飛凌開發板:S3C6410 之裸機程序燒寫


學習ARM時,看到三星ARM11 的官方手冊上寫道:S3C6410具備一個內部SRAM的緩沖器,叫做“STEPPINGSTONE”,支持NAND FLASH的系統引導。當系統啟動時,NAND FLASH存儲器的前4KB將自動被載入到“SETPPINGSTONE”中,然后系統自動執行這些載入的引導代碼。(默認的話該存儲區應該被映射到地址空間0處)。

於是一直就想寫個裸機程序,長度不超過4KB,存放在NAND FLASH的最開始,這樣每次系統上電從NAND FLASH啟動時,都會把這段代碼拷貝到被映射到地址0x0 處的“STEPPINGSTONE”處。這個應該是bootloader 的雛形吧,一上電就執行的程序。可是在裸機環境下一直找不到燒寫NAND FLASH的方法。買了個JLink,貌似在Windows 下據說不能燒寫NAND FLASH,尚未驗證。網上大部分方法都是針對Uboot 燒寫內存,通過USB或者串口,網絡。沒有看到寫道NAND FLASH的方法。沒辦法,只能湊活着寫道內存中,先看看自己的程序是不是寫對了。突然有一天,翻翻韋東山老師的書:《嵌入式Linux應用開發完全手冊》上一張,降到Uboot中怎么從內存燒寫東西到NAND FLASH中去。突然靈機一動,可以將程序先燒到內存中,在從內存中燒到NAND FLASH中去。最后,NAND FLASH中的Bootloader (Uboot)會被覆蓋掉,上電就會自動運行自己的裸機程序,而非Bootloader。

想法有了,就去實現下:為此寫了個小程序,來驗證下。改程序的思路是:四個按鍵對應四個LED,按鍵按下,LED亮;松開LED滅。

三個程序如下:

 1 #define KEYCON  (*(volatile unsigned long *)0x7F008830)
 2 #define KEYDAT  (*(volatile unsigned long *)0x7F008834)
 3 
 4 /* 設置Key0 - Key4 為輸入狀態*/
 5 void KeyConfigure()
 6 {
 7         KEYCON = 0x0;
 8 }
 9 
10 /*只是最簡單的查詢按鍵狀態,沒有消抖功能,畢竟只是驗證用*/
11 int KeyStatus()
12 {
13         return KEYDAT;
14 }
key.c
extern int KeyStatus();
extern void KeyConfigure();

#define LEDCON  (*(unsigned long int *)0x7F008820)
#define LEDDAT  (*(unsigned long int *)0x7F008824)

int main(void)
{
        LEDCON = 0x1111; //GPM低四位全部輸出
        KeyConfigure();

        while (1)
        {
                LEDDAT = KeyStatus() & 0xf; //
        }
}
led.c
 1 .global _start
 2 
 3 _start:
 4 
 5         /*設置協處理器*/
 6         ldr r0, =0x70000000
 7         orr r0, r0, #0x13
 8         mcr p15, 0, r0, c15, c2, 4
 9 
10         /* 關閉看門狗定時器 */
11         ldr             r0, =0x7E004000
12         ldr             r1, =0x0
13         str             r1, [r0]
14 
15         ldr             sp, = 8*1024
16         bl main
17 
18 halt:
19         b halt
start.s
 1 CC = arm-linux-gcc
 2 LD = arm-linux-ld
 3 OBJDUMP = arm-linux-objdump
 4 OBJCOPY = arm-linux-objcopy
 5 
 6 OBJ     = start.o key.o led.o
 7 
 8 led.bin : led.elf
 9         $(OBJCOPY) -O binary led.elf led.bin
10         $(OBJDUMP) -d led.elf > led.dis
11         cp led.bin ~/nfs_root/ 
12 ##### cp 命令的意思是我把 NFS 文件系統放在了家目錄下的nfs_root 里面
13 
14 led.elf : $(OBJ)
15         $(LD) -o led.elf -Ttext 0x0 $(OBJ)
16 
17 led.o : led.c
18         $(CC) -fno-stack-protector -c -o $@ $<
19 
20 key.o : key.c
21         $(CC) -fno-stack-protector -c -o $@ $<
22 
23 start.o : start.s
24         $(CC) -fno-stack-protector -c -o $@ $<
25 
26 
27 clean :
28         rm $(OBJ) led.elf led.bin led.dis
Makefile

根據上述四個文件,make 即可生成索要燒寫的純二進制文件 led.bin

啰嗦下,之所以使用NFS文件系統通過Uboot和網絡燒寫二進制文件到內存,而非通過傳統的USB燒寫,是應為我xxx在64bit的win7 中裝不上DNW的USB驅動,穿不了文件。不要問我為什么不用兼容性更好的XP。我是4G的內存,XP只能3G左右的內存,32bit的Win7估計也就3.5G的內存,老子總不能讓浪費4G的內存不用吧?再說了,微軟不是要放棄XP嗎?懶得折騰換到XP了,所以只好用網絡燒寫了(PS:懶得吐槽windows了)。

