u-boot从nand 启动时的问题解决记录
u-boot从nand 启动时的问题解决记录
问题描述：
使用u-boot-1.1.6版本u-boot移植到JZ2440开发板上，当前已经能够从Nor启动，但是不能从Nand正常启动（u-boot大小为95.8k，已经超过的2440从Nand启动时所能拷贝的4k大小），当前代码中只具备从Nor启动时，重定位代码到SDRam的功能，所以需要添加从Nand启动时将u-boot代码重定位到SDRam中，之后跳到SDRam中运行；
针对上述需求中Nand操作部分增加代码如下：
/* s3c2440中nand控制器中寄存器的操作地址 */
#define NFCONF (*(volatile unsigned int *)0x4E000000)
#define NFCONT (*(volatile unsigned int *)0x4E000004)
#define NFCMD (*(volatile unsigned int *)0x4E000008)
#define NFADDR (*(volatile unsigned int *)0x4E00000C)
#define NFDATA (*(volatile unsigned int *)0x4E000010)
#define NFSTAT (*(volatile unsigned int *)0x4E000020)
/* 判断当前程序是从Nor启动，还是从Nand启动
* 返回值：0 从nand启动，1 从Nor启动
*/
unsigned int isFromNorflashStart(void)
{
unsigned int val;
volatile unsigned int *p = (volatile unsigned int *)0;
val = *p;
*p = 0x12345678;
if(*p == 0x12345678)
{
*p = val;
return 0;
}
else
{
return 1;
}
}
/* nand控制器初始化 */
void nand_init_ll(void)
{
#define TACLS 0
#define TWRPH0 1
#define TWRPH1 0
/* 设置时序 */
NFCONF = (TACLS<<12) | (TWRPH0<<8) | (TWRPH1<<4);
/* 使能Nand控制器、初始化ECC、禁止片选 */
NFCONT = (1<<4) | (1<<1) | (1<<0);
}
/* 使能片选 */
void enable_select_ll(void)
{
NFCONT &= ~(1<<1);
}
/* 禁止片选 */
void disenable_select_ll(void)
{
NFCONT |= (1<<1);
}
/* 发命令 */
void nand_cmd_ll(unsigned char cmd)
{
volatile unsigned int i;
NFCMD = cmd;
for(i=0; i<10; i++);
}
/* 发地址 */
void nand_addr_ll(unsigned int addr)
{
volatile unsigned int i;
unsigned int page = addr / 2048;
unsigned int col = addr % 2048;
NFADDR = col & 0xff;
for(i=0; i<10; i++);
NFADDR = (col >> 8) & 0xff;
for(i=0; i<10; i++);
NFADDR = page & 0xff;
for(i=0; i<10; i++);
NFADDR = (page >> 8) & 0xff;
for(i=0; i<10; i++);
NFADDR = (page >> 16) & 0xff;
for(i=0; i<10; i++);
}
/* 等待就绪 */
void nand_wait_ready_ll(void)
{
while(!(NFSTAT & (1<<0)));
}
/* 读数据 */
unsigned char nand_data_ll(void)
{
return NFDATA;
}
/* nand读操作 */
void nand_read_ll(unsigned int addr, unsigned char *dest, unsigned int len)
{
unsigned int page = addr / 2048;
unsigned int col = addr % 2048;
unsigned int i = 0;
/* 使能片选 */
enable_select_ll();
while(i < len)
{
/* 发出命令00H */
nand_cmd_ll(0x00);
/* 发出地址 */
nand_addr_ll(addr);
/* 发出命令30H */
nand_cmd_ll(0x30);
/* 等待就绪 */
nand_wait_ready_ll();
/* 读数据 */
for(; (col < 2048) && (i < len); col++)
{
dest[i++] = nand_data_ll();
addr++;
}
/* 当读取一页后，将列值置为0 */
col = 0;
}
/* 禁止片选 */
disenable_select_ll();
}
/*
* 重定位函数
* addr : 源地址
* dest : 目的地址
* len : 需要拷贝数据的长度
*/
void copy_code_to_sdram(unsigned char *addr, unsigned char *dest, unsigned int len)
{
unsigned int i = 0;
if(isFromNorflashStart())
{
while(i < len)
{
*dest++ = *addr++;
i++;
}
}
else
{
nand_read_ll(addr, dest, len);
}
}
针对上述需求功能在汇编代码中修改如下：
以下是部分代码段，在此之前的汇编代码主要完成的功能是：将CPU设置为SVC模式、关看门狗、关中断以及设置时钟；
/*
* we do sys-critical inits only at reboot,
* not when booting from ram!
