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嵌入式Linux之我行——u-boot-2009.08在2440上的移植详解（一）

2013-12-23 20:34 731 查看

嵌入式Linux之我行，主要讲述和总结了本人在学习嵌入式linux中的每个步骤。一为总结经验，二希望能给想入门嵌入式Linux的朋友提供方便。如有错误之处，谢请指正。

共享资源，欢迎转载：http://hbhuanggang.cublog.cn

一、移植环境

主机：VMWare--Fedora 9
开发板：Mini2440--64MB Nand,Kernel:2.6.30.4

编译器：arm-linux-gcc-4.3.2.tgz

u-boot：u-boot-2009.08.tar.bz2

二、移植步骤

本次移植的功能特点包括：

支持Nand Flash读写
支持从Nor/Nand Flash启动
支持CS8900或者DM9000网卡
支持Yaffs文件系统
支持USB下载(还未实现)

1.
了解u-boot主要的目录结构和启动流程，如下图。

u-boot的stage1代码通常放在cpu/xxxx/start.S文件中，他用汇编语言写成；
u-boot的stage2代码通常放在lib_xxxx/board.c文件中，他用C语言写成。
各个部分的流程图如下：

2. 建立自己的开发板项目并测试编译。
目前u-boot对很多CPU直接支持，可以查看board目录的一些子目录，如：board/samsung/目录下就是对三星一些ARM处理器的支持，有smdk2400、smdk2410和smdk6400，但没有2440，所以我们就在这里建立自己的开发板项目。

1）因2440和2410的资源差不多，主频和外设有点差别，所以我们就在board/samsung/下建立自己开发板的项目，取名叫my2440

#tar -jxvf u-boot-2009.08.tar.bz2   
//解压源码

#cd u-boot-2009.08/board/samsung/    
//进入目录

#mkdir my2440                        //创建my2440文件夹

2）因2440和2410的资源差不多，所以就以2410项目的代码作为模板，以后再修改

#cp -rf smdk2410/* my2440/   //将2410下所有的代码复制到2440下

#cd my2440                  
//进入my2440目录

#mv smdk2410.c my2440.c     
//将my2440下的smdk2410.c改名为my2440.c

#cd ../../../                //回到u-boot根目录

#cp include/configs/smdk2410.h include/configs/my2440.h //建立2440头文件

#gedit board/samsung/my2440/Makefile   //修改my2440下Makefile的编译项，如下：

COBJS    := my2440.o flash.o 
//因在my2440下我们将smdk2410.c改名为my2440.c

3）修改u-boot跟目录下的Makefile文件。查找到smdk2410_config的地方，在他下面按照smdk2410_config的格式建立my2440_config的编译选项，另外还要指定交叉编译器

#gedit Makefile

CROSS_COMPILE ?= arm-linux-       
//指定交叉编译器为arm-linux-gcc

smdk2410_config    :    unconfig  
//2410编译选项格式

    @$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t smdk2410 samsung s3c24x0

my2440_config    :    unconfig    
//2440编译选项格式

    @$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm920t my2440 samsung s3c24x0

*说明：arm    ：CPU的架构(ARCH)

arm920t：CPU的类型

my2440 ：对应在board目录下建立新的开发板项目的目录

samsung：新开发板项目目录的上级目录，如直接在board下建立新的开发板项目的目录，则这里就为NULL

s3c24x0：CPU型号

*注意：编译选项格式的第二行要用Tab键开始，否则编译会出错

4）测试编译新建的my2440开发板项目

#make my2440_config //如果出现Configuring for my2440 board...则表示设置正确

#make
//编译后在根目录下会出现u-boot.bin文件，则u-boot移植的第一步就算完成了

到此为止，u-boot对自己的my2440开发板还没有任何用处，以上的移植只是搭建了一个my2440开发板u-boot的框架，要使其功能实现，还要根据my2440开发板的具体资源情况来对u-boot源码进行修改。

3. 根据u-boot启动流程图的步骤来分析或者修改添加u-boot源码，使之适合my2440开发板（注：修改或添加的地方都用红色表示）。

1）my2440开发板u-boot的stage1入口点分析。

一般在嵌入式系统软件开发中，在所有源码文件编译完成之后，链接器要读取一个链接分配文件，在该文件中定义了程序的入口点，代码段、数据段等分配情况等。那么我们的my2440开发板u-boot的这个链接文件就是cpu/arm920t/u-boot.lds，打开该文件部分代码如下：

#gedit
cpu/arm920t/u-boot.lds

OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm",
"elf32-littlearm",
"elf32-littlearm")

OUTPUT_ARCH(arm)    //定义生成文件的目标平台是arm

ENTRY(_start)       //定义程序的入口点是_start

SECTIONS

{

    //其他一些代码段、数据段等分配

    . = 0x00000000;

    . = ALIGN(4);

    .text :

    {

        cpu/arm920t/start.o    (.text)

        *(.text)

    }

    ..................

    ..................

