嵌入式Linux裸机开发——SD卡启动

Posted 2020-07-23

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了嵌入式Linux裸机开发——SD卡启动相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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
针脚	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