RBL 启动流程 代码分析

DM365是的启动方式有两种,通过BOOTSEL[2:0]引脚决定。当其为001时,直接从AEMIF上启 动,比如NOR和OneNAND。除此之外皆是从RBL启动,顺序为RBL-UBL-UBOOT-KERNEL,比如NAND,串口,SD卡等。RBL会 搜寻block1到block24去找UBL,关于RBL启动的详细细节可以参考用户指南关于ARM子系统的那篇文档,很详尽,下面只分析UBL的源码。

 
      UBL源码在PSP包里的board_utilities\flash_utils目录下,主要是COMMON目录和各子平台的目录如DM36x等,内中除了UBL的源码外还有CCS下JTAG的擦除烧写源码,串口烧写源码等。下面只分析UBL的启动代码。
 
      入门代码是汇编文件start.S,主要是切换操作模式,建立堆栈等,然后跳转到main函数,进入到Common\ubl\src目录下的C文件ubl.c中。main函数如下:
 

// Main entry point

void main(void)
{
    
    // Call to real boot function code

    LOCAL_boot();
    
    // Jump to entry point

    DEBUG_printString("\r\nJumping to entry point at ");
    DEBUG_printHexInt(gEntryPoint);
    DEBUG_printString(".\r\n");
    APPEntry = (void(*)(void)) gEntryPoint;
    (*APPEntry)();     
}

      main函数主要调用了LOCAL_boot函数来进行实质的引导功能,下面是此函数的内容:

static Uint32 LOCAL_boot(void)
{
    DEVICE_BootMode bootMode;
    
    // Read boot mode 

    bootMode = DEVICE_bootMode();
    
    if (bootMode== DEVICE_BOOTMODE_UART)
    {
        // Wait until the RBL is done using the UART.

        while((UART0->LSR& 0x40)== 0 );
    }
    
    // Platform Initialization

    if ( DEVICE_init()!= E_PASS)
    {
        DEBUG_printString(devString);
        DEBUG_printString(" initialization failed!\r\n");
        asm(" MOV PC, #0");
    }
    else
    {
        DEBUG_printString(devString);
        DEBUG_printString(" initialization passed!\r\n");
    }
    
    // Set RAM pointer to beginning of RAM space

    UTIL_setCurrMemPtr(0);
    
    // Send some information to host

    DEBUG_printString("TI UBL Version: ");
    DEBUG_printString(UBL_VERSION_STRING);
    DEBUG_printString("\r\nBooting Catalog Boot Loader\r\nBootMode = ");
    
    // Select Boot Mode

#if defined(UBL_NAND)
    {
        //Report Bootmode to host

        DEBUG_printString("NAND\r\n");
        
        // Copy binary image application from NAND to RAM

        if (NANDBOOT_copy()!= E_PASS)
        {
            DEBUG_printString("NAND Boot failed.\r\n");
            LOCAL_bootAbort();
        }
    }
#elif defined(UBL_NOR)
    {
        //Report Bootmode to host

        DEBUG_printString("NOR \r\n");
        
        // Copy binary application image from NOR to RAM

        if (NORBOOT_copy()!= E_PASS)
        {
            DEBUG_printString("NOR Boot failed.\r\n");
            LOCAL_bootAbort();
        }
    }
#elif defined(UBL_SD_MMC)
    {
        //Report Bootmode to host

        DEBUG_printString("SD/MMC \r\n");
        
        // Copy binary of application image from SD/MMC card to RAM

        if (SDMMCBOOT_copy()!= E_PASS)
        {
            DEBUG_printString("SD/MMC Boot failed.\r\n");
            LOCAL_bootAbort();
        }
    }
#else
    {
        //Report Bootmode to host

        DEBUG_printString("UART\r\n");
        UARTBOOT_copy();
    }
    
    
#endif
    
    DEBUG_printString(" DONE");
    
    UTIL_waitLoop(10000);
    
    DEVICE_TIMER0Stop();
    
    return E_PASS;
}


      先通过调用DEVICE_bootMode函数来判断启动方式(通过读取SYS寄存器实现),而后调用了DEVICE_init函数来进行平台的最底层初始化,包括电源域,时钟,DDR,EMIF,UART,I2C,TIMER等,另有专篇分析。

