基于优龙FS2410开发板u-boot-1.1.6的移植(NAND FLASH) (一)

原文地址：http://bbs.ednchina.com/BLOG_ARTICLE_179329.HTM

买到开发板之初，就开始移植u-boot，问题多多，加上扳子硬件烧写出了问题，折腾半个多月，放弃，一种挫败感久久不能抹去；偶然间发现扬创开发板“基于u-boot移植修改完善”的utu-bootloader，买之，回来打开光盘一看，暂不提供u-boot移植源代码。凭着职业的冷静，我克制住，和网上的朋友一样，奋战几个夜晚，完成了从NAND FLASH启动、NAND FLASH读写、内核引导。 

移植过程中，参考了网上资料，列举如下：     
    《uboot1.1.4移植》网址： 
    http://hi.baidu.com/edaworld/blog/item/c40f83a8a2e6d1b5cb130cca.html 
    《uboot for s3c2410 nandboot 使用saveenv保存环境变量》网址： 
    http://blog.chinaunix.net/u1/56388/showart_438720.html 
    《基于smdk2410 开发板u-boot-1.2.0 对 nand flash的支持》PDF文档。 
    同时推荐博客：http://blog.chinaunix.net/u1/34474/showart.php?id=363269
       
一、移植前说明： 
 
1. 工作环境： 
        Fedora 8 ,内核2.6.25 
    交叉编译器： 
        Arm-linux-gcc 3.3.2 
    目标板： 
    优龙FS2410，NAND Flash:64M K9F1208，NOR Flash:2M SST39VF1601 (本次移植不包含NOR Flash  支持)， RAM 64M ，CS8900Q3 
 
2. 下载源码，建立工作目录 

    u-boot的源码可以从以下网址下载： 
    http://downloads.sourceforge.net/u-boot/u-boot-1.1.6.tar.bz2 
    建立工作目录： 
    mkdir /uboot 
    cd /uboot 
    把下载的源码拷贝到该目录，解压； 
    tar jxvf u-boot-1.1.6.tar.bz2  
 
二、移植步骤如下： 
 
（1）、建立自己fs2410开发板的配置 
 
    1)# cp –r board/smdk2410 board/fs2410    
    2)# cp include/configs/smdk2410.h include/configs/fs2410.h 
   
fs2410.h是开发板的配置文件，他包括开发板的CPU、系统时钟、RAM、FLASH系统及其他相关的配置信息，由于u-boot已经支持三星的SMDK2410开发板，所以移植的时候直接拷贝SMDK2410的配置文件，做相应的修改即可。由于Uboot对SMDK2410板的NAND Flash初始化部分没有写，即lib_arm/board.c中的start_armboot函数中有这么一句： 
#if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NAND) 
puts ("NAND:"); 
nand_init(); /* go init the NAND */ 
#endif 
但是在board/smdk2410目录下源文件中都没有定义nand_init这个函数。所以需要我们补充这个函数以及这个函数涉及的底层操作，NAND Flash的读写操作相对复杂，将在u-boot-1.1.6移植的第二部分介绍。 
 
(2). 修改顶层Makefile 
 
cd /uboot/u-boot-1.1.6 
vi Makefile 
找到： 
smdk2410_config    :    unconfig
    @$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 NULL s3c24x0 
在其后面添加： 
fs2410_config    :    unconfig
    @$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t fs2410 NULL s3c24x0 
 
各项的意思如下: 
arm:        CPU的架构(ARCH) 
arm920t:    CPU的类型(CPU)，其对应于cpu/arm920t子目录。 
fs2410:    开发板的型号(BOARD)，对应于board/fs2410目录。 
NULL:       开发者/或经销商(vender)。 
s3c24x0:    片上系统(SOC)。 
(3).  include/configs/fs2410.h： 
         
        修改： 
        # define   CFG_PROMPT     “SMDK2410 #” 
        为： 
        # define   CFG_PROMPT     “fs2410 #”  
    这是u-boot的命令行提示符。 
(4) 修改board/fs2410/Makefile 
    将： 
    OBJS    := smdk2410.o flash.o 
    改为： 
    OBJS     := fs2410.o flash.o 
    当然，fs2410下的 smdk2410.c要改成fs2410.c；
(5）依照你自己开发板的内存地址分配情况修改board/fs2410/lowlevel_init.S文件
     这里我参考了FS2410开发板自带S3C2410_BIOS,代码如下：
#include <config.h>
#include <version.h>


/* some parameters for the board */

/*
 *
 * Taken from linux/arch/arm/boot/compressed/head-s3c2410.S
 *
 * Copyright (C) 2002 Samsung Electronics SW.LEE  <[e-mail]>
 *
 */

