2021年09月24日 | at91rm9200上u-boot移植

在at91rm9200上移植u-boot

================== 准备工作=================
1．阅读at91rm9200 官方文档有关“引导程序”的章节
对at91rm9200的启动流程有个大概的了解。
at91rm9200引导流程图
Device Setup
|
|
Boot SPI DataFlash Boot --> Download from DataFlash --> run
|
|
TWI EEPROM Boot --> Download from EEPROM --> run
|
|
Parallel Boot --> Download from 8-bit Device -->run
|
|    Xmodem protocol
|    |---DBGU Serial Download ---------------------> run
|____|
|     DFU protocol
|-----USB download -----------------------> run

at91rm9200有片内引导和片外引导 2 种启动方式，由一根跳线控制。

1>片外引导  执行烧在flash上的引导程序。
2>片内引导  at91rm9200内部本身有128k的片内rom,其固化了一个bootloader和uploader，片内引导时启动uploader，uploader开启xmodem协议，等待用户上传程序，上传的程序将载入片内SRAM，重映射，然后pc跳转到片内SRAM执行上传的用户程序。

注：片内SRAM只有16k，除去3-4k片内启动程序的占用的部分数据空间，因此下载的程序大小限制在12k内。

2．开发板硬件配置
这块开发板硬件           ATMEL推荐硬件
SDRAM   8MB             32MB
Flash      1MB             8MB      
注：Flash芯片也不一样，意味着驱动要重写。

3．移植思路
官方at91rm9200DK u-boot Flash Programming Solutions文档提供的解决方案如下。

开发板flash上没有引导程序，于是只能用片内引导方式，载入一个12k以内的小程序到内部SRAM运行，而这个小程序初始化SDRAM后，再把u-boot下载到SDRAM运行(u-boot大于12k)，pc跳到SDRAM的u-boot位置运行u-boot，
u-boot启动后再用u-boot自己的flash烧写命令把自己烧到flash去，以后就可以片外flash启动了。

官方文档中并不是直接烧u-boot.bin，而是烧入了boot.bin和u-boot.gz2个文件。
原因后面将阐述。

===================移植====================
1．loader.bin的移植
官方提供的loader.bin在SRAM启动会又启动了xmodem接收u-boot，但是xmodem接收数据出错。

查看其源码，发现它使用了固化的rom中的服务接口函数，没看出哪里出问题。

于是准备自己写loader.bin，在at91rm9200提供的开发包中有个AT91RM9200-GettingStarted-ADS1_2-1_1.zip，用的是Arm Developer Suite 1.2编译器，就是一个简单的hello world程序，试一试可以运行。

（注意：ADS编译的程序，定义变量要在main的开始出，后面定义将导致编译出错）

用AT91RM9200-GettingStarted-ADS1_2-1_1.zip作为起点开始写loader.bin
lader.bin主要有3个功能，初始化SDRAM，启动xmodem接收u-boot并写到SDRAM中，pc跳转到SDRAM运行。

AT91RM9200-GettingStarted-ADS1_2-1_1里面已经有了SDRAM和其他一次初始化，在init_ram.c中。

xmodem的实现
只需要接收部分，发送部分用win下的”超级终端”等工具就可。
先找来协议文档，熟悉协议，看看现有的xmodem协议源码。协议本身并不复杂，只是它的握手部分实现有点技巧。

接收端要不停的发送字符“C”到串口(注意xmodem有3个版本，而超级终端对应的是xmodem-crc16)，发送端收到“C”后发送数据SOH和第一个数据包。

接收端检测到SOH后停止发送“C”并开始处理数据。官方的loader启动了一个时间服务，每隔1s发送一个“C”，在这个我使用了偷懒的算法。

    while(Getchar()!=AT91C_XMODEM_SOH)
    {
        if (0xFFFF==++n )
        {
            SendChar(AT91C_XMODEM_CRCCHR);
            n=0;
        }
    }

Getchar()和GetWaitchar()是添加的，GetWaitchar等待直到从串口接收到数据。
显然不能用在上面的算法中，要导致忙等的。所以改了个Getchar()只用在这里。
握手解决了，后面的处理都没什么问题。

写SDRAM
    unsigned char *pSdram = (unsigned char *)AT91C_UBOOT_BASE_ADDRESS;
    for ( n = 0; n<128 ; n ++ )
    {
                *pSdram++=data[n];
    }

PC跳转
    添加一个文件jump.S到工程
;------------------------------------------------------------------------------
;-      ATMEL Microcontroller Software Support  -   ROUSSET -
;------------------------------------------------------------------------------
;- File source          : remap.s
;- Librarian            : Not applicable
;- Translator           :
;-
;- Treatment            : Execute the remap and branch to 0
;-
;- 03/10/01   HI         : Creation
;------------------------------------------------------------------------------