至於怎么在Linux主機上開啟NFS系統,詳見上述韋東山老師的書。(PS:大家不要被我的開發環境給搞暈了,一會Win7一會兒linux的。我主要是在ubuntu上用ARM-linux* 那一套開發的,用的Ubuntu開發環境是在Win7上 用ssh  遠程登錄操控的,這樣一個Ubuntu 主機可以多用戶操作,是在是很方便。只是用了下Win7的串口跟開發板相連,應為Ubuntu主機離我很遠。所以只能通過交換機 + Ubuntu 主機 + Win7 主機 + 開發板架構了。之所以不用虛擬機,感覺速度太慢,受不了。)

閑話少說:開發板燒寫過Uboot 后,上電停留在Uboot狀態,退出到命令行輸入方式,設置Uboot的網絡參數,來和Ubuntu主機通過NFS文件系統燒寫程序。

 1 printenv : 
 2    bootdelay=1
 3    baudrate=115200
 4    ethaddr=00:40:5c:26:0a:5b
 5    ipaddr=192.168.2.111
 6   serverip=192.168.2.100
 7   gatewayip=192.168.2.1
 8   netmask=255.255.255.0
 9   stdin=serial
10   stdout=serial
11   stderr=serial
12 
13 上述打印的網絡參數中,只有 ipaddr , serverip, gatewayip, netmask 需要設置。我的Ubuntu 主機IP地址為 10.11.52.249, 子網掩碼為 255255.0.0,網關為10.11.52.1
14 所以可以設置開發板的IP地址為 10.11.52.248, 子網掩碼和網關筒主機即可。
15 用 setenv name value 命令即可
16 setenv ipaddr 10.11.52.248
17 setenv serverip 10.11.52.249
18 setenv gateway 10.11.52.1
19 setenv netmask 255.255.0.0
20 然后保存:saveenv 即可
Uboot設置網絡參數

然后即可將上面生成的led.bin 燒寫到內存中去。

nfs 0x50000000 10.11.52.249:/home/cat/nfs_root/led.bin
@用法解析
nfs 內存地址 nfs網絡文件地址
通過NFS文件系統燒寫二進制文件到ARM內存中

燒寫完后,即可通過uboot 的nand 命令將0x50000000的內存內容燒寫到Nand FLASH中去

 1 @ 擦除NANDFLASH
 2 nand erase   0x0      0x200000
 3 命令   擦除   nand偏移   擦除長度
 4 
 5 @ 寫NANDFLASH 
 6 nand write     0x50000000 0x0            0x20000000
 7 命令   寫          內存地址     nand 偏移       寫長度
 8 
 9 @ 讀NANDFLASH 到終端,可以跟反匯編文件對比是否正確
10 nand   dump        0x0
11 命令       讀       從該offset的一個扇區的內容   

然后上電,設置開發板從Nand FLASH啟動,即可看到上電不會執行Uboot(被裸機程序覆蓋掉了),而是直接執行裸機程序了。

注:

  

 11)start.s 中設置協處理器的原因是ARM11的采用的架構是arm1136jzf-s把memory和Peripheral接口分開了,你需要在初始化時告訴cpu,
哪些地址范圍是屬於Peripheral的,否則它就當memory訪問,當然就訪問不到屬於Peripheral 區間的IO口寄存器。
可以通過ARM11的協處理器cp15來告訴CPU外設寄存器的地址,在ARM11芯片架構手冊上可以看到怎樣實現該操作:
2 3 CRn Op1 CRm Op2 4 5 c15 0 c2 0 Data Memory Remap R/W 0x01C97CC8 page 3-162 6 1 Instruction Memory Remap R/W 0x01C97CC8 page 3-162 7 2 DMA Memory Remap R/W 0x01C97CC8 page 3-162 8 4 Peripheral Port Memory Remap R/W 0x00000000 page 3-162 9 10 如果不設置的話,在Uboot下燒寫到內存中運行沒問題,因為Uboot已經替你設置好了,但是燒寫到NAND FLASH中去的話會出現問題,因為沒有Uboot替你設置這些東西。 112) 燒寫NAND FLASH時一定要先擦除再燒寫,因為nand由於結構的特殊性,只能先充電,再放電,不能直接對每一位置高置低。
因此規定,進行nand寫入操作前,必須對nand進行擦除操作。擦除就是充電,對每一位置高,寫入0xFF,而寫入動作就是對特定位進行放電的操作了,這樣才能得到正確的數據。

 


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