u-boot从nand 启动时的问题解决记录

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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u-boot从nand 启动时的问题解决记录相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

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

  1. 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>
  2. 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;

  3. 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!

以上是关于u-boot从nand 启动时的问题解决记录的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

在 U-BOOT 对 Nand Flash 的支持

u-boot可不以去除对nand device的检测,只从sdcard启动?

u-boot之NAND启动与NOR启动的区别

移值2016的u-boot-第2篇-支持Nand flash启动

u-boot移植---代码修改---NAND

ARM9-----恢复出厂系统