底层移植之RBL, UBL, Uboot的关系

来源：互联网发布：矩阵分解模型 sgd 编辑：程序博客网时间：2024/05/21 14:55

首先RBL = ROM Bootloader，UBL= user BootloaderUBOOT = Universal Boot Loader。

RBL为TI固化在芯片ROM中的bootloader，OMAP上电启动过后首先将运行RBL，然后通过RBL加载UBL，再通过UBL加载uboot，而uboot就是用来加载Linux内核的。如果在具体应用过程中不需要使用到Linux（实际上一般都会用到的），uboot甚至是UBL都可以省去。

UBL为一级Bootloader，uboot为二级Bootloader，一级Bootloader的大小是有限制的（应该是64KB以下，没查到具体数值），这也是为什么会有二级Bootloader的原因。如果一个应用程序小于这个大小，那么我们可以不需要烧写UBL，而只用烧写该应用程序相应的bin文件（下面第3点将阐述如何得到这个文件）就行了。
UBL的程序设计，相对UBOOT、KERNEL、ROOTFS、设备驱动、DSP开发来说，还是比较简单。我们先从DAVINCI的启动说起，了解UBL在DAVIN系统中的位置和作用。对于固件程序烧写在NAND FLASH 的Davinci dm644x嵌入式系统，上电启动的过程如下：

1. RBL阶段：
       系统复位后，保存在片内ROM的RBL程序开始运行，RBL程序根据BTSEL[0-3]管脚的电平来判断相应的启动方式。[00]表明是NAND启动方式，RBL程序便从外接nand flash中读取UBL的数据到内部RAM中（UBL最大可达14K），然后转至UBL代码运行；[01]表明是EMIFA启动方式，RBL则直接转至EMIFA EM_CS2 memory space(0x02000000)处开始运行，EMIFA的数据和地址总线宽度分别由EM_WIDTH和AEAW[4:0]引脚决定；[10]表明是HPI启动方式，RBL通过HPI传输代码获得UBL，然后转至UBL代码处运行；[11]表明是UART启动方式，RBL通过UART0传输代码获得UBL，然后转至UBL代码处运行。第一、三、四种方式都是RBL将UBL下载到ARM RAM0和ARM RAM1（0x0-0x3fff，共16K）中，然后转至UBL运行。DSP的是自引导还是由ARM引导由DSP_BT引脚电平决定，如果为高则自引导，如果为低则由ARM引导。

2. UBL阶段，也就是u-boot阶段：
      ti官方提供的是u-boot，所以这里阐述的是u-boot的启动过程。在u-boot中最初阶段主要完成系统时钟、DDR频率的初始化，准备好加载C程序运行的环境，这时候程序运行在ARM RAM中或nor flash中，由启动方式决定。然后拷贝u-boot代码到DDR中，并跳转到C程序的start_armboot处运行(在DDR2中)。
u-boot的具体设置过程如下：
      (1)U-boot代码中首先设置最基本的系统硬件环境，包括系统PLL及DDR2的初始化、PSC的配置及使能UART0、AEMIF等硬件模块；
      (2)配置系统的内存(通过ATAG_ MEM块和mem=)NAND Flash和DDR2；
      (3)在flash中或通过tftp加载内核到指定的存储地址；
      (4)初始化传递到内核的引导参数(EMAC地址，串口，控制台，视频格式等)
      (5)获得ARM Linux机类型值(DVEVM为＃901)；
      (6)设置kernel tagged list；
     (7)用初始值设置ARM的寄存器；
     (8)调用linux内核；

针对DM644X的设置有：
    (1)关中断和MMU。
     (2)使能DSP电源域(PTCMD)，把DSP置为复位状态。
     (3)初始化PLL，使能DDR2，软复位DDR2并且重新使能DDR2，使其脱离复位状态。
     (4)初始化系统PLL。
    (5)配置AEMIF引脚为NOR Flash接口。
    (6)VTP校准。

3. Linux内核启动阶段：

      (1)内核中的boot/compressed/head.s代码开始运行，保存从u-boot中传入的参数，然后会执行一段处理器相关的代码，中间再做些判断和处理，最后对压缩的内核进行解压。

