U-boot原厂版本移植流程

今天开始移植三星原厂的U-boot，做一下笔记，以备日后所需
移植的时候有一点感想，就是最好别注释掉不对的源码，定义的地方千万别动，尽量修改调用的地方，这样可以极大的避免出错

1. 先烧录看现象

先烧到板子里试试看，看看有什么现象，再做分析

• 解压源码后，先看看Makefile中的交叉编译工具链有没有问题。根据 U-boot配置及编译阶段流程宏观分析可知，交叉编译工具链配置在主Makefile的前端。查看后发现里面的工具链和我装的一样，没有问题
• 正式开始编译之前需要配置，那么Makefile中关于配置的伪目标是什么呢？根据 U-boot配置及编译阶段流程宏观分析可知，伪目标在主Makefile的非常后面，而且名字应该是开发板的名字。但是问题来了，三星原厂的评估板叫smdkv210，但是Makefile后面的伪目标有5个名字差不多的，这样的话，相应的.h文件也有5个…..怎么办？
  
  先不管了，选第一个吧，第一个名字看上去最正常，那以后头文件就要选smdkv210single.h了….然后开始配置阶段了，输入make smdkv210single_config
• 配置完之后直接make，发现并没有报错，编译一切顺利
• 烧录前，先看看烧录脚本有没有错，打开sd_fusing目录下的sd_fusing.sh，重点关注
  这两行，确定BL1和U-boot整体的烧录扇区无误，其中，U-boot的烧录扇区由smdkv210single.h中的宏MOVI_BL2_POS指定。然后保险起见，防止原厂编译出来的sd_fdisk不能用，先在sd_fusing目录make clean一下，再make，得到全新的sd_fdisk。最后执行 ./sd_fusing.sh /dev/sdb 烧录一切顺利
• 插入SD卡，开机，发现
  ，此外，开发板供电锁存成功了
• 根据现象分析可知，我们并不能证明SD卡中U-boot彻底失败，因为SD卡正常引导的时候也会输出SD checksum Error，因为x210这块板开机后inand通道的检测优先级是大于SD卡所在的通道的所以这句话指的是inand中校验失败。此外本应在lowlevel_init中最先打印的”OK“却没有正常打印，但是lowlevel_init中的供电锁存却成功了
  所以得出结论，可能有两种情况：1.程序在供电锁存和打印”OK”之间的某处挂掉了；2.串口进行了错误的初始化(可能性不大，因为BL0中初始化过了)

2.解决串口的问题

由于串口打印对于调试非常重要，所以重点先要把串口问题解决

• 根据之前分析，先去lowlevel_init中检查串口的初始化是否正确，结果发现串口的寄存器设置完全符合我们板子，所以能排除掉串口初始化错误的可能性了
• 如果原厂的选用的串口不是我们板子上的串口,那么就需要修改了，一般来说，选用哪一个串口还是使用宏定义来决定的，通常没有硬编码，以210为例，只需要将smdkv210single.h中 #define CONFIG_SERIAL3 改为需要的串口即可
• 然后检查供电锁存和打印”OK”之间的代码
  
  发现问题会在 PMIC、时钟、内存初始化中。由于时钟是SOC内部的，和板级无关，故不会有问题。同样，lowlevel_init中的代码还没重定位，用不到DDR，故也不会有问题。那么问题可能出在设置PMIC中。另外此处也可以利用连续点灯定位bootloader的错误这个方法定位错误
• 查资料可知， PMIC是一种电源管理芯片，而我们板子上没用到；再看看PMIC_InitIp这个函数，发现里面都是I2C的通信代码….果然是在这里挂掉了….由于我们没有用PMIC，I2C的通信便会失败，一直处在某一个while(1)中
• 烧录，尝试，发现整个U-boot居然启动起来了，但是里面的初始化有挺多的错误
  
  可知，DRAM、SD、网卡、fastboot之类的全部有问题，接下来开始根据U-boot初始化阶段流程的顺序来整改

3.检查供电锁存、时钟、内存、串口配置

这几部分的初始化都在lowlevel_init中

• 关于供电锁存，由现象可知并没有问题
• 关于时钟，由U-boot打印信息可知，没有问题。不过如果要修改的话，直接改smdkv210single.h中的宏即可，无需修改代码

• 关于内存，由U-boot打印信息可知，内存大小是有问题的，板子上只有512M（每片256，一片位于0x20000000，一片位于0x40000000），打印出来总共却有1G。那么内存本身的初始化（即时序、驱动强度等）有没有问题呢？输入md命令查看内存信息
  
