轉：都江堰idea6410開發人員筆記色1

第一回：

應深圳友堅科技之邀，這幾天要把djyos移植到他們的idea6410上。

    現在發布的是si版本，是以單片機模式啟動並執行，S3C6410這樣強勁的cpu，運行si版本，就作為高速單片機用了，所有地址都是按照物理地址一一對應映射。cpu的狀態也沒有區分核心態和使用者態。

1、中斷引擎最初的部分代碼在IRQ態（還沒決定是否使用FIQ）。

2、中斷引擎的大部分以及使用者ISR運行在SVC態。

3、所有其他代碼運行在SYS態。

    移植碰到的第一個問題就是燒錄代碼到flash的問題，由於廉價的jtag燒錄器不支援arm11，我們不能要求使用者必須擁有昂貴的模擬燒錄工具才能夠在idea6410上使用djyos，這樣不利於使用者使用。

    我的第一個目標，就是弄清楚怎麼下載程式的問題，也就是把一個最簡單的閃燈程式運行起來，寫了幾行代碼，如下：

    ldr     r0,=0x7f008820

    ldr     r1,=0x1111

    str     r1,[r0]

    ldr     r0,=0x7f008824

    ldr     r1,[r0]

    bic     r2,r1,#3

    orr     r2,r2,#0xc

    bic     r3,r1,#0xc

    orr     r3,r3,#3

nn:

    str     r2,[r0]

    ldr     r4,=5000000

delay1:

    sub     r4,r4,#1

    cmp     r4,#0

    bne     delay1

    str     r3,[r0]

    ldr     r4,=5000000

delay2:

    sub     r4,r4,#1

    cmp     r4,#0

    bne     delay2

    b       nn

   
6410的手冊上說，可以從nandflash、onenand、SD卡啟動，沒有專用的燒錄工具的情況下，只有SD卡啟動是可以考慮的。手冊上看
到，SD卡啟動，實際上是先執行片內IROM中的一段程式，該程式從SD卡中讀取代碼，寫到stepping stone中，stepping
stone是位於0x0c000000、size為8K的片內記憶體，代碼寫入stepping
stone後，跳到0x0c000000處繼續執行程式。那麼，要實現從SD卡啟動，就必須弄清楚：

1、8K的代碼儲存在SD卡的什麼位置。

2、代碼以什麼格式儲存。

    為弄清楚上述問題，依例google

一番，沒找到有用的資料，上三星的網站，6410的資料沒有公開，申請了一下，第二天得到了批准，也沒有關於怎樣從SD卡啟動的資料。找三星代理，似乎不太愛搭理我，也是，我勢單力薄一個人，他們怎看得上眼。難道就沒有辦法了？

    山窮水盡疑無路，柳暗花明又一村，2450不是也可以從SD卡啟動嗎？找找2450的資料看有沒有，謝天謝地，從網上找到一篇文檔：

896554S3C2450_IROM_ApplicationNote_Rev003.pdf

我如獲至寶，細細讀之，雖然寫得不太細，比如代碼校正演算法等都沒有講，總是可以試一下了。

    依葫蘆畫瓢，把編譯好的代碼寫入到最後晶片末尾位移-9216位元組處，插入SD卡座，把開關撥到SD0卡啟動的位置，上電，哈哈，成功了，幾個藍色的LED歡快地閃爍起來。試了兩個SD卡，16M的可以，2G的不行，不知何故，暫且放一邊吧。

    首戰告捷，該歇歇了，待續。

第二回：

上篇說道，用16M的SD卡啟動可以，但用2G的卡卻不行，反覆試過，實在不知道怎麼回事，也沒有IROM中的載入程式的進一步資料，問題也就無從查起了，暫且先放一邊，把後續的移植工作做完再說吧。

移植作業系統，跟開發裸奔程式是不一樣的，裸奔程式可以從main開始寫程式，在執行main之前，編譯器產生了大量的代碼用於初始化cpu、記憶體清零、初始化堆和棧、直到建立main的執行環境。而作業系統往往有自己的運行環境要求，C編譯器完成的這些環境往往不能符合要求，需要自己寫初始設定檔案，即initcpu.s檔案。

初始設定檔案主要完成以下工作：

1、從複位地址跳轉到啟動地址。

2、設定cpu為特權模式，禁止看門狗和中斷，禁止cache。

3、設定時鐘，有些cpu的時鐘設定很複雜的，尤其是高速cpu，因為涉及到核心和外設匹配的問題，設定起來比較麻煩。

4、設定記憶體匯流排，設定記憶體訪問速度，要跟上一步的時鐘設計配合，使cpu能正確讀寫記憶體和記憶體映射的外設。

5、配置cache和mmu，然後使能cache和mmu。

6、初始化棧，跳轉到C代碼。

根據拿來主義的原則，寫cpu初始化代碼千萬不能自己從0開始寫，而是要找一個現成的來參考，因為各個系統的cpu初始化工作是大同小異的。而且，許多 cpu廠商都會出example，會帶一個檔案名稱類似startup.s的檔案，參考該檔案來寫即可。但是，三星不知從何年何月開始不公開其cpu的文檔了，甚至連datasheet都要申請才給。當我千辛萬苦找到三星提供的"6410_Test_Rev01"原始碼包時，心都涼了，該程式碼封裝中雖然有 start.s檔案，但檔案中只有幾條指令，初始化過程都在"__rt_entry"函數中，而該函數在庫中。對晶片應用資料的保密工作做得如此周密，不知三星所謀何事。

