Mini440之uboot移植之实践(六)

一、u-boot流程

1.1 u-boot流程图绘制

我们在前面的几篇博客中,已经对u-boot源码进行了分析。那么我们试着将我们前几节介绍的内容连起来。绘制一个u-boot启动流程图:

Mini440之uboot移植之实践(六)

二、u-boot移植把步骤

既然我们想要移植u-boot,那么我们首先需要明白u-boot的启动流程。u-boot移植大概可以分为以下几个步骤:

  • 内核级配置和初始化;
  • SOC级别的配置与初始化;
  • board_init_f;
  • u-boot重定位;
  • board_init_r;
  • 启动内核或者处理用户命令;

2.1 内核级配置和初始化

这个主要就是在start.S文件里面那些汇编代码,主要包括:

  • 开启SVC模式,关闭fiq,irq中断;
  • 关闭看门狗
  • 屏蔽所有中断;
  • 设置系统时钟;
  • 执行cpu_init_crit函数;
    • 关闭关闭MMU和cache;
    • lowlevel_init函数;

这部分是和内核息息相关的代码,这部分根据内核的不同,配置略有区别。

2.2 SOC级别的配置与初始化

这部分的内容是比较多的,而且可以说贯穿整个u-boot,但基本上必要的都集中在lowlevel_init,其它的就取决于你是否要在u-boot阶段使用某些硬件资源了。

比如网卡是在board_init_r里面,已经是靠后的位置了,有些板子甚至可能都不会在u-boot阶段使用网络,自然也就不需要初始化。

这部分是移植过程中修改较多的地方,而且基本上都是使用汇编编码,只要这部分搞定了,那u-boot基本就可以成功启动了。

2.3 board_init_f

这个阶段主要是对u-boot之后重定位进行内存的规划,虽然执行的子函数多,但都不复杂。移植内容少。

2.4 u-boot重定位

这部分代码基本不需要改。

2.5 board_init_r

这个阶段干的事主要就是准备终端,初始化需要用到的硬件资源,如果使用新的驱动模型的话,还要像kernel一样将硬件进行抽象。这个根据自己的需求,用了什么就要改什么。

2.6 启动内核或者处理用户命令

u-boot最大的使命就是启动内核,所以这部分也是核心的内容。board_init_r最后会调用run_main_loop进入一个循环,要么就是直接去启动内核,要么就是进入终端处理用户命令和用户交互。也可以说不用改,差不多已经是纯软件干的事了。

三、添加单板

由于u-boot-2016.05支持S3C2410开发板,所以我们可以直接将S3C2410的单板相关文件都复制为S3C2440的。

3.1 在board中创建单板目录(board/samsung/smdk2440)

cd board/samsung/
cp smdk2410 -r smdk2440

Mini440之uboot移植之实践(六)

进入smdk2440路径:

Mini440之uboot移植之实践(六)

修改文件Kconfig:

if TARGET_SMDK2440

config SYS_BOARD
        default "smdk2440"

config SYS_VENDOR
        default "samsung"

config SYS_SOC
        default "s3c24x0"

config SYS_CONFIG_NAME
        default "smdk2440"

endif

修改MAINTAINERS文件:

SMDK2440 BOARD
M:      David Müller <d.mueller@elsoft.ch>
S:      Maintained
F:      board/samsung/smdk2440/
F:      include/configs/smdk2440.h
F:      configs/smdk2440_defconfig

从这里可以看到,后面我们还需要创建include/configs/smdk2440.h、configs/smdk2440_defconfig。

修改Makefile文件:

#
# (C) Copyright 2000-2006
# Wolfgang Denk, DENX Software Engineering, wd@denx.de.
#
# SPDX-License-Identifier:      GPL-2.0+
#

obj-y   := smdk2440.o
obj-y   += lowlevel_init.o

smdk2410.c改名为smdk2440.c

mv smdk2410.c smdk2440.c

3.2 创建单板相关头文件(include/configs/smdk2440.h)

同样,我们将include/configs/目录下的smdk2410.h文件复制为smdk2440.h:

cd include/configs
cp smdk2410.h smdk2440.h

这个文件很重要,这里主要用来配置编译u-boot时是否启用某些功能,比如网卡,LCD等,如果定义了,那么将会编译相关模块的代码。

修改smdk2440.h中字符串2410->2440:

#define CONFIG_S3C2440          /* specifically a SAMSUNG S3C2440 SoC */
#define CONFIG_SMDK2440         /* on a SAMSUNG SMDK2440 Board */
/*
 * NAND configuration
 */
#ifdef CONFIG_CMD_NAND
#define CONFIG_NAND_S3C2440
#define CONFIG_SYS_S3C2440_NAND_HWECC
#define CONFIG_SYS_MAX_NAND_DEVICE      1
#define CONFIG_SYS_NAND_BASE            0x4E000000
#endif

3.3 创建defconfig文件

在执行make smdk2440_defconfig,依赖于configs/smdk2440_defconfig文件,所以我们也将smdk2410_defconfig复制过来:

cd configs
cp smdk2410_defconfig smdk2440_defconfig

修改smdk2440_defconfig:

CONFIG_ARM=y
CONFIG_TARGET_SMDK2440=y
CONFIG_HUSH_PARSER=y
CONFIG_SYS_PROMPT="SMDK2440 # "
CONFIG_CMD_USB=y
# CONFIG_CMD_SETEXPR is not set
CONFIG_CMD_DHCP=y
CONFIG_CMD_PING=y
CONFIG_CMD_CACHE=y
CONFIG_CMD_EXT2=y
CONFIG_CMD_FAT=y

3.4 修改arch/arm/Kconfig文件

vim arch/arm/Kconfig

添加以下内容:

config TARGET_SMDK2440
    bool "Support smdk2440"
    select CPU_ARM920T

source "board/samsung/smdk2440/Kconfig"

3.5 尝试配置并编译

在做完上述步骤的时候,我们就完成了S3C2440单板的添加,虽然都是复制S3C2410的,但我们只要在S3C2410的配置文件基础上进行修改即可。

make smdk2440_config
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux- V=1

第一步可以编译成功,第二步会编译失败,主要是因为我们在include/configs/smdk2440.h中配置了NAND,但是我们没有移植相关代码。

四、 内核级配置和初始化(arch/arm/cpu/arm920t/start.S)

我们首先来分析arch/arm/cpu/arm920t/start.S文件,看看有没有需要修改的地方。

我们需要修改的第一处就是时钟系统设置。初始化系统时钟 FCLK = 400MHz,HCLK = 100MHz, PCLK = 50MHz, UPLL=48MHz 。

#ifdef CONFIG_S3C24X0
        /* turn off the watchdog */

# if defined(CONFIG_S3C2400)
#  define pWTCON        0x15300000
#  define INTMSK        0x14400008      /* Interrupt-Controller base addresses */
#  define CLKDIVN       0x14800014      /* clock divisor register */
#else
#  define pWTCON        0x53000000
#  define INTMSK        0x4A000008      /* Interrupt-Controller base addresses */
#  define INTSUBMSK     0x4A00001C
/*  初始化系统时钟 FCLK = 400MHz,HCLK = 100MHz, PCLK = 50MHz, UPLL=48MHz  */
#  define LOCKTIME      0x4c000000
#  define MPLLCON       0x4c000004
#  define EQU  UPLLCON  0x4c000008
#  define CLKDIVN       0x4c000014
#  define  M_MDIV       92       /* Fin=12M  UPLL=400M  */
#  define  M_PDIV       1
#  define  M_SDIV       1
#  define  U_MDIV       56        /* Fin=12M  UPLL=48M  */
#  define  U_PDIV       2
#  define  U_SDIV       2
#  define  DIVN_UPLL    0         /* FCLK:HCLK:PCLK=1:4:8 */
#  define  HDIVN        2
#  define  PDIVN        1
# endif

        ldr     r0, =pWTCON
        mov     r1, #0x0
        str     r1, [r0]

        /*
         * mask all IRQs by setting all bits in the INTMR - default
         */
        mov     r1, #0xffffffff
        ldr     r0, =INTMSK
        str     r1, [r0]
# if defined(CONFIG_S3C2410)
        ldr     r1, =0x3ff
        ldr     r0, =INTSUBMSK
        str     r1, [r0]
# endif