  发现内存可以正常工作，则内存本身的初始化（即时序、驱动强度等）是正确的，错误是在内存的部署上面。那么进入smdkv210single.h修改DDR相关的宏
  
  将SDRAM_BANK_SIZE（单片SDRAM大小） 改为0x10000000 ，即256MB。改为再检查检查后面几行，SDRAM1起始物理地址是正确的；单片SDRAM大小也是正确的；但是，SDRAM2的物理地址是有问题的，其值为MEMORY_BASE_ADDRESS + SDRAM_BANK_SIZE，即SDRAM1起始物理地址加上单片SDRAM的大小，这样算下来就不对了。我们根据板子上的部署，将其改成0x40000000
  
  上电后，发现打印出来的DDR相关的设置都正确了~

• 关于串口，由现象可知并没有问题

4.检查虚拟地址映射

默认的原厂U-boot的虚拟地址映射是不用改的，除非修改了内存从部署和配置

• （可选步骤）接下来尝试修改内存的部署和配置，把内存的部署改为0x30000000~0x4FFFFFFF，目的是为了熟悉并演示修改U-boot的参数的流程。首先，我们假设原厂的代码写的都挺好的，不存在硬编码，那么只需要修改smdkv210single.h内的宏即可。进入查看和内存有关的宏，首先根据条件编译确定了我们使用的宏为
  
  分析可知，内存本身的初始化（即时序、驱动强度等）应该不用改，需要改的是DMC0控制器的起始位置，仔细查询寄存器可知，只需修改DMC0_MEMCONFIG_0 值为 0x30F01323；此外，还需修改MEMORY_BASE_ADDRESS 值为 0x30000000，这个宏被引用了多次，指导了很多代码的运行。
• 然后来检查和内存有关的虚拟地址映射表，进入lowlevel_init
  
  发现0xc0000000被映射到了0x20000000，而我们内存的起始地址为0x30000000，故把第一行改为.set __base,0x300即可
• 此外，还需要检查一下smdkv210single.h内有关虚拟地址的宏，发现
  
  看来必须要修改这个虚拟地址转换为物理地址的函数，定位后发现
  这个函数写的也是无语，居然硬编码…..我们直接把0x20000000改成0x30000000即可…..
  上电，发现修改成功

5.检查MMC配置

• 由U-boot打印信息可知，mmc的配置是有问题的
  但是由于mmc的初始化利用了linux的驱动，比较庞大，排查起来较为不便。所以，U-boot的打印信息是定位问题的关键，我们可以利用编辑器的搜索功能来搜索打印信息中的关键字。
• 我们在源码中搜索 EXT_CSD，在此我用了slickedit的搜素功能，操作如下
  
  搜索可得结果在mmc.c中
  由此定位了错误之所在，但是还是不明白发生了什么……
• 先观察这几句的上下文，发现整个函数是在读取所谓的“拓展CSD寄存器”，从拓展CSD寄存器读取到了mmc的版本号信息，但是版本号大于5，就导致了程序错误并退出。问题的根节就在于我们用的mmc太新式，而这个U-boot并不认得太新潮的mmc……
• 解决之道只有两种，要么换mmc，要么强行改代码。换mmc不现实，至于怎么改，因为太难，就只能上网查了。上网查了之后发现解决方法倒是很简单，直接把判断的数字5改为8，跳过这个错误即可。修改，上电，测试，发现确实解决了这个问题
• 问题解决了，但还有一个问题，此处U-boot初始化的是接在通道0的inand还是接在通道1的SD卡呢？其实还是函数int mmc_initialize(bd_t *bis)初始化的时候 有一句代码：mmc = find_mmc_device(0); 所指定的，故此处初始化的不是SD而是inand，并且我们可以通过把0改成1来改为初始化SD卡

6.检查环境变量配置

• 首先，在U-boot命令行下尝试环境变量的设置，设置后发现能断电保存，说明环境变量功能成功，但是我们还是要检查一下，环境变量存放的扇区是否安全，会不会和其他内容发生冲突
• 关于环境变量分区的检查，以及默认环境变量的修改详见U-boot对启动介质的空间分配

7.检查网卡配置

根据U-boot打印信息可知，网卡初始化显然是失败的。由于网卡驱动是从linux驱动拿过来的，所以无需修改，只需要确保U-boot中网卡初始化成功即可。

• 关于这个网卡，其实是通过s5pv210的SROM接口来直接挂载在总线上的，所谓的SROM接口其实是一种对外部开放总线的方式，通过这个接口，网卡芯片内的寄存器可以直接通过总线访问，对于程序员来说就仿佛在访问SOC内部的SFR，网卡芯片与SOC直接的通信过程就可以不用关心了。简而言之，这个网卡芯片就像集成在SOC内部一样。s5pv210的内存映射表有关SROM的部分：
  

