自己写bootloader------编写第1阶段

目录

1.bootloader的作用

2.编写代码

2.1 start.S

2.2 boot.lds 链接脚本

2.3 init.c

2.3.1 nand_init

2.3.2 nand_read

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1.bootloader的作用

bootloader的目标：启动内核，

2.编写代码

2.1 start.S

#define S3C2440_MPLL_200MHZ     ((0x5c<<12)|(0x01<<4)|(0x02))
#define MEM_CTL_BASE    0x48000000

.text
.global _start
_start:

/* 1. 关看门狗 */
	ldr r0, =0x53000000
	mov r1, #0
	str r1, [r0]

/* 2. 设置时钟 */
	ldr r0, =0x4c000014
	mov r1, #0x03;            // FCLK:HCLK:PCLK=1:2:4, HDIVN=1,PDIVN=1
	str r1, [r0]

	/* 如果HDIVN非0，CPU的总线模式应该从“fast bus mode”变为“asynchronous bus mode” */
	mrc	p15, 0, r1, c1, c0, 0		/* 读出控制寄存器 */ 
	orr	r1, r1, #0xc0000000			/* 设置为“asynchronous bus mode” */
	mcr	p15, 0, r1, c1, c0, 0		/* 写入控制寄存器 */

	/* MPLLCON = S3C2440_MPLL_200MHZ */
	ldr r0, =0x4c000004
	ldr r1, =S3C2440_MPLL_200MHZ
	str r1, [r0]

/* 3. 初始化SDRAM */
	ldr r0, =MEM_CTL_BASE
	adr r1, sdram_config     /* sdram_config的当前地址 */
	add r3, r0, #(13*4)
1:
	ldr r2, [r1], #4
	str r2, [r0], #4
	cmp r0, r3
	bne 1b

/* 4. 重定位 : 把bootloader本身的代码从flash复制到它的链接地址去 */
	ldr sp, =0x34000000

	bl nand_init

	mov r0, #0
	ldr r1, =_start
	ldr r2, =__bss_start
	sub r2, r2, r1
	
	bl copy_code_to_sdram
	bl clear_bss
	
/* 5. 执行main */
	ldr lr, =halt
	ldr pc, =main
halt:
	b halt

sdram_config:
	.long 0x22011110	 //BWSCON
	.long 0x00000700	 //BANKCON0
	.long 0x00000700	 //BANKCON1
	.long 0x00000700	 //BANKCON2
	.long 0x00000700	 //BANKCON3  
	.long 0x00000700	 //BANKCON4
	.long 0x00000700	 //BANKCON5
	.long 0x00018005	 //BANKCON6
	.long 0x00018005	 //BANKCON7
	.long 0x008C04F4	 // REFRESH
	.long 0x000000B1	 //BANKSIZE
	.long 0x00000030	 //MRSRB6
	.long 0x00000030	 //MRSRB7

2.2 boot.lds 链接脚本

SECTIONS {
    . = 0x33f80000;
    .text : { *(.text) }
    
    . = ALIGN(4);
    .rodata : {*(.rodata*)} 
    
    . = ALIGN(4);
    .data : { *(.data) }
    
    . = ALIGN(4);
    __bss_start = .;
    .bss : { *(.bss)  *(COMMON) }
    __bss_end = .;
}

2.3 init.c

我们在进行重定位的时候要判断是norflash启动还是nandflash启动，我们用下面方法进行判断。

• 如果是norflash启动，那么0地址就是再norflash上面，norflash可以像内存一样读但是不能像内存一样写。
• 如果是nandflash启动，那么0地址是片内4k的sram上面，sram是可以读写的。

另外init.c里面还做了清除bss段的操作，

然后就是nandflash的初始化和读操作。

2.3.1 nand_init

 nandflash初始化的时序设置主要有三个值，

• TACLS:发出CLE/ALE之后，要等待多长时间，写信号才能变为低电平。
• TWRPH0:nWE这个低电平要维持多长时间。
• TWRPH1:当nWE变为高电平之后，这个CLE/ALE还要保持多长时间。

2.3.2 nand_read

 我们通过2440的nandflash控制器，发地址之前要先把ALE设置为高电平，发命令之前要把CLE设置为高电平。

1页有2Kbyte和64字节的OBB(out of bank)。为什么引入OOB，是因为nandflash有一个位反转的缺陷，比如我们读某一页的时候，大多数是对的，但是某一位可能会发生反转，我们怎么避免位反转，所以我们在写页数据的时候，出了写数据之外，还要生成ECC校验码，ECC写入OOB，读的时候，要把OOB里面的ECC读出来，并且读出来的数据重新生成校验码，然后进行对比，如果不相等，会以某种算法找出来是哪一位反转了。

