2019年12月27日 | arm裸板驱动总结(makefile+lds链接脚本+裸板调试)

在裸板2440中,当我们使用nand启动时,2440会自动将前4k字节复制到内部sram中,如下图所示:

然而此时的SDRAM、nandflash的控制时序等都还没初始化,所以我们就只能使用前0~4095地址,在前4k地址里来初始化SDRAM,nandflash,初始化完成后,才能将nandflash的4096至后面的地址内容存放到SDRAM里去.

而裸板驱动的步骤如下所示:

• 1.写makefile

• 2.写lds链接脚本 (供makefile调用)

• 3.写真正要执行的文件代码,比如初始化nand,sdram,串口等

为什么要写lds链接脚本?

首先lds链接脚本的作用就是将多个*.o文件的各个段链接在一起,告诉链接器这些各个段存放的地址先后顺序,它的好处就是,确保裸板2440的前4k地址里存放的是初始化SDRAM,nandflash的内容

1.写makefile

(参考makefile初步制作:http://www.cnblogs.com/lifexy/p/7065175.html)

在写裸板之前首先要来写Makefile,如下所示:

objs := head.o init.o nand.o main.o   

//定义objs变量，表示obj文件,包含生成boot.bin目标文件需要的依赖文件, 使用$(objs)就可以使用这个变量了

//‘:=’:有关位置的等于(比如:”x:=a  y:=$(x)  x:=b”,那么y的值取决于当时位置的a,而不是b) 

//‘=’:无关位置的等于(比如:”x=a  y=$(x)  x=b”,那么y的值永远等于最后的b ,而不是a)                                                     

nand.bin : $(objs)　  //冒号前面的是表示目标文件, 冒号后面的是依赖文件，这里是将所有*.o文件编译出nand.bin可执行文件

arm-linux-ld -Tnand.lds    -o nand_elf $^   //将*.o文件生成nand_elf链接文件

//-T:指向链接脚本, $^:指向所有依赖文件,

arm-linux-objcopy -O binary -S nand_elf $@ //将nand_elf链接文件生成nand.bin文件

//$@:指向目标文件:nand.bin

//-O :选项,其中binary就是表示生成的文件为.bin文件

arm-linux-objdump -D -m arm  nand_elf > nand.dis //将nand.bin文件反汇编出nand.dis文件

//-D :反汇编nand.bin里面所有的段, -m arm:指定反汇编文件的架构体系,这里arm架构

%.o:%.c            //冒号前面的是目标文件,冒号后面的是依赖文件,%.o表示所有.o文件,

arm-linux-gcc -Wall -c -O2 -o $@ $<         //将*.c文件生成*.o文件

//$<:指向第一个依赖文件, 也就是.c文件

//$@:指向目标文件,也就是.o文件

//-Wall:编译若有错,便打印警告信息     -O2:编译优化程度为2级

%.o:%.S                       

    arm-linux-gcc -Wall -c -O2 -o $@ $<    //将*.S文件生成*.o文件

clean:                           //输入make clean,即进入该项,来删除所有生成的文件

    rm -f  nand.dis nand.bin nand_elf *.o   //通过rm命令来删除

2.写lds链接脚本

(参考lds脚本解析: http://www.cnblogs.com/lifexy/p/7089873.html)

 SECTIONS {

    . = 0x30000000;             //指定当前的链接地址=0x30000000

.text          :   {

head.o(.text)    //添加第一个目标文件,里面会调用这些函数

init.o(.text)      //添加第二个目标文件,里面存放关看门狗,初始化SDRAM等函数

nand.o(.text)   //添加第三个目标文件,里面存放初始化nand函数

*(.text)    // *(.text) 表示添加剩下的全部文件的.text代码段

}

.rodata ALIGN(4) : {*(.rodata)}       //指定只读数据段

.data ALIGN(4) : { *(.data) }     //指定读写数据段,     *(data):添加所有文件的数据段

__bss_start = .;     //把__bss_start赋值为当前地址位置,即bss段的开始位置

.bss ALIGN(4)  : { *(.bss)  *(COMMON) }     //指定bss段,里面存放未被使用的变量

__bss_end = .;        //把_end赋值为当前地址位置,即bss段的结束位置

}

上面的链接地址=0x30000000,表示程序运行的地方应该位于0x30000000处,0x30000000就是我们的SDRAM基地址,而一上电后,nand的前4k地址会被2440自动装载到内部ram中,所以我们初始化了sdram和nand后,就需要把程序所有内容都复制到链接地址0x30000000上才行

2.1为什么要在bss段的前后设置两个符号__bss_start, __bss_end?