}

知道了程序的入口点是_start，那么我们就打开my2440开发板u-boot第一个要运行的程序cpu/arm920t/start.S（即u-boot的stage1部分），查找到_start的位置如下：

#gedit
cpu/arm920t/start.S

.globl _start

_start: b       start_code    //将程序的执行跳转到start_code处

从这个汇编代码可以看到程序又跳转到start_code处开始执行，那么再查找到start_code处的代码如下：

/*

 * the actual start code

 */

start_code:

    /*

     * set the cpu to SVC32 mode

     */

    mrs    r0,cpsr

    bic    r0,r0,#0x1f

    orr    r0,r0,#0xd3

    msr    cpsr,r0

    bl coloured_LED_init  //此处两行是对AT91RM9200DK开发板上的LED进行初始化的

    bl red_LED_on

由此可以看到，start_code处才是u-boot启动代码的真正开始处。以上就是u-boot的stage1入口的过程。

2）my2440开发板u-boot的stage1阶段的硬件设备初始化。

由于在u-boot启动代码处有两行是AT91RM9200DK的LED初始代码，但我们my2440上的LED资源与该开发板的不一致，所以我们要删除或屏蔽该处代码，再加上my2440的LED驱动代码（注：添加my2440 LED功能只是用于表示u-boot运行的状态，给调试带来方便，可将该段代码放到任何你想调试的地方），代码如下：

/*bl coloured_LED_init  //这两行是AT91RM9200DK开发板的LED初始化，注释掉

    bl red_LED_on*/

#if defined(CONFIG_S3C2440)  //区别与其他开发板

//根据mini2440原理图可知LED分别由S3C2440的PB5、6、7、8口来控制，以下是PB端口寄存器基地址(查2440的DataSheet得知)

#define GPBCON 0x56000010

#define GPBDAT 0x56000014

#define GPBUP  0x56000018

//以下对寄存器的操作参照S3C2440的DataSheet进行操作

    ldr r0,
=GPBUP

    ldr r1,
=0x7FF   
//即：二进制11111111111，关闭PB口上拉

    str r1,
[r0]

    ldr r0,
=GPBCON   //配置PB5、6、7、8为输出口，对应PBCON寄存器的第10-17位

    ldr r1,
=0x154FD 
//即：二进制010101010011111101

    str r1,
[r0]

    ldr r0,
=GPBDAT

    ldr r1,
=0x1C0   
//即：二进制111000000，PB5设为低电平，6、7、8为高电平

    str r1,
[r0]

#endif

//此段代码使u-boot启动后，点亮开发板上的LED1，LED2、LED3、LED4不亮

在include/configs/my2440.h头文件中添加CONFIG_S3C2440宏

#gedit
include/configs/my2440.h

#define CONFIG_ARM920T        1    /*
 This is an ARM920T Core     */

#define CONFIG_S3C2410        1    /* in a SAMSUNG S3C2410 SoC    */

#define CONFIG_SMDK2410       1    /* on a SAMSUNG SMDK2410 Board */

#define CONFIG_S3C2440        1    /* in a SAMSUNG S3C2440 SoC    */

现在编译u-boot，在根目录下会生成一个u-boot.bin文件。然后我们利用mini2440原有的supervivi把u-boot.bin下载到RAM中运行测试(注意：我们使用supervivi进行下载时已经对CPU、RAM进行了初始化，所以我们在u-boot中要屏蔽掉对CPU、RAM的初始化)，如下：

/*#ifndef CONFIG_SKIP_LOWLEVEL_INIT
//在start.S文件中屏蔽u-boot对CPU、RAM的初始化

   bl cpu_init_crit#endif*/

#make my2440_config

#make

下载运行后可以看到开发板上的LED灯第一了亮了，其他三个熄灭，测试结果符合上面的要求。终端运行结果如下：

3）在u-boot中添加对S3C2440一些寄存器的支持、添加中断禁止部分和时钟设置部分。

由于2410和2440的寄存器及地址大部分是一致的，所以这里就直接在2410的基础上再加上对2440的支持即可，代码如下：

#gedit
cpu/arm920t/start.S

#if defined(CONFIG_S3C2400)
|| defined(CONFIG_S3C2410)
|| defined(CONFIG_S3C2440)

    /* turn off the watchdog 
*/

# if defined(CONFIG_S3C2400)

# define pWTCON     0x15300000

# define INTMSK     0x14400008    /* Interupt-Controller base addresses
*/

# define CLKDIVN    0x14800014    /* clock divisor register
*/

#else  //下面2410和2440的寄存器地址是一致的

# define pWTCON     0x53000000

# define INTMSK     0x4A000008    /* Interupt-Controller base addresses
*/

# define INTSUBMSK  0x4A00001C

# define CLKDIVN    0x4C000014    /* clock divisor register
*/

# endif

    ldr  r0, =pWTCON

    mov  r1, #0x0

    str  r1,
[r0]

    /*

     * mask all IRQs by setting all bits
in the INTMR - default

     */

    mov  r1, #0xffffffff

    ldr  r0, =INTMSK

    str  r1,
[r0]

# if defined(CONFIG_S3C2410)

    ldr  r1, =0x3ff

    ldr  r0, =INTSUBMSK

    str  r1,
[r0]

