三，移植uboot-支持NAND启动

文档时间：2018-08-10

交叉编译器：arm-linux-gcc-4.3.2

Ubuntu版本：16.04

uboot版本：2013.10

1，分析为何不能从 nand 启动

将上一章编译好的 u-boot.bin 烧写到 nand flash 中，将板子设置位 nand 启动，发现串口无任何输出，说明 nand 启动未成功，查看反汇编文件 u-boot.dis

先生成 u-boot.dis：

arm-linux-objdump -D u-boot > u-boot.dis

 打开 u-boot.dis ：

发现 u-boot 如果从 nand 启动，有问题，主要是因为 s3c2440 sram 太小，只有 4k，而在前 4k 地址中，调用了很多 4k 地址以外的函数，这样就会导致程序跑飞

因此，为了能够让 uboot 支持 nand 启动，需要在前 4k 就完成代码重定位和代码拷贝的工作

2，修改代码实现 nand 启动

1），参考裸机程序关于 nand 部分和代码拷贝部分，添加 nand_read_ll.c 文件

在 board/samsung/jz2440 目录下新建 nand_read_ll.c 文件，将以前裸机程序中关于 nand 部分和 代码拷贝部分的代码复制到此文件中，完成后，代码如下：

/**
* u-boot-2012.04.01_100ask/board/samsung/smdk2440/init.c
**/


/* NAND FLASH控制器 */
#define NFCONF (*((volatile unsigned long *)0x4E000000))
#define NFCONT (*((volatile unsigned long *)0x4E000004))
#define NFCMMD (*((volatile unsigned char *)0x4E000008))
#define NFADDR (*((volatile unsigned char *)0x4E00000C))
#define NFDATA (*((volatile unsigned char *)0x4E000010))
#define NFSTAT (*((volatile unsigned char *)0x4E000020))


void nand_read_ll(unsigned int addr, unsigned char *buf, unsigned int len);

static 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 Flash控制器, 初始化ECC, 禁止片选 */
    NFCONT = (1<<4)|(1<<1)|(1<<0);    
}

static int isBootFromNorFlash(void)
{
    volatile int *p = (volatile int *)0;
    int val;

    val = *p;
    *p = 0x12345678;
    if (*p == 0x12345678)
    {
        /* 写成功, 是nand启动 */
        *p = val;
        return 0;
    }
    else
    {
        /* NOR不能像内存一样写 */
        return 1;
    }
}

void copy_code_to_sdram(volatile unsigned int *src, volatile unsigned int *dest, unsigned int len)
{    
    unsigned int i = 0;
    
    /* 如果是NOR启动 */
    if (isBootFromNorFlash())
    {
        while (i < len)
        {
            *dest++ = *src++;
            i += 4;
        }
    }
    else
    {
        nand_init_ll();
        nand_read_ll((unsigned int)src, (unsigned char *)dest, len);
    }
}

void clear_bss(void)
{
    extern int __bss_start, _bss_end;
    int *p = &__bss_start;
    
    for (; p < &_bss_end; p++)
        *p = 0;
}

static void nand_select(void)
{
    NFCONT &= ~(1<<1);    
}

static void nand_deselect(void)
{
    NFCONT |= (1<<1);    
}

static void nand_cmd(unsigned char cmd)
{
    volatile int i;
    NFCMMD = cmd;
    for (i = 0; i < 10; i++);
}

static void nand_addr_byte(unsigned char addr)
{
    volatile int i;
    
    NFADDR = addr;
    for (i = 0; i < 10; i++);    
}

static void nand_wait_ready(void)
{
    while (!(NFSTAT & 1));
}

static unsigned char nand_r_data(void)
{
    return NFDATA;
}

void nand_read_ll(unsigned int addr, unsigned char *buf, unsigned int len)
{
    int i = 0;
    unsigned int page = addr/2048;
    unsigned int col = addr&(2048-1);
        
    /* 1. 选中 */
    nand_select();

    while (i < len)
    {
        /* 2. 发出读命令00h */
        nand_cmd(0x00);