#define BWSCON    0x48000000

/* BWSCON */
#define DW8             (0x0)
#define DW16             (0x1)
#define DW32             (0x2)
#define WAIT             (0x1<<2)
#define UBLB             (0x1<<3)

#define B1_BWSCON          (DW16)
#define B2_BWSCON          (DW16)
#define B3_BWSCON          (DW16 + WAIT + UBLB)
#define B4_BWSCON          (DW16)
#define B5_BWSCON          (DW16)
#define B6_BWSCON          (DW32)
#define B7_BWSCON          (DW32)

/* BANK0CON */
#define B0_Tacs             0x3    /*  0clk */
#define B0_Tcos             0x3    /*  0clk */
#define B0_Tacc             0x7    /* 14clk */
#define B0_Tcoh             0x3    /*  0clk */
#define B0_Tah             0x3    /*  0clk */
#define B0_Tacp             0x1
#define B0_PMC             0x0    /* normal */

/* BANK1CON */
#define B1_Tacs             0x3    /*  0clk */
#define B1_Tcos             0x3    /*  0clk */
#define B1_Tacc             0x7    /* 14clk */
#define B1_Tcoh             0x3    /*  0clk */
#define B1_Tah             0x3    /*  0clk */
#define B1_Tacp             0x3
#define B1_PMC             0x0

#define B2_Tacs             0x0
#define B2_Tcos             0x0
#define B2_Tacc             0x7
#define B2_Tcoh             0x0
#define B2_Tah             0x0
#define B2_Tacp             0x0
#define B2_PMC             0x0

#define B3_Tacs             0x0    /*  0clk */
#define B3_Tcos             0x3    /*  4clk */
#define B3_Tacc             0x7    /* 14clk */
#define B3_Tcoh             0x1    /*  1clk */
#define B3_Tah             0x0    /*  0clk */
#define B3_Tacp             0x3     /*  6clk */
#define B3_PMC             0x0    /* normal */

#define B4_Tacs             0x1    /*  0clk */
#define B4_Tcos             0x1    /*  0clk */
#define B4_Tacc             0x6    /* 14clk */
#define B4_Tcoh             0x1    /*  0clk */
#define B4_Tah             0x1    /*  0clk */
#define B4_Tacp             0x0
#define B4_PMC             0x0    /* normal */

#define B5_Tacs             0x1    /*  0clk */
#define B5_Tcos             0x1    /*  0clk */
#define B5_Tacc             0x6    /* 14clk */
#define B5_Tcoh             0x1    /*  0clk */
#define B5_Tah             0x1    /*  0clk */
#define B5_Tacp             0x0
#define B5_PMC             0x0    /* normal */

#define B6_MT             0x3    /* SDRAM */
#define B6_Trcd              0x1
#define B6_SCAN             0x1    /* 9bit */

#define B7_MT             0x3    /* SDRAM */
#define B7_Trcd             0x1    /* 3clk */
#define B7_SCAN             0x1    /* 9bit */

/* REFRESH parameter */
#define REFEN             0x1    /* Refresh enable */
#define TREFMD             0x0    /* CBR(CAS before RAS)/Auto refresh */
#define Trp             0x0    /* 2clk */
#define Trc             0x3    /* 7clk */
#define Tchr             0x2    /* 3clk */
#define REFCNT             1113    /* period="15".6us, HCLK="60Mhz", (2048+1-15.6*60) */
/**************************************/

_TEXT_BASE:
    .word    TEXT_BASE

.globl lowlevel_init
lowlevel_init:
    /* memory control configuration */
    /* make r0 relative the current location so that it */
    /* reads SMRDATA out of FLASH rather than memory ! */
    ldr     r0, =SMRDATA
    ldr    r1, _TEXT_BASE
    sub    r0, r0, r1
    ldr    r1, =BWSCON    /* Bus Width Status Controller */
    add     r2, r0, #13*4
0:
    ldr     r3, [r0], #4
    str     r3, [r1], #4
    cmp     r2, r0
    bne     0b