# endif

# if defined(CONFIG_S3C2440)//添加s3c2440的中断禁止部分

    ldr  r1,
=0x7fff       
//根据2440芯片手册，INTSUBMSK寄存器有15位可用

ldr  r0,
=INTSUBMSK

    str  r1,
[r0]

# endif

#
if defined(CONFIG_S3C2440)   //添加s3c2440的时钟部分

#define MPLLCON 0x4C000004 //系统主频配置寄存器基地址
#define UPLLCON 0x4C000008 //USB时钟频率配置寄存器基地址

ldr r0,
=CLKDIVN
//设置分频系数FCLK:HCLK:PCLK = 1:4:8

mov r1,
#5

str r1,
[r0]

ldr r0, =MPLLCON //设置系统主频为405MHz

ldr r1, =0x7F021 //这个值参考芯片手册“PLL VALUE SELECTION TABLE”部分
str r1, [r0]

ldr r0, =UPLLCON
//设置USB时钟频率为48MHz
ldr r1, =0x38022
//这个值参考芯片手册“PLL VALUE SELECTION TABLE”部分
str r1, [r0]
# else //其他开发板的时钟部分，这里就不用管了，我们现在是做2440的

/* FCLK:HCLK:PCLK
= 1:2:4
*/

/* default FCLK is 120 MHz
! */
ldr r0,
=CLKDIVN

mov r1, #3

str r1,
[r0]

# endif#endif    /* CONFIG_S3C2400
|| CONFIG_S3C2410
|| CONFIG_S3C2440
*/

S3C2440的时钟部分除了在start.S中添加外，还要分别在board/samsung/my2440/my2440.c和cpu/arm920t/s3c24x0/speed.c中修改或添加部分代码，如下：

#gedit
board/samsung/my2440/my2440.c //设置主频和USB时钟频率参数与start.S中的一致

#define
FCLK_SPEED 2       
//设置默认等于2，即下面红色代码部分有效

#if FCLK_SPEED==0         
/* Fout = 203MHz, Fin = 12MHz for Audio */

#define
M_MDIV    0xC3

#define
M_PDIV    0x4

#define
M_SDIV    0x1

#elif FCLK_SPEED==1        /* Fout = 202.8MHz */

#define
M_MDIV    0xA1

#define
M_PDIV    0x3

#define
M_SDIV    0x1

#elif
FCLK_SPEED==2        /*
 Fout = 405MHz */

#define
M_MDIV    0x7F     //这三个值根据S3C2440芯片手册“PLL VALUE SELECTION TABLE”部分进行设置

#define M_PDIV    0x2

#define M_SDIV    0x1#endif

#define
USB_CLOCK 2        
//设置默认等于2，即下面红色代码部分有效

#if USB_CLOCK==0

#define
U_M_MDIV    0xA1

#define
U_M_PDIV    0x3

#define
U_M_SDIV    0x1

#elif
USB_CLOCK==1

#define
U_M_MDIV    0x48

#define
U_M_PDIV    0x3

#define
U_M_SDIV    0x2

#elif
USB_CLOCK==2        
/* Fout = 48MHz */

#define
U_M_MDIV    0x38   //这三个值根据S3C2440芯片手册“PLL VALUE SELECTION TABLE”部分进行设置

#define U_M_PDIV    0x2

#define U_M_SDIV    0x2#endif

#gedit
cpu/arm920t/s3c24x0/speed.c //根据设置的分频系数FCLK:HCLK:PCLK = 1:4:8修改获取时钟频率的函数

static ulong get_PLLCLK(int pllreg)

{

    S3C24X0_CLOCK_POWER * 
const clk_power = S3C24X0_GetBase_CLOCK_POWER();

    ulong r, m, p, s;

    if (pllreg
== MPLL)

    r = clk_power->MPLLCON;

    else if
(pllreg == UPLL)

    r = clk_power->UPLLCON;

    else

    hang();

    m = ((r
& 0xFF000) 
>> 12)
+ 8;

    p = ((r
& 0x003F0) 
>> 4)
+ 2;

    s = r & 0x3;

#if defined(CONFIG_S3C2440)

    if(pllreg
== MPLL)

    {   
//参考S3C2440芯片手册上的公式：PLL=(2 * m * Fin)/(p * 2s)

        return((CONFIG_SYS_CLK_FREQ
* m 
* 2)
/ 
(p
<< s));

    }#endif

    return((CONFIG_SYS_CLK_FREQ
* m) 
/ (p << s));

}

/* return HCLK frequency */

ulong get_HCLK(void)

{

    S3C24X0_CLOCK_POWER * 
const clk_power = S3C24X0_GetBase_CLOCK_POWER();

#if defined(CONFIG_S3C2440)

    return(get_FCLK()/4);#endif

    return((clk_power->CLKDIVN
& 0x2) 
? get_FCLK()/2
: get_FCLK());

}

好了！修改完毕后我们再重新编译u-boot，然后再下载到RAM中运行测试。结果终端有输出信息并且出现类似Shell的命令行，这说明这一部分移植完成。示意图如下：

大牛链接：http://blog.chinaunix.net/uid-22174347-id-1786933.html

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