        /* 3. 发出地址(分5步发出) */
        nand_addr_byte(col&0xff);
        nand_addr_byte((col>>8)&0xff);

        nand_addr_byte(page&0xff);
        nand_addr_byte((page>>8)&0xff);
        nand_addr_byte((page>>16)&0xff);

        /* 4. 发出读命令30h */
        nand_cmd(0x30);

        /* 5. 判断状态 */
        nand_wait_ready();

        /* 6. 读数据 */
        for (; (col < 2048) && (i < len); col++)
        {
            buf[i++] = nand_r_data();
        }
        if(i==len)
            break;
        
        col = 0;
        page++;
    }

    /* 7. 取消选中 */        
    nand_deselect();
}

在 board/samsung/jz2440/Makefile 中增加对 nand_read_ll.c 文件的编译支持(红色部分为修改代码)：

COBJS    := jz2440.o
COBJS    += nand_read_ll.o
SOBJS    := lowlevel_init.o

 2），修改 include/configs/jz2440.h 文件

查找 CONFIG_SYS_TEXT_BASE 将其值改为：

#define CONFIG_SYS_TEXT_BASE    0x33f00000

 0x33f00000是 uboot 重定位之后的地址，从0x33f00000到0x34000000，给uboot预留了1M的存储空间

3），修改 arch/arm/lib/crt0.S 文件

从之前的 arch/arm/cpu/arm920t/start.S 文件知道，程序最后会跳到 _main 处，如下所示：

而 _main 的入口在 crt0.S 中，调用 C 函数也是在 crt0.S 中，因此我们需要修改 crt0.S 文件，修改代码如下(红色为修改部分，蓝色部分为删除代码)：

#if defined(CONFIG_SPL_BUILD) && defined(CONFIG_SPL_STACK)
    ldr    sp, =(CONFIG_SPL_STACK)
#else
    ldr    sp, =(CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR)
#endif
    bic    sp, sp, #7    /* 8-byte alignment for ABI compliance */
    sub    sp, #GD_SIZE    /* allocate one GD above SP */
    bic    sp, sp, #7    /* 8-byte alignment for ABI compliance */
    mov    r9, sp        /* GD is above SP */

__TEXT_BASE:
　　.word CONFIG_SYS_TEXT_BASE

    mov r0,#0                   //r0对应第一个参数：源地址
    ldr r1,__TEXT_BASE          //_TEXT_BASE : 0x33f00000：目的地址
    ldr r2,__bss_start       　　// __bss_start - _start   (有效代码大小)
    sub r2, r2, r1
　　 bl copy_code_to_sdram     //该函数首先会初始化nand控制器,然后复制代码到SDRAM连接地址dest上
    bl clear_bss              //清除bss段
    
    ldr pc,    =call_board_init_f        //绝对跳转，跳到SDRAM中执行

call_board_init_f:
    mov    r0, #0
    bl board_init_f

    ldr sp, [r9, #GD_START_ADDR_SP] /* sp = gd->start_addr_sp */
    bic sp, sp, #7    /* 8-byte alignment for ABI compliance */
    ldr r9, [r9, #GD_BD]        /* r9 = gd->bd */
    sub r9, r9, #GD_SIZE        /* new GD is below bd */

    ldr    r1, __TEXT_BASE            /* dest_addr */    //第二个参数目的地址
    /* call board_init_r */
    bl board_init_r                /* 进入第二阶段 */    

#if ! defined(CONFIG_SPL_BUILD)

/*
 * Set up intermediate environment (new sp and gd) and call
 * relocate_code(addr_moni). Trick here is that we'll return
 * 'here' but relocated.
 */

    ldr    sp, [r9, #GD_START_ADDR_SP]    /* sp = gd->start_addr_sp */
    bic    sp, sp, #7    /* 8-byte alignment for ABI compliance */
    ldr    r9, [r9, #GD_BD]        /* r9 = gd->bd */
    sub    r9, r9, #GD_SIZE        /* new GD is below bd */

    adr    lr, here
    ldr    r0, [r9, #GD_RELOC_OFF]        /* r0 = gd->reloc_off */
    add    lr, lr, r0
    ldr    r0, [r9, #GD_RELOCADDR]        /* r0 = gd->relocaddr */
    b    relocate_code
here:

/* Set up final (full) environment */

    bl    c_runtime_cpu_setup    /* we still call old routine here */

    ldr    r0, =__bss_start    /* this is auto-relocated! */
    ldr    r1, =__bss_end        /* this is auto-relocated! */

    mov    r2, #0x00000000        /* prepare zero to clear BSS */

clbss_l:cmp    r0, r1            /* while not at end of BSS */
    strlo    r2, [r0]        /* clear 32-bit BSS word */
    addlo    r0, r0, #4        /* move to next */
    blo    clbss_l

    bl coloured_LED_init
    bl red_led_on

    /* call board_init_r(gd_t *id, ulong dest_addr) */
    mov     r0, r9                  /* gd_t */
    ldr    r1, [r9, #GD_RELOCADDR]    /* dest_addr */
    /* call board_init_r */
    ldr    pc, =board_init_r    /* this is auto-relocated! */

    /* we should not return here. */

#endif

(PS：上述修改文件中用 __TEXT_BASE 代替 CONFIG_SYS_TEXT_BASE 宏，是因为__TEXT_BASE 定义在前，而宏是在 jz2440.h 文件中定义，为了让代码编译靠前) 

！！！__TEXT_BASE  不能用start.S 中的 _TEXT_BASE 代替！！！

4），修改 arch/arm/lib/board.c 里的 board_init_f 函数(红色部分为修改代码) ：

    /*
     * reserve memory for U-Boot code, data & bss
     * round down to next 4 kB limit
     */
    //addr -= gd->mon_len;
    addr = CONFIG_SYS_TEXT_BASE;
    addr &= ~(4096 - 1);

    debug("Reserving %ldk for U-Boot at: %08lx
", gd->mon_len >> 10, addr);

unsigned int board_init_f(ulong bootflag)

    memcpy(id, (void *)gd, sizeof(gd_t));

    return ((unsigned int)id);    //将id传给 board_init_r

addr 就是目的地址，因此需要修改为 0x33f00000，如果不修改，原先的栈就会被覆盖，导致代码死掉 

修改 include/common.h 中对 board_init_f 的声明(红色部分为修改代码)：

/* arch/$(ARCH)/lib/board.c */
unsigned int    board_init_f(ulong);

5），修改链接脚本 u-boot.lds(arch/arm/cpu目录下)

修改 u-boot.lds 将 nand_read_ll.c(实现代码拷贝，代码重定位) lowlevel.S(初始化ADRAM) 放在前面编译，修改如下，红色部分为修改代码：

    . = ALIGN(4);
    .text :
    {
        *(.__image_copy_start)
        CPUDIR/start.o (.text*)
        board/samsung/jz2440/lowlevel.o (.text*)
        board/samsung/jz2440/nand_read_ll.o (.text*)
        *(.text*)
    }

修改完毕，编译，出现如下错误：

输入命令 grep "R_ARM_RELATIVE" * -nR 进行搜索，发现 Makefile 中有一个检查重定位的规则，屏蔽该规则，代码如下(红色为修改部分)：

# ARM relocations should all be R_ARM_RELATIVE.
checkarmreloc: $(obj)u-boot
#    @if test "R_ARM_RELATIVE" != 
        "`$(CROSS_COMPILE)readelf -r $< | cut -d ' ' -f 4 | grep R_ARM | sort -u`"; 
        then echo "$< contains relocations other than 
        R_ARM_RELATIVE"; false; fi

再次编译，成功，进行烧写(可以先把旧的u-boot.bin烧写到norflash，然后通过旧的uboot把新的uboot烧写到nand flash)，得到如下界面，表示启动成功

到此，我们的代码已经支持NOR启动，NAND启动了！