U-boot移植到mini2440上

本文章中的很多内容参考友善之臂的说明文档《mini2440之U-boot移植详细手册-20100419》，使用的U-boot的版本是u-boot-2010.03

说明：此次移植的目的不是为了制作一个功能强大的U-boot，只是做一个最简单的U_boot。该U-boot能够实现通过串口和电脑通信，可以将环境变量保存在NOR Flash中，通过TFTP服务器将使用NFS根文件系统的内核镜像从电脑拷贝到内存中执行。而且这个U-boot只支持从NOR中启动。

在移植U-Boot之前建议对U-Boot中的源码组织结构有较深的理解，可参考我的另一篇博文Bootloader介绍和Uboot源码结构

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移植U-Boot的原则是，先选取与目标板相似的板子，将其的源码内容进行一份拷贝，然后从整个U-Boot的启动流程更改相应的代码。

一、移植初处理

拷贝文件

因为smdk2410与mini2440最相近，所以我们选择smdk2410作为修改对象。

• 拷贝/board/samsung/smdk2410到/board/samsung/mini2440

• 拷贝/include/configs/smdk2410.h到/include/configs/mini2440.h

修改顶层makefile

仿照smdk2410添加如下代码：

mini2440_config :   unconfig    @$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t mini2440 samsung s3c24x0

初步修改/board/samsung/mini2440目录中的文件

在makefile中修改下列代码：

COBJS   := smdk2410.o flash.o

修改成：

COBJS   := mini2440.o flash.o

将文件smdk2410.c重新命名为mini2440.c

现在可以尝试着编译：

make mini2440_configmake all

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二、具体代码移植

现在的思路是，跟随着U-Boot代码的启动流程进行修改和开发板相关的内容。

第一阶段（汇编语言）

.globl _start_start: b   start_code

首先运行的是标号为start_code处的代码

下面的代码是针对需要改的部分。

@   bl  coloured_LED_init@   bl  red_LED_on

因为没有必要实现LED的操作，所以直接注释掉。

s3c2440的频率设定方式与其它的有些区别，需要一些额外的寄存器如下：

#ifdef CONFIG_S3C2440#  define CLK_CTL_BASE   0x4C00000#  define MDIV_405    0x7f << 12 #  define PSDIV_405   0x21 #  define MDIV_200    0xa1 << 12 #  define PSDIV_200   0x31 #endif

需要屏蔽的子中断个数也不一样，所以要进行不同的设定：

#if defined(CONFIG_S3C2440)    ldr r1, =0x7fff    ldr r0, =INTSUBMSK    str r1, [r0]# endif

针对频率需要进行如下修改：

#if defined(CONFIG_S3C2440)/* FCLK:HCLK:PCLK = 1:4:8 */    ldr r0, =CLKDIVN    mov r1, #5    str r1, [r0]    mrc p15, 0, r1, c1, c0, 0    orr r1, r1, #0xc0000000    mcr p15, 0, r1, c1, c0, 0    mov r1, #CLK_CTL_BASE    mov r2, #MDIV_405    add r2, r2, #PSDIV_405    str r2, [r1, #0x04] #else    /* FCLK:HCLK:PCLK = 1:2:4 */    /* default FCLK is 120 MHz ! */    ldr r0, =CLKDIVN    mov r1, #3    str r1, [r0]#endif /* CONFIG_S3C2440 */ 

下面修改lowlevel_init.S,这个文件位于/board/samsung/mini2440目录下，显然和硬件关系密切。

这个文件主要是对开发板的内存地址空间硬件的挂载有关，开发板上的NOR FLASH、NAND FLASH、SDRAM、DM9000都是挂载在内存地址空间上的，所以和它们相关的内容需要在这个文件中设置。

注意：该文件不要用smdk2410中的lowlevel_init.c,应该以sbc2410x文件夹中的lowlevel_init.c为修改代码来源。否则，网络功能无法使用。

#define Trp         0x0 /* 2clk */#define REFCNT          1113

将上述代码修改成下列代码：

#define Trp         0x2 /* 4clk */#define REFCNT          1012

这一部分是和SDRAM有关的参数设定，需要查阅mini2440开发板上的SDRAM的芯片手册来获取。

    ldr     r0, =SMRDATA    ldr r1, _TEXT_BASE    sub r0, r0, r1

这段代码是进行地址的转换，当将U-Boot下载到内存中直接运行时，需要更改上面的代码。我们假定U-boot是从Flash中启动的，不进行更改。

如果需要更改能同时在SDRAM中启动，需要将上述代码进行如下修改：

    ldr     r0, =SMRDATA    ldr     r1, =lowlevel_init    sub r0, r0, r1    adr     r3, lowlevel_init    add     r0,r0,r3