      而后通过UTIL_setCurrMemPtr函数对全局变量currMemPtr赋值,以后用到。接着通过判断不同的引导方式,采取不同的处理办法,以 NAND启动为例,将调用NANDBOOT_copy函数,此函数另有专篇分析。此函数将NAND中的某些内容(就是UBOOT)搬移到RAM中,而后 UBL结束,控制权正式交给UBOOT。



书接上回,看看UBL对平台的初始化,主要是调用了DEVICE_init函数,函数内容如下:

Uint32 DEVICE_init()
{
    Uint32 status = E_PASS;
    
    // Mask all interrupts
    AINTC->INTCTL= 0x4;
    AINTC->EABASE= 0x0;
    AINTC->EINT0= 0x0;
    AINTC->EINT1= 0x0;        
    
    // Clear all interrupts
    AINTC->FIQ0= 0xFFFFFFFF;
    AINTC->FIQ1= 0xFFFFFFFF;
    AINTC->IRQ0= 0xFFFFFFFF;
    AINTC->IRQ1= 0xFFFFFFFF;
    
#ifndef SKIP_LOW_LEVEL_INIT
    
    POR_RESET();
    
    // System PSC setup - enable all
    DEVICE_PSCInit();
    
    DEVICE_pinmuxControl(0,0xFFFFFFFF,0x00FD0000);// All Video Inputs

    DEVICE_pinmuxControl(1,0xFFFFFFFF,0x00145555);// All Video Outputs

    DEVICE_pinmuxControl(2,0xFFFFFFFF,0x000000DA);// EMIFA

    DEVICE_pinmuxControl(3,0xFFFFFFFF,0x00180000);// SPI0, SPI1, UART1, I2C, SD0, SD1, McBSP0, CLKOUTs

    DEVICE_pinmuxControl(4,0xFFFFFFFF,0x55555555);// MMC/SD0 instead of MS, SPI0

    
    GPIO->DIR02&= 0xfeffffff;
    GPIO->CLRDATA02= 0x01000000;
    
    // System PLL setup
    if (status== E_PASS) status|= DEVICE_PLL1Init(PLL1_Mult);
    
    // DDR PLL setup
    if (status== E_PASS) status|= DEVICE_PLL2Init();
    
    // DDR2 module setup
    if (status== E_PASS) status|= DEVICE_DDR2Init();
#endif
    
    // AEMIF Setup
    if (status== E_PASS) status|= DEVICE_EMIFInit();
    
    // UART0 Setup
    if (status== E_PASS) status|= DEVICE_UART0Init();
    
    // TIMER0 Setup
    if (status== E_PASS) status|= DEVICE_TIMER0Init();
    
    // I2C0 Setup
    if (status== E_PASS) status|= DEVICE_I2C0Init();
    
    return status;
}

      首先屏蔽和清除中断,然后调用DEVICE_PSCInit函数实现对各模块的电源时钟使能,实质是调用PSC电源时钟管理模块的寄存器实现,函数内容如下:

void DEVICE_PSCInit()
{    
    unsigned char i=0;
    unsigned char lpsc_start;
    unsigned char lpsc_end,lpscgroup,lpscmin,lpscmax;
    unsigned int PdNum= 0;
    
    lpscmin =0;
    lpscmax =2;
    
    for(lpscgroup=lpscmin; lpscgroup<=lpscmax; lpscgroup++){
        if(lpscgroup==0)
        {
            lpsc_start = 0;// Enabling LPSC 3 to 28 SCR first

            lpsc_end = 28;
        }
        else if(lpscgroup== 1){/* Skip locked LPSCs [29-37] */
            lpsc_start = 38;
            lpsc_end = 47;
        } else{
            lpsc_start = 50;
            lpsc_end = 51;
        }
        
        //NEXT=0x3, Enable LPSC's
        for(i=lpsc_start; i<=lpsc_end; i++){
            PSC->MDCTL[i]|= 0x3;
        }
        
