2017-9-13-Linux移植：bootloader烧写

首先看一下Linux启动过程：

Linux启动过程

刚开始最重要的是Bootloader的启动，Bootloader因你改改存放到哪？怎么执行？作用是啥？

bootloader的烧写：

所谓烧写也就是往没有操作系统、更没有文件系统的存储器内copy文件的过程。

先转载一段关于s3c2440 nandflash启动过程的文章：http://mcuos.com/thread-7137-1-1.html

学习一下硬件方面的启动过程，这个非常有必要。

《s3c2440 nandflash启动过程分析》

大部分ARM9的CPU内部都集成有一个SRAM，SRAM是英文Static RAM的缩写，它是一种具有静止存取功能的内存，不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。这样他不需要初始化就能够直接使用。这与我们在外部扩展的大容量的SDRAM是不一样的，外部大容量的SDRAM是需要初始化后才能使用的，这点大家务必要搞清楚。这点在我做过移植的处理器：s3c2410(arm920t),s3c2440(arm920t),at91rm9200(arm920t),at91sam9260(arm926t)上都是这样的。在s3c2440这颗CPU上这个SRAM大小为4KB,datasheet里把它叫做Stepping Stone,江湖人称“起步石”。
    Nandflash和Norflash是不同的：Norflash像内存一样是直接挂在系统总线上的，这样有足够多的地址线使得CPU能够寻址到每一个存储单元上去，这也意味着CPU能够直接通过总线访问Norflash上存储的内容，同时他还支持XIP(即片上执行，不用将代码搬到内存中，直接在Norflash上就能运行)。 而Nandflash它并不是直接挂载系统总线上，而是通过Nandflash控制器(这个一般集成在CPU内部)来完成读写操作的。如果我们把Norflash的那种寻址方式叫直接寻址的话(不是汇编里的那个直接寻址，这里指CPU能够直接通过地址线访问存储器的存储单元)，那么这里的Nandflash就是间接寻址(这里需要Nandflash控制器来寻址)。所以我们在使用Nandflash之前，一定要初始化Nandflash控制器。
   理解上面的这点后，就不难理解，为什么系统能够从Norflash直接启动，而不能直接从Nandflash启动。这是因为，ARM在CPU复位时，CPU默认会到0x0000 0000地址处去取指令，而如果我们是从Norflash启动的话(一般Norflash会挂到Bank0,nGCS0上)，s3c2440 CPU就会把Norflash的空间挂接到0x0000 0000这段内存空间上。这时CPU就能够直接从Norflash上取指令运行，启动了。而如果是Nandflash， 因为Nandflash他不能直接挂到系统总线上，并且他的读写，擦除操作必须依赖Nandflash控制器，这也就意味着Nandflash的存储空间永远不能映射到0x0000 0000这个地址上去。另外，Nandflash的读写操作也不是这样直接寻址的，有兴趣的同学可以自己看看Nandlfash的datasheet，写一个RAW的Nandflash 擦除，读写操作程序就明白了。我就写过这么一个程序，对理解Nandflash究竟是怎么操作的非常有帮助。
   而如果这些CPU要从Nandflash上启动，那该怎么办呢？这就要用到我之前提到的CPU的内部SRAM了。
   在S3C2440的datasheet里有提到，如果我们配置从Nandflash启动的话，那么CPU会自动将内部SRAM的地址映射到0x0000 0000这个地址空间上了，而如果不是从Nandflash启动，那么挂载Bank0(nGCS0)上的设备就会被映射到0x0000 0000地址空间上，如我们之前提到的Norflash。如下图所示：
   简而言之就是：如果从Nandflash启动，那么CPU内部SRAM被映射到0x0000 0000地址空间上，这时Norflash就不可用了。而如果是从Norflash启动的话，那么Norflash被映射到0x0000 0000地址空间上。我们之前提到ARM CPU在复位时，会默认到0x0000 0000地址上取指令。这样也就是如果从Nandflash启动的话，那么CPU默认会从内部SRAM中取第一条指令；而如果从Norflash启动的话，那么CPU默认从Norflash中取第一条指令。
  那如果从SRAM启动的话，那么SRAM中的指令(也就是代码)从哪里来的呢？在s3c2440处理器(arm920t和arm926t的核应该都是这样的，另外我看S3C6410也是如此)上电时，CPU会自动将Nandflash的前4K代码(或叫指令)拷贝到内部SRAM中，这是由CPU自动完成的，不需要我们干预。这也就意味着，SRAM中的内容就是我们Nandflash上前4K的代码了。
  这样，如果是在我们的bootloader如u-boot中就要确保，我们编译出來的前4K代码完成以下功能：
1， 初始化CPU，外部SDRAM，Nandflash控制器等基本功能；
2， 将Nandflash上剩余的u-boot代码拷贝到外部的SDRAM中
3， 调到外部的SDRAM中来运行u-boot代码