                AREA    reset, CODE, READONLY

                EXPORT  Jump
Jump
        mov pc, r0                

               END
;---------------------------------------------------------------------------------

在main中使用下面的函数跳转
Jump((unsigned int)AT91C_UBOOT_BASE_ADDRESS);


loader的调试过程
xmodem部分可以传一个调试文件，传进去后全部send回串口，看返回的信息就可以判断是否正常工作。

写SDRAM，依然是写入后再读出来看看是否一致，在这里卡了很久，发现每隔2个地址就不能使用，后来发现是SDRAM没有初始化，也就是init_ram.c中的InitSDRAM()无效，重写后正常。

Jump测试，得传入一个可以运行的程序到内存才能判断，用先前编译好的1.1.4的u-boot传入，没反应，可能是jump不对，也可能是u-boot不对，毕竟u-boot还未经过任何修改。灵光一闪，我换成u-boot-1.0.0试一试，出现u-boot的提示符了，?   也就是说jump没问题。

2．u-boot的移植
u-boot的编译需要ELDK(Embedded Linux Development Kit)
ELDK是linux下的交叉开发环境，所以需要安装linux，在这里使用的是虚拟机vmware安装linux(red hat 9.0)，并安装了vmware tools，方便和windows交换数据。

Linux版本选择以及安装ELDK参见“The DENX U-Boot and Linux Guide (DULG) for TQM8xxL”

这里下载安装的是arm-2005-03-06.iso
注意正确设置ELDK的环境变量，要不编译会出错。

在编译u-boot前先仔细阅读README文档
at91rm9200已经被u-boot支持
编译如下
#cd u-boot.x.x.x       (x.x.x代表版本号)
#make at91rm9200dk_config
#make all
在map那里会很慢，我的AMD64 3000＋，虚拟机里编译u-boot要3分钟?

u-boot版本选择
从1.1.2开始，u-boot有初始化SDRAM并拷贝自己到SDRAM运行的代码，而之前的版本就没有这个功能，官方文档提供的解决方案是针对1.1.2之前的版本。事实上官方开发包中代的u-boot是0.3.1?。

在经过我的测试后，发现直接编译出来的u-boot1.0.0可以运行，而1.1.4没反应。
看来不一定最新的就是最好的。所以选择u-boot1.0.0移植。

u-boot修改
    u-boot同样是对ATMEL推荐配子写的，所以需要修改。
修改
Board/at91rm9200dk/config.mk
TEXT_BASE = 0x21f00000
改为
TEXT_BASE = 0x20700000 （u-boot将被载入SDRAM的高端部分）

修改
include/configs/at91rm9200dk.h
#define PHYS_SDRAM_SIZE 0x2000000  /* 32 megs */
改为
#define PHYS_SDRAM_SIZE 0x800000  /* 8 MB */

#define PHYS_FLASH_SIZE            0x200000  /* 2 megs main flash */
改为
#define PHYS_FLASH_SIZE            0x100000  /* 1MB main flash */

还有一个要修改的地方是Board/at91rm9200dk/flash.c
参见自己的flash芯片datasheet，修改驱动。
注意保持函数接口的一致性。其中外部会调用的几个函数是
unsigned long flash_init (void)
void flash_print_info  (flash_info_t *info)
int    flash_erase (flash_info_t *info, int s_first, int s_last)
int write_buff (flash_info_t *info, uchar *source, ulong Base, ulong nbytes)

只要保证这几个函数的接口一致性，其实现方法不一定要参照原来的模式。
flash_info_t *info其实不用也可以的。
还有就是flash芯片的自动识别函数去掉为好，在生产过程中很有可能采用同类型的其它FLASH代替。

重新编译u-boot，然后测试用u-boot的flinfo、md和cp.b命令测试flash驱动。

一切正常后u-boot部分完成
u-boot打包
#gzip –c u-boot.bin > u-boot.gz

3．boot.bin移植
先看看boot.bin的源码，它也是用的ELDK开发环境，我用先前安装的交叉开发环境编译，出错。。。提示ld命令错误。可能是与开发环境不兼容，换成官方包中的cross-2.95.3.zip，编译通过。

修改main.c中下面2项
#define SRC 0x10010000   (u-boot.gz将烧入flash的位置)
#define DST 0x20700000  (u-boot.gz被解压后载入SDRAM的位置，和loader中保持一直)

同样修改initboot.c中的AT91F_InitSDRAM()，和loader的修改一样。

编译
#make all

烧入flash测试
    片内启动，载入loader.bin
    再用loader.bin载入u-boot运行。
    
下面是在u-boot提示符下的操作
u-boot > loadb 20000000
--------------用kermit协议载入boot.bin文件到SDRAM的20000000地址-----
u-boot > cp.b 20000000 10000000 xxx 
 (上一步文件载入完后会显示下载字节数，xxx就是字节数的16进制表示)
接下来烧入u-boot.gz
u-boot > loadb 20000000
u-boot > cp.b 20000000 10010000 xxx

断开板子上的跳线，片外启动开发板。等几秒后u-boot启动了。
到此u-boot移植结束。