        //Program goctl to start transition sequence for LPSCs
        PSC->PTCMD=(1<<PdNum);
        
        //Wait for GOSTAT = NO TRANSITION from PSC for Pdomain 0
        while(!(((PSC->PTSTAT>> PdNum)& 0x00000001)== 0));
        
        //Wait for MODSTAT = ENABLE from LPSC's
        for(i=lpsc_start; i<=lpsc_end; i++){
            while(!((PSC->MDSTAT[i]& 0x0000001F)== 0x3));             
        }    
    }     
    
}

      然后调用DEVICE_pinmuxControl函数决定复用引脚的功能选择,详见数据手册查看引脚功能。

      接着调用DEVICE_PLL1Init函数实现了PLL1的配置,预分频,倍频,后分频,分频到各个模块,其设置顺序可以参看用户指南ARM子系统文档,有详细的介绍,PLL2类似不再赘述,函数内容如下:

Uint32 DEVICE_PLL1Init(Uint32 PLLMult)
{
    unsigned int CLKSRC=0x0;             
    unsigned int j;
    
    /*Power up the PLL*/
    PLL1->PLLCTL&= 0xFFFFFFFD;        
    
    PLL1->PLLCTL&= 0xFFFFFEFF;             
    PLL1->PLLCTL|= CLKSRC<<8;
    
    /*Set PLLENSRC '0', PLL Enable(PLLEN) selection is controlled through MMR*/
    PLL1->PLLCTL&= 0xFFFFFFDF;    
    
    /*Set PLLEN=0 => PLL BYPASS MODE*/
    PLL1->PLLCTL&= 0xFFFFFFFE;
    
    UTIL_waitLoop(150);                 
    
    // PLLRST=1(reset assert)
    PLL1->PLLCTL|= 0x00000008; 
    
    UTIL_waitLoop(300);
    
    /*Bring PLL out of Reset*/ 
    PLL1->PLLCTL&= 0xFFFFFFF7;
    
    //Program the Multiper and Pre-Divider for PLL1
    PLL1->PLLM= 0x51;// VCO will 24*2M/N+1 = 486Mhz

    PLL1->PREDIV= 0x8000|0x7;
    
    PLL1->SECCTL= 0x00470000;// Assert TENABLE = 1, TENABLEDIV = 1, TINITZ = 1 
    PLL1->SECCTL= 0x00460000;// Assert TENABLE = 1, TENABLEDIV = 1, TINITZ = 0 
    PLL1->SECCTL= 0x00400000;// Assert TENABLE = 0, TENABLEDIV = 0, TINITZ = 0 
    PLL1->SECCTL= 0x00410000;// Assert TENABLE = 0, TENABLEDIV = 0, TINITZ = 1    
  
    //Program the PostDiv for PLL1
    PLL1->POSTDIV= 0x8000;
    
    // Post divider setting for PLL1     
    PLL1->PLLDIV2= 0x8001;
    PLL1->PLLDIV3= 0x8001;// POST DIV 486/2 -> MJCP/HDVICP
    PLL1->PLLDIV4= 0x8003;// POST DIV 486/4 -> EDMA/EDMA CFG
    PLL1->PLLDIV5= 0x8001;// POST DIV 486/2 -> VPSS
    PLL1->PLLDIV6= 0x8011;// 27Mhz POST DIV 486/18 -> VENC
    PLL1->PLLDIV7= 0x8000;// POST DIV 486/2 -> DDR
    PLL1->PLLDIV8= 0x8003;// POST DIV 486/4 -> MMC0/SD0
    PLL1->PLLDIV9= 0x8001;// POST DIV 486/2 -> CLKOUT

    UTIL_waitLoop(300);
    
    /*Set the GOSET bit */ 
    PLL1->PLLCMD= 0x00000001;// Go

    UTIL_waitLoop(300);
        
    /*Wait for PLL to LOCK */
    while(!(((SYSTEM->PLL0_CONFIG)& 0x07000000)== 0x07000000));    
    