    /* everything is fine now */
    mov    pc, lr

    .ltorg
/* the literal pools origin */

SMRDATA:
    .word (0+(B1_BWSCON<<4)+(B2_BWSCON<<8)+(B3_BWSCON<<12)+(B4_BWSCON<<16)+(B5_BWSCON<<20)+(B6_BWSCON<<24)+(B7_BWSCON<<28))
    .word ((B0_Tacs<<13)+(B0_Tcos<<11)+(B0_Tacc<<8)+(B0_Tcoh<<6)+(B0_Tah<<4)+(B0_Tacp<<2)+(B0_PMC))
    .word ((B1_Tacs<<13)+(B1_Tcos<<11)+(B1_Tacc<<8)+(B1_Tcoh<<6)+(B1_Tah<<4)+(B1_Tacp<<2)+(B1_PMC))
    .word ((B2_Tacs<<13)+(B2_Tcos<<11)+(B2_Tacc<<8)+(B2_Tcoh<<6)+(B2_Tah<<4)+(B2_Tacp<<2)+(B2_PMC))
    .word ((B3_Tacs<<13)+(B3_Tcos<<11)+(B3_Tacc<<8)+(B3_Tcoh<<6)+(B3_Tah<<4)+(B3_Tacp<<2)+(B3_PMC))
    .word ((B4_Tacs<<13)+(B4_Tcos<<11)+(B4_Tacc<<8)+(B4_Tcoh<<6)+(B4_Tah<<4)+(B4_Tacp<<2)+(B4_PMC))
    .word ((B5_Tacs<<13)+(B5_Tcos<<11)+(B5_Tacc<<8)+(B5_Tcoh<<6)+(B5_Tah<<4)+(B5_Tacp<<2)+(B5_PMC))
    .word ((B6_MT<<15)+(B6_Trcd<<2)+(B6_SCAN))
    .word ((B7_MT<<15)+(B7_Trcd<<2)+(B7_SCAN))
    .word ((REFEN<<23)+(TREFMD<<22)+(Trp<<20)+(Trc<<18)+(Tchr<<16)+REFCNT)
    .word 0x32
    .word 0x30
    .word 0x30
（6）测试编译能否成功：
    make fs2410_config 
    make 
    如果没有问题，在u-boot-1.1.6目录下就生成u-boot.bin，因为到这一步只是做了点小改动，并未涉及敏感问题，测试一下可增加点信心，烧到扳子看到如图1所示。当然也有make不成功的时候，如按照上述步骤编译u-boot-1.1.5的时候，出现“没有规则创建'all'需要的目标'hello_world.srec'”,如图1所示，解决方法：
    把example文件夹下的Makefile中的 
    第147行  
    %.srec: % 改成： %.srec: %.o  
    第150行
     %.bin: % 改成： %.bin: %.o 
网上还有一种改法，我没试过，不作说明。
（7）在board/fs2410加入NAND Flash读函数，建立nand_read.c，加入如下内容(copy from vivi)：
#include <config.h>
#include "linux/mtd/mtd.h" 
#include "linux/mtd/nand.h"
 
#define __REGb(x) (*(volatile unsigned char *)(x)) 
#define __REGi(x) (*(volatile unsigned int *)(x)) 
#define NF_BASE 0x4e000000 
#define NFCONF __REGi(NF_BASE + 0x0) 
#define NFCMD __REGb(NF_BASE + 0x4) 
#define NFADDR __REGb(NF_BASE + 0x8) 
#define NFDATA __REGb(NF_BASE + 0xc) 
#define NFSTAT __REGb(NF_BASE + 0x10) 
#define BUSY 1 
inline void wait_idle(void) { 
    int i;  
    while(!(NFSTAT & BUSY)) 
      for(i=0; i<10; i++); 
} 
#define NAND_SECTOR_SIZE 512 
#define NAND_BLOCK_MASK (NAND_SECTOR_SIZE - 1) 
/* low level nand read function */ 
int 
nand_read_ll(unsigned char *buf, unsigned long start_addr, int size) 
{ 
    int i, j; 
    if ((start_addr & NAND_BLOCK_MASK) || (size & NAND_BLOCK_MASK)) { 
        return -1; /* invalid alignment */ 
    } 
    /* chip Enable */ 
    NFCONF &= ~0x800; 
    for(i=0; i<10; i++); 
     for(i=start_addr; i < (start_addr + size);) { 
      /* READ0 */ 
      NFCMD = 0; 
       /* Write Address */ 
      NFADDR = i & 0xff; 
      NFADDR = (i >> 9) & 0xff; 
      NFADDR = (i >> 17) & 0xff; 
      NFADDR = (i >> 25) & 0xff; 
       wait_idle(); 
       for(j=0; j < NAND_SECTOR_SIZE; j++, i++) { 
*buf = (NFDATA & 0xff); 
buf++; 
      } 
    } 
     /* chip Disable */ 
    NFCONF |= 0x800; /* chip disable */ 
    return 0;
}