其中的adr是伪代码，它会返回实际运行时，lowlevel_init的物理地址，而不是逻辑地址。

然后继续看start.s中的代码：

后面的代码是将Flash中的代码复制到内存中，清零bbs段，设置堆栈，然后跳转到C语言的入口start_armboot。

注意：如果将U-Boot烧写到NOR Flash中，跟汇编有关的代码就已经完成了，但是如果将其烧写到NAND FLASH中，需要对U-Boot.lds进行如下修改：

.text :{    /cpu/arm920t/start.o(.text)    /board/samsung/mini2440/lowlevel_init.o(.text)    *(.text)}

因为当将U-Boot下载到NAND Flash中时，只将U-Boot的前4K内容复制到芯片内部RAM中运行，采取默认连接方式时，lowlevel_init.o有可能放在4K后面的地址上，此时还没有将Flash中的代码拷贝到内存中，不能执行这部分代码。

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第二阶段（C语言）

首先我们在mini2440.h中进行下列修改：

//#define CONFIG_S3C2410    1#define CONFIG_S3C2440  1

修改完之后我们的程序就无法正常编译了。因为很多文件的编译内容和头文件（配置文件）中的宏定义相关。现在，我们修改了一个和体系相关的很重要的宏，所以会出现问题。因为我们不可能找出所有与该宏定义相关的代码，我们只需要找出影响我们正常编译的宏定义处，进行修改。还有在我们需要用到的地方修改宏定义。

以下代码摘自s3c24x0_cpu.h

#elif defined（CONFIG_S3C2410）

改成下列代码：

#elif defined(CONFIG_S3C2410)||defined(CONFIG_S3C2440)

以下代码摘自s3c24x0.h

#ifdef CONFIG_S3C2410

上述代码改为：

#if defined(CONFIG_S3C2410)||defined(CONFIG_S3C2440)

这样重新编译后能够成功。

接下来继续按照程序的运行顺序进行分析更改。

init_sequence函数数组

#if defined(CONFIG_ARCH_CPU_INIT)    arch_cpu_init,      /* basic arch cpu dependent setup */#endif

对于mini2440上列代码不执行

board_init函数是和开发板紧密相关的，下面介绍对board_init的移植。

#define M_MDIV 0xA1#define M_PDIV 0x3#define M_SDIV 0x1

上列代码更改为：

#define M_MDIV 0x7f#define M_PDIV 0x2#define M_SDIV 0x1

#define U_M_MDIV    0x48#define U_M_PDIV    0x3#define U_M_SDIV    0x2

上列代码更改为：

#define U_M_MDIV    0x38#define U_M_PDIV    0x2#define U_M_SDIV    0x2

上面的更改是对CPU频率进行的更改。

对GPIO端口进行配置：

    gpio->GPACON = 0x007FFFFF;    gpio->GPBCON = 0x00295551;    gpio->GPBUP = 0x000007FF;    gpio->GPCCON = 0xAAAAAAAA;    gpio->GPCUP = 0xFFFFFFFF;    gpio->GPDCON = 0xAAAAAAAA;    gpio->GPDUP = 0xFFFFFFFF;    gpio->GPECON = 0xAAAAAAAA;    gpio->GPEUP = 0x0000FFFF;    gpio->GPFCON = 0x000055AA;    gpio->GPFUP = 0x000000FF;    gpio->GPGCON = 0xFF95FFBA;    gpio->GPGUP = 0x0000FFFF;    gpio->GPHCON = 0x002AFAAA;    gpio->GPHUP = 0x000007FF;    gpio->EXTINT1=0x22222222;    gpio->EXTINT2=0x22222222;

    gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_MINI2440;

