从2016年第一次接触rtthread,感觉很容易上手,记得一个项目是小飞行器上的IPC,趁着空闲,手里有一块jz2440的板子,准备在这块板子上跑起来rtthread,查了很多资料,最后决定自己写一个简单的BootLoader启动板子,启动rtthread系统。下面是简单的BootLoader源代码。

init.c

主要是内存控制器初始化、串口初始化及与串口相关函数实现、nandflash初始化及读写功能。

/* NAND FLASH控制器 */
#define NFCONF (*((volatile unsigned long *)0x4E000000))
#define NFCONT (*((volatile unsigned long *)0x4E000004))
#define NFCMMD (*((volatile unsigned char *)0x4E000008))
#define NFADDR (*((volatile unsigned char *)0x4E00000C))
#define NFDATA (*((volatile unsigned char *)0x4E000010))
#define NFSTAT (*((volatile unsigned char *)0x4E000020)) /* GPIO */
#define GPHCON (*(volatile unsigned long *)0x56000070)
#define GPHUP (*(volatile unsigned long *)0x56000078) /* UART registers*/
#define ULCON0 (*(volatile unsigned long *)0x50000000)
#define UCON0 (*(volatile unsigned long *)0x50000004)
#define UFCON0 (*(volatile unsigned long *)0x50000008)
#define UMCON0 (*(volatile unsigned long *)0x5000000c)
#define UTRSTAT0 (*(volatile unsigned long *)0x50000010)
#define UTXH0 (*(volatile unsigned char *)0x50000020)
#define URXH0 (*(volatile unsigned char *)0x50000024)
#define UBRDIV0 (*(volatile unsigned long *)0x50000028) unsigned int *pGPFCON = (unsigned int *)0x56000050;
unsigned int *pGPFDAT = (unsigned int *)0x56000054; void led_on(void)
{
/* 配置GPF4为输出引脚 */
*pGPFCON = 0x1500;
/* 设置GPF4输出0 */
*pGPFDAT = ;
} void led_off(void)
{
/* 配置GPF4为输出引脚 */
*pGPFCON = 0x1500;
/* 设置GPF4输出0 */
*pGPFDAT = 0xff;
}
#define TXD0READY (1<<2) void nand_read(unsigned int addr, unsigned char *buf, unsigned int len); extern void puthex(unsigned int val);
extern void puts(char *str);
int isBootFromNorFlash(void)
{
volatile int *p = (volatile int *);
int val; val = *p;
*p = 0x12345678;
if (*p == 0x12345678)
{
/* 写成功, 是nand启动 */
*p = val;
return ;
}
else
{
/* NOR不能像内存一样写 */
return ;
}
} void copy_code_to_sdram(unsigned char *src, unsigned char *dest, unsigned int len)
{
int i = ; /* 如果是NOR启动 */
if (isBootFromNorFlash())
{
while (i < len)
{
dest[i] = src[i];
i++;
}
}
else
{
//nand_init();
nand_read((unsigned int)src, dest, len);
}
} void clear_bss(void)
{
extern int __bss_start, __bss_end;
int *p = &__bss_start; for (; p < &__bss_end; p++)
*p = ;
} void nand_init(void)
{
#define TACLS 0
#define TWRPH0 1
#define TWRPH1 0
/* 设置时序 */
NFCONF = (TACLS<<)|(TWRPH0<<)|(TWRPH1<<);
/* 使能NAND Flash控制器, 初始化ECC, 禁止片选 */
NFCONT = (<<)|(<<)|(<<);
} void nand_select(void)
{
NFCONT &= ~(<<);
} void nand_deselect(void)
{
NFCONT |= (<<);
} void nand_cmd(unsigned char cmd)
{
volatile int i;
NFCMMD = cmd;
for (i = ; i < ; i++);
} void nand_addr(unsigned int addr)
{
unsigned int col = addr % ;
unsigned int page = addr / ;
volatile int i; NFADDR = col & 0xff;
for (i = ; i < ; i++);
NFADDR = (col >> ) & 0xff;
for (i = ; i < ; i++); NFADDR = page & 0xff;
for (i = ; i < ; i++);
NFADDR = (page >> ) & 0xff;
for (i = ; i < ; i++);
NFADDR = (page >> ) & 0xff;
for (i = ; i < ; i++);
} void nand_wait_ready(void)
{
while (!(NFSTAT & ));
} unsigned char nand_data(void)
{
return NFDATA;