*/
#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT /* CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT未定义 */
bl cpu_init_crit /* 主要的功能是关cache、关MMU以及初始化SDRam */
#endif
/* Set up the stack */
stack_setup:
ldr r0, _TEXT_BASE /* upper 128 KiB: relocated uboot */
sub r0, r0, #CFG_MALLOC_LEN /* malloc area */
sub r0, r0, #CFG_GBL_DATA_SIZE /* bdinfo */
#ifdef CONFIG_USE_IRQ /* CONFIG_USE_IRQ未定义 */
sub r0, r0, #(CONFIG_STACKSIZE_IRQ+CONFIG_STACKSIZE_FIQ)
#endif
sub sp, r0, #12 /* leave 3 words for abort-stack */
bl nand_init_ll /* 上面已经设置好了栈，调用C函数初始化Nand控制器 */
#ifndef CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT /* CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT未定义 */
relocate: /* relocate U-Boot to SDRAM */
mov r0, #0
ldr r1, _TEXT_BASE /* test if we run from flash or RAM */
ldr r2, _armboot_start
ldr r3, _bss_start
sub r2, r3, r2 /* r2 <- size of armboot */
bl copy_code_to_sdram /* 调用代码重定位处理函数 */
#endif /* CONFIG_SKIP_RELOCATE_UBOOT */
clear_bss:
ldr r0, _bss_start /* find start of bss segment */
ldr r1, _bss_end /* stop here */
mov r2, #0x00000000 /* clear */
clbss_l:str r2, [r0] /* clear loop... */
add r0, r0, #4
cmp r0, r1
ble clbss_l
ldr pc, _start_armboot /* 跳转执行第二阶段 */
_start_armboot: .word start_armboot
结果：
添加上述代码、编译后得到u-boot.bin烧写到Nand中的0地址处，上电运行，发现在串口监控中没有任何信息输出，之后又将代码烧写到Nor上的0地址处，上电运行，发现串口监控中输出信息正常，命令执行也正常；
分析：
-
u-boot程序的连接地址指定为-Ttext 0x33F80000 ，而当开发板设置为从Nand启动时，CPU会先拷贝4k大小的代码到芯片内部的ram中运行，那么问题来了，有没有可能在连接时，重定位的代码部分并没有在前4k大小中，从而导致代码重定位失败，无法正常启动？
解决办法：查看u-boot.bin文件反编译得到的u-boot.dis文件中，重定位代码部分的连接地址是否在前4k空间，发现确实在前4k空间(如果不在前4k空间，可以修改连接脚本u-boot.lds文件，确保相关文件优先连接)；
/* 反汇编得到的部分内容 */ 33f80cd8 <copy_code_to_sdram>: 33f80cd8: e92d4070 stmdb sp!, {r4, r5, r6, lr} 33f80cdc: e1a04002 mov r4, r2 33f80ce0: e1a05000 mov r5, r0 33f80ce4: e1a06001 mov r6, r1 33f80ce8: ebffff68 bl 33f80a90 <isFromNorflashStart> 33f80cec: e3500000 cmp r0, #0 ; 0x0 33f80cf0: e3a02000 mov r2, #0 ; 0x0 33f80cf4: 0a000007 beq 33f80d18 <copy_code_to_sdram+0x40> 33f80cf8: e1520004 cmp r2, r4 33f80cfc: 28bd8070 ldmcsia sp!, {r4, r5, r6, pc} 33f80d00: e2822001 add r2, r2, #1 ; 0x1 33f80d04: e4d53001 ldrb r3, [r5], #1 33f80d08: e1520004 cmp r2, r4 33f80d0c: e4c63001 strb r3, [r6], #1 33f80d10: 3afffffa bcc 33f80d00 <copy_code_to_sdram+0x28> 33f80d14: e8bd8070 ldmia sp!, {r4, r5, r6, pc} 33f80d18: e1a00005 mov r0, r5 33f80d1c: e1a01006 mov r1, r6 33f80d20: e1a02004 mov r2, r4 33f80d24: e8bd4070 ldmia sp!, {r4, r5, r6, lr} 33f80d28: eaffffc9 b 33f80c54 <nand_read_ll> -
如果程序连接没有问/题，那么有可能是nand控制器初始化失败，或者是在调用copy_code_to_sdram函数时传入的参数不对导致的？
nand控制器初始化失败经过再次确认可以排除这种情况；
mov r0, #0 ldr r1, _TEXT_BASE /* test if we run from flash or RAM */ ldr r2, _armboot_start ldr r3, _bss_start sub r2, r3, r2 /* r2 <- size of armboot */ bl copy_code_to_sdram /* 调用代码重定位处理函数 */在汇编代码中调用C函数copy_code_to_sdram时是通过r0、r1、r2分别传入源地址、目的地址和数据长度等三个变量，其中r0 = 0，代码本身就是烧写在Nand的0地址处，所以源地址为0，没问题，r1 = _TEXT_BASE = 0x33F80000 ，连接地址在连接是指定为0x33F80000 ，所以也没问题，r2 = _armboot_start = _start = 代码的起始地址(在连接脚本中该地址被指定为 . = 0x00000000;)，r3 = _bss_start是.bss段的起始地址，当r3 - r2后得到的就是代码段的长度，所以也没问题；
-
目前最大的嫌疑就是，Nand在拷贝数据的过程中不成功导致的？
解决办法：重点分析nand_read_ll()函数，确保数据读取成功并且是正确的，此处省略描述这个痛苦的过程，直接上结果，nand_read_ll()函数本身的逻辑处理是没问题的，而问题出在了如下部分：
/* s3c2440中nand控制器中寄存器的操作地址 */ #define NFCONF (*(volatile unsigned int *)0x4E000000) #define NFCONT (*(volatile unsigned int *)0x4E000004) #define NFCMD (*(volatile unsigned int *)0x4E000008) #define NFADDR (*(volatile unsigned int *)0x4E00000C) #define NFDATA (*(volatile unsigned int *)0x4E000010) #define NFSTAT (*(volatile unsigned int *)0x4E000020) 将上面的NFCMD、NFADDR、NFDATA和NFSTAT地址的宏定义修改为： #define NFCMD (*(volatile unsigned char *)0x4E000008) #define NFADDR (*(volatile unsigned char *)0x4E00000C) #define NFDATA (*(volatile unsigned char *)0x4E000010) #define NFSTAT (*(volatile unsigned char *)0x4E000020)在2440的datasheet中Nand控制器寄存器描述部分，上述修改了的寄存器，只关心低8位，按照上述修改后，问题解决！