设置开发板的ID，其实这一步是没有意义的，我们一般在R1寄存器中保存开发板ID。而且即使设置了，我们也不将其保存到tag中。

#if defined(CONFIG_USE_IRQ)    interrupt_init,     /* set up exceptions */#endif

这一部分代码是否执行取决于CONFIG_USE_IQR，这个宏如果有定义的话，需要在mini2440.h中定义，我们没有定义。

    timer_init,     /* initialize timer */

这个函数的作用是设定一个定时器，涉及到的操作是对定时器寄存器的操作，无须修改。

#ifdef CONFIG_FSL_ESDHC    get_clocks,#endif

这一部分代码是否执行取决于CONFIG_FSL_ESDHC，这个宏如果有定义的话，需要在mini2440.h中定义，我们没有定义。

    env_init,       /* initialize environment */

env_init在U_boot中多处有定义，最终选用的定义取决于mini2440.h中的宏定义。

#define CONFIG_ENV_IS_IN_FLASH  1

我们将环境变量定义保存在NOR FLASH中。

这一块代码复杂，不深究，但结构只是设置了下列两个值：

        gd->env_addr  =         gd->env_valid = 

    init_baudrate

这个函数是为了设定波特率的值，没有涉及到具体的硬件操作，只是在gd中保存波特率。

波特率的值在mini2440.h中定义，如果没有使用默认值115200

#define CONFIG_BAUDRATE     115200

我们在mini2440.h中设置了波特率为115200

serial_init

进行串口初始化，需要设定相应寄存器的值，U-Boot自带的驱动程序中包含具体的实现过程。在该函数中还调用了另一个和移植相关的重要函数：

void _serial_setbrg(const int dev_index){    struct s3c24x0_uart *uart = s3c24x0_get_base_uart(dev_index);    unsigned int reg = 0;    int i;    /* value is calculated so : (int)(PCLK/16./baudrate) -1 */    reg = get_PCLK() / (16 * gd->baudrate) - 1;    writel(reg, &uart->UBRDIV);    for (i = 0; i < 100; i++)        /* Delay */ ;}

其中的get_PCLK和移植相关，因为s3c2410和s3c2440处理时钟的寄存器差别较大，不能直接使用，需要修改。

这里需要修改的文件是speed.c

在static ulong get_PLLCLK(int pllreg)中进行如下修改：

return (CONFIG_SYS_CLK_FREQ * m) / (p << s);改为：    if (pllreg == MPLL)        return (2*CONFIG_SYS_CLK_FREQ * m) / (p << s);    else if (pllreg == UPLL)        return (CONFIG_SYS_CLK_FREQ * m) / (p << s);    else        hang();

在函数ulong get_HCLK(void)中修改如下代码：

return (readl(&clk_power->CLKDIVN) & 2) ? get_FCLK() / 2 : get_FCLK();改为：return (readl(&clk_power->CLKDIVN) & 2) ? get_FCLK() / 2 : get_FCLK()/4;

console_init_f

进行控制台的初始化，其实只是设定了：

gd->have_console = 1;

这应该是表示控制台存在。

display_banner

这个只是向控制台输出一些信息，表示我们之前的工作顺利完成。

    display_banner,     /* say that we are here */#if defined(CONFIG_DISPLAY_CPUINFO)    print_cpuinfo,      /* display cpu info (and speed) */#endif

上述代码取决于CONFIG_DISPLAY_CPUINFO宏定义，需要定义在mini2440.h中，我们没有定义。

#if defined(CONFIG_DISPLAY_BOARDINFO)    checkboard,     /* display board info */#endif

上述代码取决于CONFIG_DISPLAY_BOARDINFO宏定义，需要定义在mini2440.h中，我们没有定义。

#if defined(CONFIG_HARD_I2C) || defined(CONFIG_SOFT_I2C)    init_func_i2c,#endif

同上，没有定义。

dram_init

这个必须要执行，设定SDRAM的其实地址和大小，最终需要传递给内核的。

int dram_init (void){    gd->bd->bi_dram[0].start = PHYS_SDRAM_1;    gd->bd->bi_dram[0].size = PHYS_SDRAM_1_SIZE;    return 0;}

上述代码在mini2440.c中定义。

#define PHYS_SDRAM_1        0x30000000 /* SDRAM Bank #1 */#define PHYS_SDRAM_1_SIZE   0x04000000 /* 64 MB */

我们在mini2440.h中定义了SDRAM的参数，需要和开发板中的内存匹配。

#if defined(CONFIG_CMD_PCI) || defined (CONFIG_PCI)    arm_pci_init,#endif

这个不执行，我们的ARM中没有PCI总线。

display_dram_config

显示内存的信息，无须修改。

现在编译生成的二进制文件就可以在开发板上运行了，但是很多功能没有实现。可以把这里当为一个检测点，要求能正常编译，控制台能正常显示内容。

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第二阶段剩余部分

    mem_malloc_init (_armboot_start - CONFIG_SYS_MALLOC_LEN,            CONFIG_SYS_MALLOC_LEN);

对堆进行清零操作

#ifndef CONFIG_SYS_NO_FLASH    /* configure available FLASH banks */    display_flash_config (flash_init ());#endif /* CONFIG_SYS_NO_FLASH */

我们没有定义CONFIG_SYS_NO_FLASH

该函数中最重要的是flash_init(),display_flash_config()只是对返回值进行格式处理，然后再显示出来。

flash_init()函数在/board/samsung/mini2440/flash.c中定义，可见该函数是与开发板密切相关，移植时应当重视。

NOR FLASH基础知识：

• NOR FLASH的读操作和内存的读操作一模一样，但是写操作复杂，需要特定的指令序。

• 一个NOR FLASH chip由多个BLOCK组成，每个BLOCK由多个SECTION组成

• 在写操作时，NOR FLASH只能将1转化成0，所以在写之前要进行擦除

• 擦除的最小对象为SECTION

该部分的代码移植不介绍了，具体的参考《mini2440之U-boot移植详细手册-20100419》。

#ifdef CONFIG_VFD...#endif 

我们没有定义，不用管

#ifdef CONFIG_LCD...#endif

也没有定义，忽略

#if defined(CONFIG_CMD_NAND)...#endif 

没有定义，忽略

#if defined(CONFIG_CMD_ONENAND)...#endif

没有定义，忽略

#ifdef CONFIG_HAS_DATAFLASH...#endif

没有定义，忽略

env_relocate ();