    /*Enable the PLL Bit of PLLCTL*/
    PLL1->PLLCTL|= 0x00000001;// PLLEN=0
  
    return E_PASS;
}



继续在DEVICE_init函数中,下面是调用DEVICE_DDR2Init函数来配置DDR控制器,这是 UBL中重要的一部分,如果硬件电路需要更换内存芯片的话,需要在UBL中修改这个函数,即按照芯片手册来配置DDR控制寄存器中的相关参数,比如时 序,BANK数,页大小等。这个函数主要是操作SYS模块和DDR模块的相关寄存器来配置内存,函数中调用的DEVICE_LPSCTransition 函数用来实现模块的电源时钟状态的改变,函数内容如下:

Uint32 DEVICE_DDR2Init()
{
    DEVICE_LPSCTransition(LPSC_DDR2,0,PSC_ENABLE);
    
    SYSTEM->VTPIOCR=(SYSTEM->VTPIOCR)& 0xFFFF9F3F;
    
    // Set bit CLRZ (bit 13)
    SYSTEM->VTPIOCR=(SYSTEM->VTPIOCR)| 0x00002000;
    
    // Check VTP READY Status
    while( !(SYSTEM->VTPIOCR& 0x8000));
    
    // Set bit VTP_IOPWRDWN bit 14 for DDR input buffers)
    //SYSTEM->VTPIOCR = SYSTEM->VTPIOCR | 0x00004000; 

    // Set bit LOCK(bit7) and PWRSAVE (bit8)
    SYSTEM->VTPIOCR=SYSTEM->VTPIOCR| 0x00000080;
    
    // Powerdown VTP as it is locked (bit 6)
    // Set bit VTP_IOPWRDWN bit 14 for DDR input buffers)
    SYSTEM->VTPIOCR=SYSTEM->VTPIOCR| 0x00004040;
    
    // Wait for calibration to complete 
    UTIL_waitLoop( 150 );
    
    // Set the DDR2 to synreset, then enable it again
    DEVICE_LPSCTransition(LPSC_DDR2,0,PSC_SYNCRESET);
    DEVICE_LPSCTransition(LPSC_DDR2,0,PSC_ENABLE);
    
    DDR->DDRPHYCR= 0x000000C5;   
    DDR->SDBCR= 0x08D34832;        //Program SDRAM Bank Config Register
    DDR->SDBCR= 0x0853C832;    
    DDR->SDTIMR=0x3C934B51;        //Program SDRAM Timing Control Register1
    DDR->SDTIMR2=0x4221C72;        //Program SDRAM Timing Control Register2
    DDR->PBBPR= 0x000000FE;   
    DDR->SDBCR= 0x08534832;        //Program SDRAM Bank Config Register   
    DDR->SDRCR= 0x00000768;        //Program SDRAM Refresh Control Register
 
    DEVICE_LPSCTransition(LPSC_DDR2,0,PSC_SYNCRESET);
    DEVICE_LPSCTransition(LPSC_DDR2,0,PSC_ENABLE);
    
    return E_PASS;
}

void DEVICE_LPSCTransition(Uint8 module, Uint8 domain, Uint8 state)
{
    // Wait for any outstanding transition to complete
    while ((PSC->PTSTAT)&(0x00000001<< domain));
    
    // If we are already in that state, just return
    if (((PSC->MDSTAT[module])& 0x1F) == state)return;
    
    // Perform transition
    PSC->MDCTL[module]=((PSC->MDCTL[module])&(0xFFFFFFE0))|(state);
    PSC->PTCMD|=(0x00000001 << domain);
    
    // Wait for transition to complete
    while ((PSC->PTSTAT)&(0x00000001<< domain));
    
    // Wait and verify the state
    while (((PSC->MDSTAT[module])& 0x1F) != state);    
}

      而后调用DEVICE_EMIFInit函数来配置EMIF模块,这个模块用来接外存,比如NAND,NOR等。DM365有两个片选空间,如果某一空间配置成NAND,则需要在寄存器中设置,其函数内容如下:

Uint32 DEVICE_EMIFInit()
{    
    AEMIF->AWCCR= 0xff;   
    AEMIF->A1CR= 0x40400204;  
    AEMIF->NANDFCR|= 1;  
    AEMIF->A2CR= 0x00a00505;
    
    return E_PASS;   
}

      而后调用DEVICE_UART0Init函数来配置串口0,调用DEVICE_TIMER0Init函数来配置TIMER0,调用 DEVICE_I2C0Init函数来配置I2C控制器,都是操作某一模块的控制寄存器实现,具体如何设置可以参考相关模块的手册,这三个函数的内容如 下:

Uint32 DEVICE_UART0Init()
{    
    UART0->PWREMU_MGNT= 0;// Reset UART TX & RX components

    UTIL_waitLoop( 100 );
    
    UART0->MDR= 0x0;
    UART0->DLL= 0xd;// Set baud rate    
    UART0->DLH= 0;
     
    UART0->FCR= 0x0007;// Clear UART TX & RX FIFOs
    UART0->FCR= 0x0000;// Non-FIFO mode
    UART0->IER= 0x0007;// Enable interrupts

    UART0->LCR= 0x0003;// 8-bit words
    // 1 STOP bit generated,
    // No Parity, No Stick paritiy,
    // No Break control
 
    UART0->MCR= 0x0000;// RTS & CTS disabled,
    // Loopback mode disabled,
    // Autoflow disabled
 
    UART0->PWREMU_MGNT= 0xE001;// Enable TX & RX componenets
 
    return E_PASS;
}

Uint32 DEVICE_I2C0Init()
{
    I2C0->ICMDR= 0;// Reset I2C
    I2C0->ICPSC= 26;// Config prescaler for 27MHz
    I2C0->ICCLKL= 20;// Config clk LOW for 20kHz
    I2C0->ICCLKH= 20;// Config clk HIGH for 20kHz
    I2C0->ICMDR|= I2C_ICMDR_IRS;// Release I2C from reset
    
    return E_PASS;
}

Uint32 DEVICE_TIMER0Init()
{
    // Put timer into reset
    TIMER0->EMUMGT_CLKSPD= 0x00000003;
    TIMER0->TCR= 0x00000000;
    
    // Enable TINT0, TINT1 interrupt
    TIMER0->INTCTL_STAT= 0x00000001;
    
    // Set to 64-bit GP Timer mode, enable TIMER12 & TIMER34
    TIMER0->TGCR= 0x00000003;
    
    // Reset timers to zero 
    TIMER0->TIM12= 0x00000000;
    TIMER0->TIM34= 0x00000000;
    
    // Set timer period (5 second timeout = (24000000 * 5) cycles = 0x07270E00) 
    TIMER0->PRD34= 0x00000000;
    TIMER0->PRD12= 0x07270E00;
    
    return E_PASS;
}

      至此,DEVICE_init函数结束,程序返回至LOCAL_boot函数中,接着就调用NANDBOOT_copy函数了。


下面继续分析,由于后面的代码和函数量相对的多且复杂,所以不再贴上代码,只说流程,只要把程序源码打开对着看很容易就明白了。

 
      在DEVICE_init()这个大的平台初始化函数结束以后,下面要做的工作就是将NAND的中UBOOT复制到DDR中并且跳转到那里,然后UBL的历史使命结束,UBOOT的执行开始,那么就是调用这个函数,NANDBOOT_copy()。
 
      NANDBOOT_copy()函数主要分三大块,第一大块是调用NAND_open()函数对NAND控制器和NAND芯片进行初始化,它传递的参数是CE的地址(一般是CE0)和总线位宽(一般是8位)。好,我们跳到NAND_open()函数中。
 