注意oob是不参与nandflash的地址编址的，那我们怎么说访问oob呢，我们可以说oob里的第0字节，或者这一页里面的第2049个。

我们读的时候，我们发出读命令，发出地址，然后nandflash会把这一整页的数据弄到page register里面，然后我们在发出读操作，就可以从page register里面把数据读出来了。

我们发送地址的时候，一共包含五个地址周期，其中前面两个表示这一页中的哪一个，后面三个是表示哪一页。 

从国上面的读操作时序图我们可以看到，首先我们要发出00命令，然后发出5个地址，然后发出30命令，然后等待数据就绪，然后读数据即可。

1. 选中片选
2. 发出读命令00h
3. 发出地址(分5步发出)
4. 发出读命令30h
5. 判断状态
6. 读数据

//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))

/* GPIO */
#define GPHCON              (*(volatile unsigned long *)0x56000070)
#define GPHUP               (*(volatile unsigned long *)0x56000078)

/* UART registers*/
#define ULCON0              (*(volatile unsigned long *)0x50000000)
#define UCON0               (*(volatile unsigned long *)0x50000004)
#define UFCON0              (*(volatile unsigned long *)0x50000008)
#define UMCON0              (*(volatile unsigned long *)0x5000000c)
#define UTRSTAT0            (*(volatile unsigned long *)0x50000010)
#define UTXH0               (*(volatile unsigned char *)0x50000020)
#define URXH0               (*(volatile unsigned char *)0x50000024)
#define UBRDIV0             (*(volatile unsigned long *)0x50000028)

#define TXD0READY   (1<<2)


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


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(unsigned char *src, unsigned char *dest, unsigned int len)
{	
	int i = 0;
	
	/* 如果是NOR启动 */
	if (isBootFromNorFlash())
	{
		while (i < len)
		{
			dest[i] = src[i];
			i++;
		}
	}
	else
	{
		//nand_init();
		nand_read((unsigned int)src, dest, len);
	}
}

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

void nand_init(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);	
}

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

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

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

void nand_addr(unsigned int addr)
{
	unsigned int col  = addr % 2048;
	unsigned int page = addr / 2048;
	volatile int i;

	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++);	
}

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

unsigned char nand_data(void)
{
	return NFDATA;
}

void nand_read(unsigned int addr, unsigned char *buf, unsigned int len)
{
	int col = addr % 2048;
	int i = 0;
		
	/* 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(addr);

		/* 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_data();
			i++;
			addr++;
		}
		
		col = 0;
	}

	/* 7. 取消选中 */		
	nand_deselect();
}

#define PCLK            50000000    // init.c中的clock_init函数设置PCLK为50MHz
#define UART_CLK        PCLK        //  UART0的时钟源设为PCLK
#define UART_BAUD_RATE  115200      // 波特率
#define UART_BRD        ((UART_CLK  / (UART_BAUD_RATE * 16)) - 1)

/*
 * 初始化UART0
 * 115200,8N1,无流控
 */
void uart0_init(void)
{
    GPHCON  |= 0xa0;    // GPH2,GPH3用作TXD0,RXD0
    GPHUP   = 0x0c;     // GPH2,GPH3内部上拉

    ULCON0  = 0x03;     // 8N1(8个数据位，无较验，1个停止位)
    UCON0   = 0x05;     // 查询方式，UART时钟源为PCLK
    UFCON0  = 0x00;     // 不使用FIFO
    UMCON0  = 0x00;     // 不使用流控
    UBRDIV0 = UART_BRD; // 波特率为115200
}

/*
 * 发送一个字符
 */
void putc(unsigned char c)
{
    /* 等待，直到发送缓冲区中的数据已经全部发送出去 */
    while (!(UTRSTAT0 & TXD0READY));
    
    /* 向UTXH0寄存器中写入数据，UART即自动将它发送出去 */
    UTXH0 = c;
}

void puts(char *str)
{
	int i = 0;
	while (str[i])
	{
		putc(str[i]);
		i++;
	}
}

void puthex(unsigned int val)
{
	/* 0x1234abcd */
	int i;
	int j;
	
	puts("0x");

	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		j = (val >> ((7-i)*4)) & 0xf;
		if ((j >= 0) && (j <= 9))
			putc('0' + j);
		else
			putc('A' + j - 0xa);
		
	}
	
}