沒辦法，繼續找，實在不行再自己一行行寫。好在天無絕人之路，終於在友堅提供的wince的eboot代碼中，找到了eboot的start.s檔案，開啟一看，果然是一個詳細的開機檔案，心中不禁狂喜！

接下來的工作，就是對照datasheet，看懂這個start.s，然後改造成適合djyos的。別看說的輕巧，這裡面工作量還是很大的，6410的 datasheet有1300多頁，光時鐘和匯流排配置相關的部分就有100多頁，E文的，暈死。而且第一次用arm11，其mmu和cache配置和 arm9有多大差別，還不可知。今天先寫到這裡，下回分解吧。

第三回：

接續上回，開始啃start.s，跟所有的開機檔案一樣，開始部分是關閉cache、禁止中斷等，沒什麼問題。這裡稍稍解釋一下為什麼要做這些工作，禁止中斷大家應該沒什麼異議，關鍵是為什麼一定要禁止 cache，原來，我們不知道程式為什麼要重新啟動，也不知道重新啟動前cpu和cache處於什麼狀態，cache可能包含錯誤的資訊，cpu可能會從中取得錯誤的指令，從而不能正常啟動系統。eboot的start.s遺漏了一個很重要的過程，就是要重新把cpu設定成svc狀態，因為就像我們不瞭解重啟動前cache狀態一樣，cpu的狀態也是未知的，須加上這幾句確保cpu處於svc態：
mrs r0,cpsr @取CPSR
bic r0,r0,#MODEMASK @清模式位
orr r1,r0,#SVCMODE|NOINT @設定為管理態，並禁止中斷
msr cpsr_cxsf,r1 @切換到管理態,可防止意外返回0地址時出錯.
實際上，這幾句仍然不夠保險，因為如果程式是從user態直接跳轉到0地址的話，mrs和msr指令是無效的。保險的做法是用swi指令強制修改，既然是個簡易的bootloader程式，暫且偷懶一下。
依慣例，接下來是各種時鐘初始化，S3C6410的時鐘結構比較複雜，共有3個pll要設定，而且分頻控制也較為複雜，雖然start.s有得抄，但還是要自己弄清楚，因為接下來的編程用得上。6410的時鐘部分之所以如此複雜，完全是為了適應其內部豐富的外設，不同的外設需要不同的時鐘。設定時鐘，不外乎就是定義幾個常用的主頻，然後分別為這些主頻定義鎖相環（pll）的分頻係數，再把這些分頻係數填充到相應的寄存器中去，細節就不再贅述了，看代碼吧。
初始化完時鐘後，就輪到初始化記憶體匯流排了。依據用什麼初始化什麼的原則，這裡只初始化了srom0和dram兩個地區，這部分代碼是用C語言實現的，參見memcfg.c檔案，代碼比較簡單，不過是按照datasheet的要求，依次設定寄存器而已。
接下來，你一定會想到，該初始化mmu了，初始化mmu本來是一項複雜的工作，但si版本是為單片機準備的，即使6410再強勁，也只能委屈一下，當高速單片機了。mmu在這裡並沒有用來做地址變換，而是把4G記憶體空間全部映射到其物理地址上了。這種映射效果跟禁止mmu是一樣的，但是arm的mmu和cache是綁定在一起的，禁止mmu的同時也就禁止了cache，故只能開啟mmu。頁表的地址在0x50000000，佔用16Kbytes，故應用程式的起始地址是0x50004000。
又可以偷懶了，6410的核是arm11jzf-s的，2440的核是arm920T的，arm11jzf-s的mmu功能比arm920t的強很多，但都是arm公司的，做最簡易對應的話，能否相容呢？懶得讀arm11的手冊了，先試一下把2440版本的mmu初始化部分直接copy看行不行。事實證明是可行的，但我在這裡繞了一個大大的圈子，浪費了許多時間。加入初始化mmu部分代碼後，試了一下，發現燈不閃了，而把該段程式放到初始化頁表的代碼之前，則可以。仔細檢查，發現是因為dram沒有初始化，加上dram初始化後，先把閃燈程式放在dram初始化後面，發現可以了。這時候，不幸發生了，移動閃燈程式時，只copy了一半的代碼，當然不閃了，可我沒仔細檢查代碼，就懷疑是2440的mmu初始化代碼不能用於6410的造成的（偷懶了，心虛），於是找來arm11jzf-s的手冊猛啃，幾百頁的英文資料啊，費了好幾天功夫，最後證明了一件事：原來的mmu初始化是正確的！！
到這裡，基本硬體的初始化就算完成了，接下來要搞norflash和uart的driver了。待續......