定义__bss_start和__bss_end符号,是用来程序开始之前将这些未定义的变量清0,节省内存
且__bss_start -0x30000000就等于该bin文件的字节大小,实现动态复制

2.3为什么链接地址在0x30000000处,为什么在初始化sdram和nand之前,还能运行前4k地址的内容?

我们先来看看head.S第一个目标文件,就知道了:

.text                                                           @设置代码段

           @函数disable_watch_dog, memsetup, init_nand, nand_read_ll在init.c中定义

            ldr     sp, =4096               @设置堆栈

            bl      disable_watch_dog       @关WATCH DOG

            bl      memsetup                @初始化SDRAM

            bl      nand_init               @初始化NAND Flash

            ldr sp,=0x34000000              @64Msdram,所以设置栈SP=0x34000000,避免堆栈溢出

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  @nand_read_ll函数需要3个参数：

            ldr     r0,     =0x30000000     @1. 目标地址=0x30000000，这是SDRAM的起始地址

            mov     r1,     #0              @2.  源地址   = 0         

            ldr     r2,     =__bss_start         

            sub           r2,r2,r0          @3.  复制长度= __bss_start-0x30000000

            bl      nand_read               @调用C函数nand_read,将nand的内容复制到SDRAM中

            ldr     lr, =halt_loop          @设置返回地址

            ldr     pc, =main                @使用ldr命令 绝对跳转到SDRAM地址上

halt_loop:                                   @若main函数跳出后,便进入死循环,避免程序跑飞

            b       halt_loop

(参考位置无关码(bl)与绝对位置码(ldr): http://www.cnblogs.com/lifexy/p/7117345.html)

从上面代码来看,可以发现在复制数据到sdram之前,都是使用的相对跳转命令bl,bl是一个位置无关码,也就是说无论该代码放在内存的哪个地址,都能正确运行.

而ldr就是绝对跳转命令,是一个绝对位置码,当一上电时,我们的链接地址0x30000000上是没有程序的,因为程序都存在nand flash上,也就是0地址上,而如果在复制数据到sdram之前,使用ldr去执行的话,就会直接跳转到0x30000000上,就会运行出错.

而且在复制数据到sdram之前,执行的代码里都不能用静态变量、全局变量、以及数组,因为这些初始值量的地址与位置有关的,必须将nand的内容复制到sdram地址中,才能用.

2.4比如,下面memsetup ()函数,就是个会出错的函数

其中的mem_cfg_val[]数组的内存是存在链接地址0x30000000上,就是与位置有关,在未复制内容之前使用将会出错

#define   MEM_CTL_BASE            0x48000000           //SDRAM寄存器基地址

void memsetup()

{

   int   i = 0;

   unsigned long *p = (unsigned long *)MEM_CTL_BASE;

    /* SDRAM 13个寄存器的值 */

    unsigned long  const    mem_cfg_val[]={ 0x22011110,     //BWSCON

                                            0x00000700,     //BANKCON0

                                            0x00000700,     //BANKCON1

                                            0x00000700,     //BANKCON2

                                            0x00000700,     //BANKCON3 

                                            0x00000700,     //BANKCON4

                                            0x00000700,     //BANKCON5

                                            0x00018005,     //BANKCON6

                                            0x00018005,     //BANKCON7

                                            0x008C07A3,     //REFRESH

                                            0x000000B1,     //BANKSIZE

                                            0x00000030,     //MRSRB6

                                            0x00000030,     //MRSRB7

                                    };

       for(; i < 13; i++)

              p[i] = mem_cfg_val[i];

}

如下3个图所示,通过反汇编来看,上面的数组内容都是存在SDRAM的链接地址上面的rodata段0x300005d0里,在我们没有初始化SDRAM,复制数据到SDRAM之前,这些数据是无法读取到的

图1,使用bl跳到相对地址0x30000094处:

图2,使用ldr,使ip跳到绝对地址0x300005d0:

图3,0x300005d0里保存的.redata只读数据段,也就是 mem_cfg_val[]的内容:

2.5所以要修改memsetup ()函数为以下才行:

#define   MEM_CTL_BASE            0x48000000           //SDRAM寄存器基地址

void memsetup()

{

       unsigned long *p = (unsigned long *)MEM_CTL_BASE;

    /* 设置SDRAM 13个寄存器的值 */

   p[0]  =0x22011110,     //BWSCON

   p[1]  =0x00000700,     //BANKCON0

   p[2]  =0x00000700,     //BANKCON1

   p[3]  =0x00000700,     //BANKCON2