}
void nand_chip_id(void)
{
unsigned char buf[]={}; nand_select();
nand_cmd(0x90);
nand_addr(0x00); buf[] = nand_data();
buf[] = nand_data();
buf[] = nand_data();
buf[] = nand_data();
buf[] = nand_data();
nand_deselect(); puts("maker id\n\r");
puthex(buf[]);
puts("\n\r");
puts("device id\n\r");
puthex(buf[]);
puts("\n\r");
puts("3rd byte\n\r");
puthex(buf[]);
puts("\n\r");
puts("4th byte\n\r");
puthex(buf[]);
puts("\n\r");
puts("page size\n\r");
puthex( << (buf[] & 0x03));
puts("\n\r");
puts("block size\n\r");
puthex( << ((buf[] >> ) & 0x03));
puts("\n\r");
puts("5th byte\n\r");
puthex(buf[]);
} void nand_w_data(unsigned char val)
{
NFDATA = val;
} void nand_read(unsigned int addr, unsigned char *buf, unsigned int len)
{
int col = addr % ;
int i = ; /* 1. 选中 */
nand_select(); while (i < len)
{
/* 2. 发出读命令00h */
nand_cmd(0x00); /* 3. 发出地址(分5步发出) */
nand_addr(addr); /* 4. 发出读命令30h */
nand_cmd(0x30); /* 5. 判断状态 */
nand_wait_ready(); /* 6. 读数据 */
for (; (col < ) && (i < len); col++)
{
buf[i] = nand_data();
i++;
addr++;
} col = ;
} /* 7. 取消选中 */
nand_deselect();
} void nand_addr_byte(unsigned char addr)
{
volatile int i;
NFADDR = addr;
for(i=; i<; i++);
} int nand_erase(unsigned int addr, unsigned int len)
{
int page = addr / ; if (addr & (0x1FFFF))
{
puts("nand_erase err, addr is not block align\n\r");
return ;
} if (len & (0x1FFFF))
{
puts("nand_erase err, len is not block align\n\r");
return ;
} nand_select(); while ()
{
page = addr / ; nand_cmd(0x60);
/* row/page addr */
nand_addr_byte(page & 0xff);
nand_addr_byte((page>>) & 0xff);
nand_addr_byte((page>>) & 0xff);
nand_cmd(0xD0);
nand_wait_ready(); len -= (*);
if (len == )
break;
addr += (*);
} nand_deselect();
return ;
} void nand_write(unsigned int addr, unsigned char *buf, unsigned int len)
{
int page = addr / ;
int col = addr & ( - );
int i = ; nand_select(); while ()
{
nand_cmd(0x80); nand_addr(addr); /* 发出数据 */
for (; (col < ) && (i < len); )
{
nand_w_data(buf[i++]);
}
nand_cmd(0x10);
nand_wait_ready(); if (i == len)
break;
else
{
/* 开始下一个循环page */
col = ;
page++;
} } nand_deselect();
} #define PCLK 50000000 // init.c中的clock_init函数设置PCLK为50MHz
#define UART_CLK PCLK // UART0的时钟源设为PCLK
#define UART_BAUD_RATE 115200 // 波特率
#define UART_BRD ((UART_CLK / (UART_BAUD_RATE * 16)) - 1) /*
* 初始化UART0
* 115200,8N1,无流控
*/
void uart0_init(void)
{
GPHCON |= 0xa0; // GPH2,GPH3用作TXD0,RXD0
GPHUP = 0x0c; // GPH2,GPH3内部上拉 ULCON0 = 0x03; // 8N1(8个数据位,无较验,1个停止位)
UCON0 = 0x05; // 查询方式,UART时钟源为PCLK
UFCON0 = 0x00; // 不使用FIFO
UMCON0 = 0x00; // 不使用流控
UBRDIV0 = UART_BRD; // 波特率为115200
} /*
* 发送一个字符
*/
void putc(unsigned char c)
{
/* 等待,直到发送缓冲区中的数据已经全部发送出去 */
while (!(UTRSTAT0 & TXD0READY)); /* 向UTXH0寄存器中写入数据,UART即自动将它发送出去 */
UTXH0 = c;
} void puts(char *str)
{
int i = ;
while (str[i])
{
putc(str[i]);
i++;
}
} void puthex(unsigned int val)
{
/* 0x1234abcd */
int i;
int j; puts("0x"); for (i = ; i < ; i++)
{
j = (val >> ((-i)*)) & 0xf;
if ((j >= ) && (j <= ))
putc('' + j);
else
putc('A' + j - 0xa); } }