环境变量的重定位，其中的重要内容如下：

#ifdef ENV_IS_EMBEDDED#ifndef CONFIG_RELOC_FIXUP_WORKS    env_ptr = (env_t *)((ulong)env_ptr + gd->reloc_off);#endif    DEBUGF ("%s[%d] embedded ENV at %p\n", __FUNCTION__,__LINE__,env_ptr);#else    env_ptr = (env_t *)malloc (CONFIG_ENV_SIZE);    DEBUGF ("%s[%d] malloced ENV at %p\n", __FUNCTION__,__LINE__,env_ptr);#endif

我们没有定义ENV_IS_EMBEDDED，所以环境变量的指针是指向动态分配的内存。

#ifdef CONFIG_VFD...#endif

不执行

#ifdef CONFIG_SERIAL_MULTI    serial_initialize();#endif

不执行

    gd->bd->bi_ip_addr = getenv_IPaddr ("ipaddr");

获得IP地址，储存到全局变量gd中。

stdio_init ();

一系列标准的IO口初始化，前提是定义了相应的宏。

    jumptable_init ();

其中的代码如下：

void jumptable_init(void){    gd->jt = malloc(XF_MAX * sizeof(void *));#include <_exports.h>}

#if defined(CONFIG_API)    api_init ();#endif

没有定义，不执行

console_init_r ();  /* fully init console as a device */

过程太复杂了，没有去了解，最后会在控制台输出

IN ： serialOUT ：serialERR ：serial

#if defined(CONFIG_ARCH_MISC_INIT)    arch_misc_init ();#endif#if defined(CONFIG_MISC_INIT_R)    misc_init_r ();#endif

不执行

interrupt_init (void)

因为我们没有定义CONFIG_USE_IRQ，所以该函数是一个空的函数

#ifdef CONFIG_DRIVER_TI_EMAC...#endif 

没定义，不执行

#if defined(CONFIG_DRIVER_SMC91111) || defined (CONFIG_DRIVER_LAN91C96)...#endif 

没定义，不执行

    if ((s = getenv ("loadaddr")) != NULL) {        load_addr = simple_strtoul (s, NULL, 16);    }

这一段，根据环境变量来设置加载地址，没有定义就使用默认值。

#if defined(CONFIG_CMD_NET)    if ((s = getenv ("bootfile")) != NULL) {        copy_filename (BootFile, s, sizeof (BootFile));    }#endif

其中的CONFIG_CMD_NET是定义了的，但是不是我们自己在mini2440.h中定义的。在哪呢？
但是这里的if语句不满足，所以也是没有执行。

#ifdef BOARD_LATE_INIT    board_late_init ();#endif

没定义，不执行

#ifdef CONFIG_GENERIC_MMC    puts ("MMC:   ");    mmc_initialize (gd->bd);#endif

没定义，不执行

#ifdef CONFIG_BITBANGMII    bb_miiphy_init();#endif

没定义，不执行

#if defined(CONFIG_CMD_NET)#if defined(CONFIG_NET_MULTI)    puts ("Net:   ");#endif    eth_initialize(gd->bd);#if defined(CONFIG_RESET_PHY_R)    debug ("Reset Ethernet PHY\n");    reset_phy();#endif#endif

没有定义CONFIG_RESET_PHY_R，重要的地方就是eth_initialize(gd->bd);这一部分决定了能否使用网卡。这一部分不深入研究，请参考《mini2440之U-boot移植详细手册-20100419》。注意：《mini2440之U-boot移植详细手册-20100419》不是以smdk2410作为模板进行移植的，在移植lowlevel_init时，不应该使用smdk2410中的，否则网络功能不能执行。因为其中涉及较多很网卡有关的知识，先不在这一块深入研究，只是模仿拷贝代码。

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至此已经完成了移植工作的全部内容，因为移植部分复杂，涉及更改的地方较多，所以难免会有遗漏的地方，尤其是对mini2440.h头文件相关的代码。所以建议先按上述思路移植，遇到问题之后自己检查，查看源代码是解决问题最好的方法，建议用Source Insight工具建立源码工程。哪里有问题就补哪里。

最后附上按照上面的步骤编译的U_boot.bin,实测可以在mini2440上使用。
U-Boot.bin下载地址