嵌入式Linux裸机开发（十）——SD卡启动

存储设备分类：

磁存储设备：软盘、硬盘、光盘、CD、磁带

Flash：NandFlash、NorFlash

缺点：时序复杂，无坏块处理机制，接口不统一

NandFlash：MLC（可靠性差，容量大）、SLC（可靠性高、容量小）

扩展卡式Flash：SD卡、MMC卡、MicroSD（TF卡）

内部为NnadFlash存储颗粒，外部封装了接口，接口标准统一、通用。

缺点：频繁使用导致卡槽接触不可靠

iNand、MoviNand、eSSD：

内部为NandFlash芯片，集成块设备存储单元，集成了扩展卡式Flash 的优点，接口标准统一（时序、物理封装、引脚定义）

芯片级封装发布

Flash管理模块：坏块管理等

SSD：

内部为NandFlash芯片，外部封装为硬盘接口

一、SD卡简介

    SD卡(Secure Digital Memory Card)是一种基于半导体闪存工艺的存储卡，1999年由日本松下主导概念，参与者东芝和美国SanDisk公司进行实质研发而完成。SD卡已成为目前消费数码设备中应用最广泛的一种存储卡。SD卡是具有大容量、高性能、安全等多种特点的多功能存储卡，它比MMC卡多了一个进行数据著作权保护的暗号认证功能(SDMI规格)，读写速度比MMC卡要快4倍，达2M/秒。

SD插槽支持MMC卡。

二、SD卡编程接口

SD卡的引脚定义

针脚

4位SD模式

1位SD模式

SPI模式

名称

描述

名称

描述

名称

描述

1

CD/DAT3

卡监测/数据位3

CD

卡监测

CS

芯片选择

2

CMD

命令/回复

CMD

命令/回复

DI

数据输入

3

VSS1

地

VSS1

地

VSS1

地

4

VCC

电源

VCC

电源

VCC

电源

5

CLK

时钟

CLK

时钟

CLK

时钟

6

VSS2

地

VSS2

地

VSS2

地

7

DAT0

数据位0

DAT

数据位

DO

数据输出

8

DAT1

数据位1

RSV

保留

RSV

保留

9

DAT2

数据位2

RSV

保留

RSV

保留

SD卡的引脚接口支持两种通信协议：SD协议和SPI协议。

SPI协议是单片机中广泛使用的一种通信协议，接口时序简单，是一种低速通信协议。

SD通信协议是一个统一标准的通信协议。SoC通过SD卡的九针引脚以SD/SPI协议向SD卡管理模块发送命令、时钟、数据等信息，需要按照时序处理操作SD卡。

 

三、SD卡启动模式

1、S5PV210读取Flash设备数据的方式

    S5PV210内部iROM内部固化了多个设备拷贝函数，这些函数支持从SD/MMC、eMMC、OneNand、eSSD设备拷贝数据到SDRAM中。设备拷贝函数如下：

    NF8_ReadPage_Adv（0xD0037F90）：2K、4K，8bit总线

    NF16_ReadPage_Adv（0xD0037F94）：2K，5 cycle ，16位总线

    CopySDMMCtoMem（0xD0037F98）：从SD/MMC设备拷贝到SDRAM

    CopyMMC4_3toMem（0xD0037F9C）:从eMMC设备拷贝到SDRAM

    CopyOND_ReadMultiPages（0xD0037FA0）：从OneNand设备拷贝到SDRAM

    CopyOND_ReadMultiPages_Adv（0xD0037FA4）：从OneNand设备拷贝到SDRAM

    Copy_eSSDtoMem（0xD0037FA8）：从eSSD设备拷贝到SDRAM（CPUPIO模式）

    Copy_eSSDtoMem_Adv（0xD0037FAC）：从eSSD设备拷贝到SDRAM（UDMA模式）

    NF8_ReadPage_Adv128p（0xD0037FB0）：每块128页，每页2K的Nand

2、S5PV210读取SD卡数据的方式

CopySDMMCtoMem函数解读：

#define CopySDMMCtoMem(z,a,b,c,e) (((bool(*)(int, unsigned int, unsigned short, unsigned int*, bool))(*((unsigned int *)0xD0037F98)))(z,a,b,c,e))

    参数1：SD卡通道

    参数2：块起始地址（块地址）

    参数3：拷贝块的数量

    参数4：数据拷贝到什么地址

    参数5：返回状态

3、函数指针调用设备拷贝函数

typedef unsigned int bool;

typedef bool(*CopySDMMC2Mem) (int, unsigned int, unsigned short, unsigned int *, bool);

CopySDMMC2Mem pFun = (CopySDMMC2Mem)0xD0037F98;

(*pFun)(x,x,x,x,x);//调用方式

四、SD卡启动模式编程

S5PV210启动过程：开发板上电后，BL0执行时会从启动设备加载BL1到iRAM中执行，BL1执行时会初始化SDRAM，将BL2从启动设备拷贝到SDRAM，然后从BL1远跳转到BL2执行。

BL1阶段工作：

初始化SDRAM

从SD卡拷贝BL2到SDRAM

远跳转执行BL2

说明：S5PV210规定BL1从block1开始，BL1从block1-block32，

BL2从block45-block76。BL1的运行地址和链接地址为0xD0020010。

BL2阶段工作：

跳转到BL2执行时，点亮LED灯。

说明：BL2的运行地址为SDRAM中的地址，因此链接地址需要设定为SDRAM 的地址。

BL1工程代码分析：

start.S:

.global _start

 

_start:

// 初始化DDR SDRAM内存

bl sdram_init

// 从SD卡中读取数据到SDRAM，重定位，并跳到DRAM中运行

bl CopyBL2toSdram

loop:

b loop

 

sd_relocate.c:

#define SD_START_BLOCK 1

#define SD_BLOCK_CNT 32

#define DDR_START_ADDR 0x23E00000

 

typedef unsigned int (*CopySDMMC2Mem) (unsigned int  channel, unsigned int  start_block, unsigned char block_size, unsigned int  *trg, unsigned int  init);

 

void CopyBL2toSdram(void)

{

unsigned long ch;

void (*BL2)(void);

ch = *(volatile unsigned int *)(0xD0037488);

// 函数指针

CopySDMMC2Mem copy_bl2 = (CopySDMMC2Mem) (*(unsigned int *) (0xD0037F98));

unsigned int ret;

// 通道0

if (ch == 0xEB000000)

{

// 0:channel 0

// 49:源,代码位于扇区49,1 sector = 512 bytes

// 32:长度，拷贝32 sector，即16K

// 0x23E00000:目的,链接地址0x23E00000

ret = copy_bl2(0, 49, 32,(unsigned int *)0x23E00000, 0);

}

// 通道2

else if (ch == 0xEB200000)

{

ret = copy_bl2(2, 49, 32,(unsigned int *)0x23E00000, 0);

}

else

return;

BL2 = (void *)0x23E00000;

// 跳转到SDRAM中0x23E00000执行

    (*BL2)();

}

 

工程源码见附件，编译后烧录到smart210正常运行，LED等闪烁。

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