再来看一篇文章：http://blog.csdn.net/sno_guo/article/details/7677148

了解一下bootloader一般怎么少写道nandflash里面。

《s3c6410 ARM开发板烧写uboot新手入门笔记》

ARM开发板是依赖 bootloader启动的,是1段小程序,等同x86系统的BIOS,作用是检测硬件并读取内核到内存
bootloader通常需要开发人员手动烧写到ARM板上,而BIOS通常固化在某个硬件里;
通常bootloader是不用自己写的,别人已写好,最多自己改一下,有时候直接就用了;
嵌入式Linux的bootloader最常用的是U-Boot,版本经常更新;
WinCE的bootloader当然是微软自己写的EBoot
向开发板烧写U-Boot之前,开发板的Nand Flash是空的,没有操作系统,更没有文件系统
向没有文件系统的目标板copy文件的过程也就是"烧写"
为了解决这个问题,三星公司在硬件上提供了一种烧写机制,叫dnw,
就是通过USB线把PC机的U-Boot文件上传到目标板上;dnw是基于libusb标准库做的
同时烧写也需要两端都有软件支持,一端是u-boot(u-boot里有dnw),另一端是一个专门的dnw小软件;
烧写的过程:
①usb线连接pc机和目标板;
②此时目标板是空的,需要设置sd卡启动,事先制做的sd卡有个uboot,这样目标板的uboot就起来了
③在PC端通过超级终端等串口软件操作目标板的uboot,输入命令 # dnw 50008000
    这句话意思是启动目标板的usb连接并设置目标板接收USB数据的内存起始地址为0x50008000
④在PC端启动那个dnw软件,有windows版也有linux版的,道理相同,都需要libusb库支持
⑤PC端dnw软件:与目标板的USB线路连通后,再发送u-boot.bin文件到目标板
    这里发送文件是指发到目标板的内存中,起始地址是0x50008000,注意,这时并没有写到目标板的rand flash
⑥在PC端通过超级终端等串口软件操作目标板的uboot,把目标板内存中的u-boot.bin文件写到rand flash
⑦把目标板内存数据写到rand flash也是uboot命令提供的,其实这时也只有uboot能用;
⑧这里目标板的rand flash里已经烧写好u-boot.bin了,关掉目标板,再设置rand启动就可以了;
在windows下有个dnw软件,是超级终端和dnw和合集用起来很方便,
在Linux下分别用到 minicom 和 dnw 这两个软件

 

从上面连篇文章中大致可以看到bootloader编译好之后是一个bin文件，需要放到nandflash里面，具体怎么放进去的可能跟具体的ARM芯片相关。编译后的bootloader可执行文件最好小于4k，这样arm9启动之后就可以完整执行bootloader的指令（注意，可执行文件不要说代码，说指令）。

周立功的《iMX283 Linux 开发指南V1.06.01》上面第二章安装Linux系统中可以通过TF卡启动U盘启动的方式给nandflash烧写Linux系统，甚至可以通过网络进行烧写。。Linux太有意思了。。