• 接下来看看我们板子上网卡的具体接法：
  
  首先，要清楚一点，dm9000的地址接口和数据接口是复用的！CMD接在了ADDR2（一根地址总线），当CMD为1时data0-data15传输的是数据，而当CMD为0时传输的是地址，也就是说，如果要访问dm9000的寄存器，data0-data15要先传输地址再传输数据。由接口data0-data15可知，SROM接口使用了16位宽度。由接口CSn1可知，网卡接了SROM的bank1的片选脚，所以网卡处在SROM的bank1。

• 关于网卡的初始化，具体是在U-boot初始化第二阶段的board_init函数中，里面有调用网卡初始化函数（和SROM接口有关），我们板子上的网卡是dm9000，所以真正的初始化函数是dm9000_pre_init，我们需要检查
  1.初始化函数
  2.smdkv210single.h中网卡相关的宏定义
  具体修改需要根据网卡芯片的接法（SROM接口）来定，以x210为例，板载的是dm9000，先来看看原厂代码的初始化流程
  
  上来先根据宏来配置SROM_BW_REG，查手册得知SROM_BW寄存器主要负责各个bank的数据总线的宽度设置，不同的位分别设置不同的bank，由于定义了宏DM9000_16BIT_DATA，故此寄存器配置为16位模式，并且配置的是bank5，byteenable位设置成0（不使用UB/LB），waitenable位设成0（禁止等待），addrmode设为0（半字对齐）。我们修改为bank1，此外，原厂的很多设置都是有问题的，必须修改为byteenable位设置成1（使用UB/LB），waitenable位设成1（使能等待），addrmode设为1（字节对齐），至于这些参数到底怎么选择，其实都是一些约定俗成的套路，特别是dm9000作为一款历史悠久的老芯片，很多设置的方法都已经固化了，通过网络可以很轻松查到。综上所述，我们把代码修改为：SROM_BW_REG &= ~(0xf << 4); SROM_BW_REG |= (0<<7) | (0<<6) | (0<<5) | (1<<4);
  随后原厂设置了SROM_BC5_REG，查手册得知SROM_BC*寄存器负责第*个bank的控制，寄存器的内容本身倒是不用改，只需把SROM_BC5_REG改为SROM_BC1_REG即可。
  最后原厂配置了MP01CON_REG这个寄存器，利用了临时变量tmp先读后改，这个寄存器其实就是配置了引脚MP01，原厂将其设为复用功能————SROM接口中的bank5片选引脚，而我们应将其改为bank1片选引脚，查询手册后，将其改为tmp &=~(0xf<<4); tmp |=(2<<4);

• 接下来看看smdkv210single.h中相关宏定义：
  由s5pv210的内存映射表可知，宏 CONFIG_DM9000_BASE将dm9000地址接口的基地址设置在了bank5（0xA8000000），我们应将其改为bank1，根据内存映射理论上是0x88000000但此处有坑，很玄学，居然有可能不工作，需要改成0x88000300才行，至于原因的话网上众说纷纭，一种比较合理的说法是：DM9000有不同的版本，其中有的内部自带0x300的偏移量…故只用bank的基地址是不行的，需要加上0x300。接下来看后面，DM9000_DATA（数据接口）的地址应改为CONFIG_DM9000_BASE+4，这是因为CMD接在了ADDR2（地址总线），当CMD为1时data0-data15传输的是数据，而当CMD为0时传输的是地址。修改后上电，测试，发现网卡成功运行，可以ping通主机

8.检查内核引导部分

• 当前U-boot还无法启动内核，但是首先需要确定到底是U-boot的问题还是kernel的问题，如果手头存在着其他确定正确的U-boot或者kernel，那么就有可能排除掉一种情况。但是一般来说，手头是没有这个条件的，那么就需要多方位的去诊断

• 首先，在U-boot命令行设置正确的环境变量bootcmd和bootargs，具体详见 U-boot引导内核流程分析 ，设置完发现无法启动

• 接着，试试看使用tftp导入内核镜像至内存，发现仍然无法启动

• 根据 U-boot引导内核流程分析 末尾的论述，我们来做基本的检测，首先怀疑机器码不对，此处要对比U-boot和kernel源码中的机器码，U-boot的部分在smdkv210single.h中的#define
  MACH_TYPE，对比kernel源码中的机器码发现相同，说明机器码没问题。再来看看和传参有关的宏是否正确定义，发现好像#define CONFIG_SETUP_MEMORY_TAGS #define CONFIG_CMDLINE_TAG #define CONFIG_INITRD_TAG 这三个宏没有定义，定义完之后上电发现能够正常运行

  至此，整个移植过程正式结束，总体来说，原厂的U-boot需要修改的地方不是很多