(10）修改cpu/arm920t/start.S文件
     2410的启动代码可以在外部的NAND FLASH上执行，启动时，NAND FLASH的前4KB（地址为0x00000000，OM[1:0]=0）将被装载到SDRAM中被称为Setppingstone的地址中，然后开始执行这段代码。启动以后，这4KB的空间可以做其他用途,在start.S加入搬运代码如下：  
...........
...........
copy_loop:
    ldmia    r0!, {r3-r10}        /* copy from source address [r0]    */
    stmia    r1!, {r3-r10}        /* copy to   target address [r1]    */
    cmp    r0, r2            /* until source end addreee [r2]    */
    ble    copy_loop

/*08-6-24********************************************************/
#ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT /*这个一定要放在堆栈设置之前*/ 
    bl    copy_myself 
#endif    /*CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT*/
/*08-6-24********************************************************/

#endif    /* CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT */

    /* Set up the stack                            */
stack_setup:
..................
    /************************************************************************** 
 * 
 * copy u-boot    to ram 放在start.S靠后的位置 
 * 
 ************************************************************************* 
 */ 
 #ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT 
/* 
@ copy_myself: copy u-boot to ram 
*/ 
copy_myself: 
    mov   r10, lr 
 
    @ reset NAND 
    mov    r1, #NAND_CTL_BASE 
    ldr    r2, =0xf830        @ initial value 
    str    r2, [r1, #oNFCONF] 
    ldr    r2, [r1, #oNFCONF] 
    bic    r2, r2, #0x800        @ enable chip 
    str    r2, [r1, #oNFCONF] 
    mov    r2, #0xff        @ RESET command 
    strb    r2, [r1, #oNFCMD] 
    mov    r3, #0            @ wait  
1:    add    r3, r3, #0x1 
    cmp    r3, #0xa 
    blt    1b 
2:    ldr    r2, [r1, #oNFSTAT]    @ wait ready 
    tst    r2, #0x1 
    beq    2b 
    ldr    r2, [r1, #oNFCONF] 
    orr    r2, r2, #0x800        @ disable chip 
    str    r2, [r1, #oNFCONF] 
 
    @ get read to call C functions 
    ldr    sp, DW_STACK_START    @ setup stack pointer 
    mov    fp, #0            @ no previous frame, so fp="0" 
 
    @ copy UBOOT to RAM 
    ldr    r0, _TEXT_BASE 
    mov     r1, #0x0 
    mov    r2, #0x20000 
    bl    nand_read_ll 
 
    teq    r0, #0x0 
    beq    ok_nand_read 
 
bad_nand_read:  
1:    b    1b        @ infinite loop  
     
ok_nand_read: 
 
    @ verify 
     
    mov    r0, #0 
    ldr    r1, _TEXT_BASE 
    mov    r2, #0x400    @ 4 bytes * 1024 = 4K-bytes 
go_next: 
    ldr    r3, [r0], #4 
    ldr    r4, [r1], #4 
    teq    r3, r4 
    bne    notmatch 
    subs    r2, r2, #4 
    beq    done_nand_read     
    bne    go_next 
notmatch: 
1:    b    1b 
done_nand_read: 
     
    mov   pc, r10 
 
#endif     
    @ CONFIG_S3C2440_NAND_BOOT 
 
DW_STACK_START: 
    .word    STACK_BASE+STACK_SIZE-4
  
(11）修改include/configs/fs2410.h文件，添加如下内容：
/*08-6-25***************************************************/ 
/*----------------------------------------------------------------------- 
 *  NAND FLASH BOOT 
 */ 
#define    CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT    1 
#define    STACK_BASE            0x33f00000 
#define    STACK_SIZE                0x8000 
#define    UBOOT_RAM_BASE          0x30100000 
 
#define    NAND_CTL_BASE            0x4e000000 
#define    bINT_CTL(Nb)            _REG(INT_CTL_BASE+(Nb)) 
 
 
#define    oNFCONF                0x00 
#define    oNFCMD                0x04 
#define    oNFADDR                0x08 
#define    oNFDATA                0x0c 
#define    oNFSTAT                0x10 
#define    oNFECC                0x14 
/*--------------------------------------------------------------------*/
#define NAND_MAX_CHIPS        1

(12)修改board/fs2410/Makefile 
OBJS := fs2410.o flash.o nand_read.o
(13）重新编译u-boot 
make  fs2410_config
make 
13）通过fs2410的NOR FLASH上的BIOS将u-boot.bin烧写到nand flash中就可以从NAND flash启动了 
我的u-boot启动信息如图2所示，可以看出：和第一次make的结果一样，u-boot命令依然不能用，也就是说不能用saveenv保存设置，因为我们现在只是完成了u-boot从NAND FLASH的启动工作，添加了nand_read.c函数，而不能实现写操作，在《基于优龙FS2410开发板u-boot-1.1.6的移植(NAND FLASH) (二)》中将实现u-boot的一些命令，tftp、 saveenv、 go等。

附件：
图1

图2