      NAND_open()函数在common\driver\src\nand.c中,与平台无关。首先定义一个NAND_InfoHandle结构 hNandInfo,这个结构包含了所有与NAND有关的参数,比如厂商ID,设备ID,基址,位宽,块数,页数每块,页大小及与ECC,BB有关的一些 函数。然后对这个hNandInfo进行赋值,这里最重要的是把 DEVICE_NAND_PAGE_layout,DEVICE_NAND_ECC_info,DEVICE_NAND_BB_info,DEVICE_NAND_CHIP_infoTable 这四大全局结构赋给了hNandInfo的相关字段。这四大全局结构在每个平台目录下都有定义(比如dm36x\common\src \device_nand.c),编译不同平台的UBL,会将不同平台的四大全局结构传递给nand.c中使用,这样就做到了NAND的驱动分离中平台无 关部分和平台有关部分,这种思想也贯穿在整个LINUX的架构中,先不提这个。然后,操作AEMIF寄存器使能NAND的哪一个CE中,这个由传递的基址 决定,一般是CE0,并使能这段片选之上有ECC功能。
 
      接着调用NAND_reset()函数对NAND芯片进行复位,这个函数本身很简单,就是先发复位命令0xFF,再等待操作完成,懂得NAND操作过程的 会很容易这个操作。但是这里多说一点,一般我们遇到的芯片操作NAND,其CPU内部会有一个NAND控制器,对NAND的操作会通过这个寄存器来操作, 发命令发地址等都是操作这些寄存器来完成。但是DM365不是这样,它没有实质上的NAND控制器,它还是将NAND当做是一个类RAM一样的操作,通过 总线上的时序来完成。CLE和ALE连在地址总线A2和A1上,这样的话发命令实质上就是在总线地址0x00000010u上写值(注意DM365的地址 线问题,有个32位问题),发地址实质就是在总线地址0x00000008u上写值,读写数据实质就是在总线地址0x00000000u上读写值。这些地 址的操作隐含着CLE和ALE的高低电平,再加上配好的时序参数就把NAND的操作弄成了类RAM的操作。这种操作以前没有碰到过,TI的工程师很牛。
 
      接着调用LOCAL_flashGetDetails()函数,这个函数很重要,它会得到NAND的很多详细信息。首先它会判断NAND是否是ONFI, 这个没有细究过,跳过不管。然后它会向NAND发读ID命令,从而得到NAND的厂商ID和设备ID值。有了这两个值就好办了,通过一个循环把它们通四全 大局结构中的DEVICE_NAND_CHIP_infoTable中定义的各种NAND的资料进行对比,通过ID来定位是哪一种NAND,然后就得出了 页数,块数,页大小等重要信息。另外,还要区分NAND是大型还是小型(一般看页大小,大于2K为大),因为它们的地址周期不同。这个函数后面还有一些东 西,没有深究。调用完成后再复位一下NAND,整个NAND_open()函数就结束了。
 
      NAND_open()函数完成后,会调用NAND_readPage()函数从第25块开始一直搜索到第50块,只读第0页。因为UBOOT放在第25 块开始的地方,这是手册规定的,而且第0页放一些启动信息等等。通过MAGIC_NUMBER来判断是否有效,这个知识点详见手册。一旦 MAGIC_NUMBER正确,就会将后面的几个字段,比如UBOOT的进入点,页数,UBOOT在哪一个块,哪一个页,UBOOT的装载点等信息就会得 到。而后循环调用NAND_readPage()函数将整个UBOOT从NAND拷贝到DDR里,最后将刚才得到的UBOOT的进入点地址复制到 gEntryPoint变量中。然后主函数跳转到这里,从此UBL结束,UBOOT正式启动。
 
      这里的分析没有涉及到坏块处理,ECC校验的部分,一方面现在太忙没时间细看。另一方面UBL不是重点,要想深究这个东西,还是到Linux内核里的 NAND驱动中深究,这里能用就行了。还有就是一开始担心的是我们项目用到的NAND是512B每页的老式NAND,担心UBL不支持,需要修改UBL源 码。后来读了UBL源码以后,特别是平台相关的device_nand.c文件,才发现TI的工程师已经把该考虑的都考虑的,都能用,老外就是牛X。不像 国内的代码,根本没有普适性和跨平台性。UBL整个源码,架构较清晰,注释也多,代码整体很完整和美观,很有参考和学习价值。读了UBL源码后,其实很容 易就能读懂NANDEraser,NANDWriter等的源码了,说白了就是平台初始化加NAND读写,呵呵。

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/sickbe/article/details/80493777