(2)内核中的kernel/head.s代码开始运行，初始化页表，cache和MMU等。

(3)start_kernel()运行，根据从U-boot中得到参数及其他初始化设置(在board-evm.c中)，进行一系列的内核初始化，比如io地址映射、定时器和串口初始化、内存页表重新映射等。

(4)Linux的第一个进程init()运行，该进程根据系统中的配置初始化系统。根据从U-boot中得到参数，从flash中或nfs中启动文件系统；
(5)shell启动。

RBL（ARM ROM Boot Loader）在芯片出厂的时候就已经烧写到ROM里了，这不需要大家关心，上电后，RBL会自动从EMIFA EM_CS2 memory space (0x0200 0000). 执行指令，这个地址就是NAND FLASH 或NOR FLASH的片选起始地址。当你的系统设置为NAND BOOT的时候，UBL（User Boot Loader）是必不可少的，否则RBL不能直接把UBOOT给BOOT起来，因为RBL只支持14K NAND FLASH 的 BOOT程序，而UBOOT编译出来后的bin文件一般都大于80K，特别是版本越高，UBOOT的代码越大，所以这时候就需要写一个UBL。UBL 从NAND FLASH 读取UBOOT，然后把UBOOT COPY 到 DDR2(RAM)的相关地址上，然后把UBOOT 给BOOT 起来。根据TI DAVIN RBL的规定，不同型号的NAND FLASH，UBL保存的地址是不同的，512字节PAGE 的NAND（即SMALL PAGE），保存的地址是：0x00004000；2048字节PAGE的NAND （即LARGE PAGE）保存的地址是：0x20000。至于如何通过XDS560仿真器烧写UBL或通过UART BOOT烧写UBL，本人放在DAVINCI UBOOT移植的文章介绍。（提示：RBL和UBL不要混淆！多看看BOOT的顺序图。）

UBL的移植，比较简单，当然，前提条件你已经搭好交叉编译环境。进入UBL文件包最上层的文件夹，使用make 就可以编译出：ubl_davinci_nand.bin。UBL主要有：

ubl.c dm644x.c util.c nand.c nandboot.c nor.c norboot.c uart.c uartboot.c ubl_davinci.lds

相关的*.h 文件和两个makefile文件。如果最上层的makefile选择$(MAKE) -C src FLASH=nand，表示使用ARM nand flash boot模式，这时NOR,UART BOOT模式相关的c文件不会编译。

介绍一下：

ubl_davinci.lds：指定UBL的SECTIONS及UBL本身的入口地址；

ubl.c：从selfcopy函数开始运行，COPY自己到RAM，然后跳到正常入口地址，执行boot(),main()等函数，调用DM644xInit()，COPY UBOOT到RAM相关地址，最后执行UBOOT的入口地址（EntryPoint），这时UBOOT就可以运行了。

dm644x.c：主要配置最小系统，比如关中断、PLL1、PLL2设置、DDR2 时序设置、UART设置，等等。

util.c：是一些相关的malloc等公共函数。

nand.c：主要是NAND FLASH的驱动；

nandboot.c：主要是实现NAND_Copy，把UBOOT从NAND COPY到相应的DDR2(RAM)里。

UBL要移植的东西不是很多，主要是在dm644x.c里要定义好,Uint32 PLL1_Mult = 22; // DSP=594 MHz for DM6446，DM6441一般使用Uint32 PLL1_Mult = 19; // DSP=513 MHz。在PLL2Init()函数里，使用不同型号的DDR，要设置不同的参数，即时序参数等，这是关键的地方。

Nand.c及nand.h主要移植就是定义好UBOOT在NAND的存储地址，不同型号的NAND FLASH ，比如SMALL PAGE（512字节）和LARGE PAGE（2048字节）这些都要修改除非你的NAND的类型和TI EVM 兼容。

nandboot.c主要任务就是如何把u-boot.bin或带有头的u-boot.img正确COPY到DDR里，这里最容易出问题，编译出来的U-BOOT文件一般带有Valid magic number（MAGIC_NUMBER_VALID），入口地址entrypaoit，这些信息不对都使UBOOT 运行不起来，建议看一下或COPY UBOOT的image.h。

UBL把UBOOT运行起来，很多事情都可以做了，LINUX KERNEL，ROOTFS，NFS，DSP，设备驱动，应用等等，都可开始按部就班开发。