Nand Flash 启动原理

注：本文来自胡浩同事笔记 

       大部分ARM9的CPU内部都集成有一个SRAM，SRAM是英文Static RAM的缩写，它是一种具有静止存取功能的内存，不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。这样它不需要初始化就能够直接使用。这外部扩展的大容量的SDRAM是不一样的，外部大容量的SDRAM是需要初始化后才能使用的。这点在我做过移植的处理器：s3c2410(arm920t),s3c2440(arm920t),at91rm9200(arm920t),at91sam9260(arm926t)上都是这样的。在s3c2440这颗CPU上这个SRAM大小为4KB,datasheet里把它叫做Stepping Stone,江湖人称“起步石”。

        Nandflash和Norflash是不同的：Norflash像内存一样是直接挂在系统总线上的，这样有足够多的地址线使得CPU能够寻址到每一个存储单元上去，这也意味着CPU能够直接通过总线访问Norflash上存储的内容，同时他还支持XIP(即片上执行，不用将代码搬到内存中，直接在Norflash上就能运行)。 而Nandflash它并不是直接挂载系统总线上，而是通过Nandflash控制器(这个一般集成在CPU内部)来完成读写操作的。如果我们把Norflash的那种寻址方式叫直接寻址的话(不是汇编里的那个直接寻址，这里指CPU能够直接通过地址线访问存储器的存储单元)，那么这里的Nandflash就是间接寻址(这里需要Nandflash控制器来寻址)。所以我们在使用Nand flash之前，一定要初始化Nand flash控制器。

        理解上面的这点后，就不难理解，为什么系统能够从Norflash直接启动，而不能直接从Nandflash启动。这是因为，ARM在CPU复位时，CPU默认会到0x0000 0000地址处去取指令，而如果我们是从Norflash启动的话(一般Norflash会挂到Bank0,nGCS0上)，s3c2440 CPU就会把Norflash的空间挂接到0x0000 0000这段内存空间上。这时CPU就能够直接从Norflash上取指令运行，启动了。而如果是Nandflash， 因为Nand flash他不能直接挂到系统总线上，并且他的读写，擦除操作必须依赖Nand flash控制器，这也就意味着Nand flash的存储空间永远不能映射到0x0000 0000这个地址上去。另外，Nand flash的读写操作也不是这样直接寻址的，有兴趣的同学可以自己看看Nandflash的datasheet，写一个RAW的Nand flash 擦除，读写操作程序就明白了。我就写过这么一个程序，对理解Nandflash究竟是怎么操作的非常有帮助。

        而如果这些CPU要从Nand flash上启动，那该怎么办呢？这就要用到我之前提到的CPU的内部SRAM了。在S3C2440的datasheet里有提到，如果我们配置从Nand flash启动的话，那么CPU会自动将内部SRAM的地址映射到0x0000 0000这个地址空间上了，而如果不是从Nand flash启动，那么挂载Bank0(nGCS0)上的设备就会被映射到0x0000 0000地址空间上，如我们之前提到的Nor flash。

        那如果从SRAM启动的话，那么SRAM中的指令(也就是代码)从哪里来的呢？在s3c2440处理器(arm920t和arm926t的核应该都是这样的，另外我看S3C6410也是如此)上电时，CPU会自动将Nandflash的前4K代码(或叫指令)拷贝到内部SRAM中，这是由CPU自动完成的，不需要我们干预。这也就意味着，SRAM中的内容就是我们Nandflash上前4K的代码了。

    这样，如果是在我们的bootloader如u-boot中就要确保，我们编译出來的前4K代码完成以下功能：

              1， 初始化CPU，外部SDRAM，Nandflash控制器等基本功能；

              2， 将Nandflash上剩余的u-boot代码拷贝到外部的SDRAM中

              3， 调到外部的SDRAM中来运行u-boot代码。 这样，U-boot就启动了。

    附上几个编译常见的关键字

        .text：代码段。（指令序列，一般为只读）
        .rodata：只读数据段。（如同C语言中的CONST，就是常量了）

        .data：有初始值的数据段。（在C语言中定义一个“全局变量”并且赋予初始值，就会存入该段）

        .bss：无初始值的数据段。（没有赋初始值的“全局变量”）