        /* 设置Lock Time  */
        ldr     r0, =LOCKTIME
        ldr     r1, =0xffffffff
        str     r1, [r0]

        /* 设置分频系数 */
        ldr     r0, =CLKDIVN
        ldr     r1, =((DIVN_UPLL<<3) | HDIVN <<1 | PDIVN)
        str     r1, [r0]

        /* CPU改为异步总线模式 */
        mrc      p15,0,r1,c1,c0,0
        orr      r1, r1,#0xC0000000
        mcr      p15,0,r1,c1,c0,0

        /* 设置UPLL */
        ldr      r0, =UPLLCON
        ldr      r1, =((U_MDIV<<12) | (U_PDIV<<4) | U_SDIV)
        str      r1, [r0]

        nop
        nop
        nop
        nop
        nop
        nop
        nop

        /* 设置MPLL */
        ldr     r0, =MPLLCON
        ldr     r1, =((M_MDIV << 12) | (M_PDIV << 4) | M_SDIV)
        str     r1, [r0]

#endif  /* CONFIG_S3C24X0 */

五、SOC级别的配置与初始化(board/samsung/smdk2440/lowlevel_init.S)

在lowlevel_init.S文件中主要包含初始化SDRAM的代码。SDRAM的初始化取决于我们外接的SDRAM芯片。

以Mini2440开发板为例:将两片32MB,16位宽SDRAM内存(型号HY57V561620FTP)焊接在Bank6,并联形成64M,32位内存。因此这里我们主要关注Bandk6相关的配置。

我们将源代码中的配置和Mini2440裸机开发之存储器控制器中的代码做个对比,我们需要修改以下几处:

#define REFCNT            1269     /* period=7.8125us, HCLK=60Mhz, (2048+1-7.8125*100) */

更改BANKSIZE为0xB1:

SMRDATA:
    .word (0+(B1_BWSCON<<4)+(B2_BWSCON<<8)+(B3_BWSCON<<12)+(B4_BWSCON<<16)+(B5_BWSCON<<20)+(B6_BWSCON<<24)+(B7_BWSCON<<28))
    .word ((B0_Tacs<<13)+(B0_Tcos<<11)+(B0_Tacc<<8)+(B0_Tcoh<<6)+(B0_Tah<<4)+(B0_Tacp<<2)+(B0_PMC))
    .word ((B1_Tacs<<13)+(B1_Tcos<<11)+(B1_Tacc<<8)+(B1_Tcoh<<6)+(B1_Tah<<4)+(B1_Tacp<<2)+(B1_PMC))
    .word ((B2_Tacs<<13)+(B2_Tcos<<11)+(B2_Tacc<<8)+(B2_Tcoh<<6)+(B2_Tah<<4)+(B2_Tacp<<2)+(B2_PMC))
    .word ((B3_Tacs<<13)+(B3_Tcos<<11)+(B3_Tacc<<8)+(B3_Tcoh<<6)+(B3_Tah<<4)+(B3_Tacp<<2)+(B3_PMC))
    .word ((B4_Tacs<<13)+(B4_Tcos<<11)+(B4_Tacc<<8)+(B4_Tcoh<<6)+(B4_Tah<<4)+(B4_Tacp<<2)+(B4_PMC))
    .word ((B5_Tacs<<13)+(B5_Tcos<<11)+(B5_Tacc<<8)+(B5_Tcoh<<6)+(B5_Tah<<4)+(B5_Tacp<<2)+(B5_PMC))
    .word ((B6_MT<<15)+(B6_Trcd<<2)+(B6_SCAN))
    .word ((B7_MT<<15)+(B7_Trcd<<2)+(B7_SCAN))
    .word ((REFEN<<23)+(TREFMD<<22)+(Trp<<20)+(Trc<<18)+(Tchr<<16)+REFCNT)
    .word 0xB1
    .word 0x30
    .word 0x30

 六、 board_init_f

这一块代码我们不做修改。

七、u-boot重定位

 这一块代码我们也不做修改。

 

参考文章

[1]1.移植uboot-分析uboot启动流程(详解)

[2]u-boot2020.04移植(总结)

[3]U-BOOT-2016.07移植 (第二篇) 添加单板

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