1,=0x154FD //即：二進制010101010011111101
str r1,[r0]

ldr r0,=GPBDAT
ldr r1,=0x1C0 //即：二進制111000000，PB5設(shè)為低電平，6、7、8為高電平
str r1,[r0]

#endif

//此段代碼使u-boot啟動后，點亮開發(fā)板上的LED1，LED2、LED3、LED4不亮

在include/configs/my2440.h頭文件中添加CONFIG_S3C2440宏

#gedit include/configs/my2440.h

#define CONFIG_ARM920T 1 /* This is an ARM920T Core */
#define CONFIG_S3C2410 1 /* in a SAMSUNG S3C2410 SoC */
#define CONFIG_SMDK2410 1 /* on a SAMSUNG SMDK2410 Board */
#define CONFIG_S3C2440 1/* in a SAMSUNG S3C2440 SoC */

3）在u-boot中添加對S3C2440一些寄存器的支持、添加中斷禁止部分和時鐘設(shè)置部分。
由于2410和2440的寄存器及地址大部分是一致的，所以這里就直接在2410的基礎(chǔ)上再加上對2440的支持即可，代碼如下：

S3C2440的時鐘部分除了在start.S中添加外，還要分別在board/samsung/my2440/my2440.c和cpu/arm920t/s3c24x0/speed.c中修改或添加部分代碼，如下：

#gedit board/samsung/my2440/my2440.c //設(shè)置主頻和USB時鐘頻率參數(shù)與start.S中的一致

#define FCLK_SPEED 2 //設(shè)置默認(rèn)等于2，即下面紅色代碼部分有效

#if FCLK_SPEED==0 /* Fout = 203MHz, Fin = 12MHz for Audio */
#define M_MDIV 0xC3
#define M_PDIV 0x4
#define M_SDIV 0x1
#elif FCLK_SPEED==1 /* Fout = 202.8MHz */
#define M_MDIV 0xA1
#define M_PDIV 0x3
#define M_SDIV 0x1
#elifFCLK_SPEED==2/* Fout = 405MHz */
#defineM_MDIV 0x7F //這三個值根據(jù)S3C2440芯片手冊“PLL VALUE SELECTION TABLE”部分進行設(shè)置
#define M_PDIV 0x2
#define M_SDIV 0x1
#endif

#define USB_CLOCK 2 //設(shè)置默認(rèn)等于2，即下面紅色代碼部分有效

#if USB_CLOCK==0
#define U_M_MDIV 0xA1
#define U_M_PDIV 0x3
#define U_M_SDIV 0x1
#elifUSB_CLOCK==1
#define U_M_MDIV 0x48
#define U_M_PDIV 0x3
#define U_M_SDIV 0x2
#elifUSB_CLOCK==2/* Fout = 48MHz */
#defineU_M_MDIV 0x38 //這三個值根據(jù)S3C2440芯片手冊“PLL VALUE SELECTION TABLE”部分進行設(shè)置
#define U_M_PDIV 0x2
#define U_M_SDIV 0x2
#endif

#gedit cpu/arm920t/start.S

#if defined(CONFIG_S3C2400)|| defined(CONFIG_S3C2410) || defined(CONFIG_S3C2440)
/* turn off the watchdog */

# if defined(CONFIG_S3C2400)
# define pWTCON 0x15300000
# define INTMSK 0x14400008 /* Interupt-Controller base addresses */
# define CLKDIVN 0x14800014 /* clock divisor register */
#else //下面2410和2440的寄存器地址是一致的
# define pWTCON 0x53000000
# define INTMSK 0x4A000008 /* Interupt-Controller base addresses */
# define INTSUBMSK 0x4A00001C
# define CLKDIVN 0x4C000014 /* clock divisor register */
# endif

ldr r0,=pWTCON
mov r1, #0x0
str r1,[r0]