cpu的初始化已經完成，下一步的工作便是初始化uart，使之能夠跟PC串連上。
    初始化6410的uart，有兩個時鐘必須區分清楚，即uartclk和baudclk，前者由系統


控制寄存器CLK_SRC和CLK_DIV2控制，手冊並沒有說明這個時鐘的用途，我猜測是用於uart模組本身啟動並執行；另一個時鐘是baudclk，用來控制baud，產生串列移位時鐘的，在uart模組的控制寄存器UCON中設定


，然後用UBRDIV和UDIVSLOT0兩個寄存器設定baud。uart的工作方式為：
baud=115200
接收和發送fifo：開
中斷：關閉，以查詢方式收發。
    接下來是norflash的驅動程式，也就是編寫擦除和寫入程式，根據am29lv160db的手冊寫就是了，沒什麼好說的。除了一些低級錯誤外，測試也幾乎一次成功。
    至此，該輪到xmodem協議收發程式了，xmodem是一個簡單的串口收發檔案


的協議


，它把檔案分成128位元組的一個個小包傳送，最後一包資料


如
果不滿128位元組，則以0x1a填充。該協議是有缺陷的，用來傳送文字檔沒問題，因為文字檔不會出現0x1a，但傳送2進位檔案的話，就不行了，因為
接收方無法分辨最後的0x1a是檔案本身的內容，還是填充物。不過沒關係，作為代碼，最後多一些垃圾並不礙事，無非就是多佔幾個位元組而已。
    xmodem本來是有差錯控制的，通過逐幀應答和校正和（或者CRC）來確保傳輸正確，不過這裡偷了下懶，所有這些都省略了，傳錯了就再傳一次。
    至此，移植


到S3C6410的第一步，sdbootloader就製作完成了，接下來就是移植整個作業系統


了，sdbootloader的代碼在這裡下載：
   http://www.djyos.com/download/sdboot6410.zip

sdbootloader說明：
1、用winhex工具把boot_rom.bin寫入SD卡，地址：SD卡末地址-9216。
2、把開發板的撥碼開關撥到從SD卡啟動，上電即可。
2、開啟超級終端，用xmodem協議下載程式，儲存到dram中。
3、把下載的代碼寫入到norflash。
4、把開發板的撥碼開關撥到從norflash啟動，複位或重新上電即可。
5、省去了xmodem框架格式檢查、校正和檢查。

    但凡開發作業系統


，無論是PC、伺服器


，還是嵌入式作業系統，第一個要解決


的就是啟動檔案


的儲存問題。無論什麼cpu，上電或者複位後，都會從指定的儲存位置讀取第一條指令予以執行，我們把這個地址成為啟動向量，有些cpu可以通過跳線設定


不同的啟動向量地址。我們熟悉的PC，就是把bios燒錄到啟動向量處，再由bios逐步引導啟動更進階的作業系統，比如windows


、linux


等。
   
在嵌入式行業，以linux為例，linux映像可以通過網口或者其他通訊口下載，但你拿到裸機的時候，必須先想辦法把uboot或者vivi或者其他
bootloader燒錄到flash中。djyos也不例外，不同的是，現在發布的si版本的djyos，是沒有單獨的bootloader的，而是把
bootloader的角色整合在可執行影像中了，所以，需要像燒錄uboot那樣，燒錄整個djyos影像。
   
在s3c6410之前，djyos發布了arm7（44b0）和arm9（2410和2440）兩個版本，得益於廉價的arm7和arm9模擬燒錄器，比
如hjtag，arm這兩個版本是通過hjtag或者jlink或其他工具直接燒錄到norflash上的。但s3c6410是arm11的核，這些廉價
工具不支援arm11，支援arm11的燒錄工具都在數千元以上，這樣勢必影響大家使用djyos。要讓6410執行djyos，必須解決在沒有專用燒錄
工具的情況下，把djyos燒錄到啟動裝置上的問題。
    6410一共支援4種啟動裝置：norflash、nandflash、SD卡、modem，其中norflash和nandflash必須使用專用燒錄工具，modem則需要瞭解其通訊協議


，編寫相應的PC端應用


程
序，相比之下，SD卡最為簡單，可以用普通的讀卡機+winhex工具就可以完成寫入。但有一個限制，就是6410啟動時只從SD卡中讀取8K代碼到內部
ram中（6410手冊第二章說4K，第八章說8K，實測是8K）。讀入代碼後，程式就跳轉到內部ram中執行，這8K程式，只能做一個簡易
bootloader，用這個bootloader去載入整個作業系統，這時候，就有兩種選擇：
1、把程式寫到SD卡的其他地方，   但這種方法不現實。SD卡是用nandflash做的， 必然要做ECC校正，那麼把代碼寫入SD卡時，要麼用檔案系統，但8K代碼根本做不了檔案系統；要麼在PC端用支援ECC的專用寫卡工具，可惜沒有找到。
2、用串口下載，這是傳統方法，PC端的工具很多，最通用的是超級終端了。
    我們選擇了超級終端，xmodem協議下載。
    代碼比較簡單，說明見“s3c6410移植日誌


之x”系列，下載原始碼：http://www.djyos.com/download/sdboot6410.zip