/*
*mask all IRQs by setting all bits in the INTMR - default
*/
mov r1, #0xffffffff
ldr r0,=INTMSK
str r1,[r0]
# if defined(CONFIG_S3C2410)
ldr r1,=0x3ff
ldr r0,=INTSUBMSK
str r1,[r0]
# endif
# if defined(CONFIG_S3C2440)//添加s3c2440的中斷禁止部分
ldr r1,=0x7fff //根據(jù)2440芯片手冊，INTSUBMSK寄存器有15位可用

ldr r0,=INTSUBMSK
str r1,[r0]
# endif

# if defined(CONFIG_S3C2440) //添加s3c2440的時鐘部分# endif
#endif /* CONFIG_S3C2400 || CONFIG_S3C2410 || CONFIG_S3C2440 */

#define MPLLCON 0x4C000004 //系統(tǒng)主頻配置寄存器基地址

#define UPLLCON 0x4C000008 //USB時鐘頻率配置寄存器基地址
ldr r0,=CLKDIVN //設(shè)置分頻系數(shù)FCLK:HCLK:PCLK = 1:4:8
mov r1,#5
str r1,[r0]

ldr r0, =MPLLCON //設(shè)置系統(tǒng)主頻為405MHz

ldr r1, =0x7F021 //這個值參考芯片手冊“PLL VALUE SELECTION TABLE”部分

str r1, [r0]

ldr r0, =UPLLCON //設(shè)置USB時鐘頻率為48MHz

ldr r1, =0x38022 //這個值參考芯片手冊“PLL VALUE SELECTION TABLE”部分

str r1, [r0]

#else //其他開發(fā)板的時鐘部分，這里就不用管了，我們現(xiàn)在是做2440的

/* FCLK:HCLK:PCLK = 1:2:4 */
/* default FCLK is 120 MHz !*/

ldr r0,=CLKDIVN
mov r1, #3
str r1,[r0]

#gedit cpu/arm920t/s3c24x0/speed.c //根據(jù)設(shè)置的分頻系數(shù)FCLK:HCLK:PCLK = 1:4:8修改獲取時鐘頻率的函數(shù)

static ulong get_PLLCLK(int pllreg)
{
S3C24X0_CLOCK_POWER *const clk_power =S3C24X0_GetBase_CLOCK_POWER();
ulong r, m, p, s;

if(pllreg == MPLL)
r = clk_power->MPLLCON;
elseif(pllreg == UPLL)
r = clk_power->UPLLCON;
else
hang();

m =((r & 0xFF000)>> 12)+ 8;
p =((r & 0x003F0)>> 4)+ 2;
s = r & 0x3;

#if defined(CONFIG_S3C2440)
if(pllreg == MPLL)
{ //參考S3C2440芯片手冊上的公式：PLL=(2 * m * Fin)/(p * 2s)
return((CONFIG_SYS_CLK_FREQ * m * 2)/(p << s));
}
#endif

return((CONFIG_SYS_CLK_FREQ * m)/(p << s));
}

/* return HCLK frequency */
ulong get_HCLK(void)
{
S3C24X0_CLOCK_POWER *const clk_power =S3C24X0_GetBase_CLOCK_POWER();

#if defined(CONFIG_S3C2440)
return(get_FCLK()/4);
#endif

return((clk_power->CLKDIVN & 0x2)? get_FCLK()/2 : get_FCLK());
}

好了！修改完畢后我們再重新編譯u-boot，然后再下載到RAM中運行測試。結(jié)果終端有輸出信息并且出現(xiàn)類似Shell的命令行，這說明這一部分移植完成。示意圖如下：

現(xiàn)在編譯u-boot，在根目錄下會生成一個u-boot.bin文件。然后我們利用mini2440原有的supervivi把u-boot.bin下載到RAM中運行測試(注意：我們使用supervivi進行下載時已經(jīng)對CPU、RAM進行了初始化，所以我們在u-boot中要屏蔽掉對CPU、RAM的初始化)，如下：

/*#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT //在start.S文件中屏蔽u-boot對CPU、RAM的初始化
bl cpu_init_crit
#endif*/

#make my2440_config

#make

下載運行后可以看到開發(fā)板上的LED燈第一了亮了，其他三個熄滅，測試結(jié)果符合上面的要求。終端運行結(jié)果如下：

#gedit cpu/arm920t/start.S

.globl _start
_start: b start_code //將程序的執(zhí)行跳轉(zhuǎn)到start_code處

#gedit cpu/arm920t/u-boot.lds

OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm","elf32-littlearm","elf32-littlearm")
OUTPUT_ARCH(arm)//定義生成文件的目標(biāo)平臺是arm
ENTRY(_start)//定義程序的入口點是_start

SECTIONS
{
//其他一些代碼段、數(shù)據(jù)段等分配
.= 0x00000000;

.= ALIGN(4);
.text :
{
cpu/arm920t/start.o (.text)
*(.text)
}
..................
..................
}

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