start.S

    a、 初始化硬件:关看门狗、设置时钟、设置SDRAM、初始化NAND FLASH
    b、如果bootloader比较大,要把它重定位到SDRAM
    c、把内核从NAND FLASH读到SDRAM
   e、设置"要传给内核的参数"
 
#define S3C2440_MPLL_200MHZ     ((0x5c<<12)|(0x01<<4)|(0x02))
#define S3C2440_MPLL_400MHZ ((0x5c<<12)|(0x01<<4)|(0x01))
#define MEM_CTL_BASE 0x48000000 .text
.global _start
_start: /* 1. 关看门狗 */
ldr r0, =0x53000000
mov r1, #
str r1, [r0] /* 配置GPF4为输出引脚
* 把0x100写到地址0x56000050
*/
ldr r1, =0x56000050
ldr r0, =0x1500 /* mov r0, #0x100 */
str r0, [r1]
/* 设置GPF4输出高电平
* 把0写到地址0x56000054
*/
ldr r1, =0x56000054
ldr r0, = /* mov r0, #0 */
str r0, [r1]
/* 2. 设置时钟 */
ldr r0, =0x4c000014
// mov r1, #0x03; // FCLK:HCLK:PCLK=1:2:4, HDIVN=1,PDIVN=1
mov r1, #0x05; // FCLK:HCLK:PCLK=1:4:8
str r1, [r0] /* 如果HDIVN非0,CPU的总线模式应该从“fast bus mode”变为“asynchronous bus mode” */
mrc p15, , r1, c1, c0, /* 读出控制寄存器 */
orr r1, r1, #0xc0000000 /* 设置为“asynchronous bus mode” */
mcr p15, , r1, c1, c0, /* 写入控制寄存器 */ /* MPLLCON = S3C2440_MPLL_400MHZ */
ldr r0, =0x4c000004
ldr r1, =S3C2440_MPLL_400MHZ
str r1, [r0] /* 启动ICACHE */
mrc p15, , r0, c1, c0, @ read control reg
orr r0, r0, #(<<)
mcr p15, , r0, c1, c0, @ write it back /* 3. 初始化SDRAM */
ldr r0, =MEM_CTL_BASE
adr r1, sdram_config /* sdram_config的当前地址 */
add r3, r0, #(*)
:
ldr r2, [r1], #
str r2, [r0], #
cmp r0, r3
bne 1b /* 4. 重定位 : 把bootloader本身的代码从flash复制到它的链接地址去 */
ldr sp, =0x34000000 bl nand_init mov r0, #
ldr r1, =_start
ldr r2, =__bss_start
sub r2, r2, r1 bl copy_code_to_sdram
bl clear_bss /* 5. 执行main */
ldr lr, =halt
ldr pc, =main
halt:
b halt sdram_config:
.long 0x22011110 //BWSCON
.long 0x00000700 //BANKCON0
.long 0x00000700 //BANKCON1
.long 0x00000700 //BANKCON2
.long 0x00000700 //BANKCON3
.long 0x00000700 //BANKCON4
.long 0x00000700 //BANKCON5
.long 0x00018005 //BANKCON6
.long 0x00018005 //BANKCON7
.long 0x008C04F4 // REFRESH
.long 0x000000B1 //BANKSIZE
.long 0x00000030 //MRSRB6
.long 0x00000030 //MRSRB7

boot.c

实现把rtthread从nandflash读到SDRAM

extern void uart0_init(void);
extern void nand_read(unsigned int addr, unsigned char *buf, unsigned int len);
extern void puts(char *str);
extern void puthex(unsigned int val);
extern void led_on(void);
extern void led_off(void); int strlen(char *str)
{
int i = ;
while (str[i])
{
i++;
}
return i;
} void strcpy(char *dest, char *src)
{
while ((*dest++ = *src++) != '\0');
} int main(void)
{
void (*theKernel)( unsigned int params);
unsigned int *p = 0x30000000;
/* 0. 帮内核设置串口: 内核启动的开始部分会从串口打印一些信息,但是内核一开始没有初始化串口 */
uart0_init(); /* 1. 从NAND FLASH里把内核读入内存 */
puts("Copy kernel from nand\n\r");
nand_read(0x0, (unsigned char *)0x30000000, 0x100000);
puts("\n\r");
led_off(); /* 3. 跳转执行 */
puts("Boot rtthread\n\r");
theKernel = (void (*)(unsigned int))0x30000000;
theKernel(0x30000000);
puts("Error!\n\r");
/* 如果一切正常, 不会执行到这里 */ return -;
}

boot.lds

链接脚本

SECTIONS {
. = 0x33f80000;
.text : { *(.text) } . = ALIGN();
.rodata : {*(.rodata*)} . = ALIGN();
.data : { *(.data) } . = ALIGN();
__bss_start = .;
.bss : { *(.bss) *(COMMON) }
__bss_end = .;
}

Makefile

CC      = arm-linux-gcc
LD = arm-linux-ld
AR = arm-linux-ar
OBJCOPY = arm-linux-objcopy
OBJDUMP = arm-linux-objdump CFLAGS := -Wall -O2
CPPFLAGS := -nostdinc -nostdlib -fno-builtin objs := start.o init.o boot.o boot.bin: $(objs)
${LD} -Tboot.lds -o boot.elf $^
${OBJCOPY} -O binary -S boot.elf $@
${OBJDUMP} -D -m arm boot.elf > boot.dis %.o:%.c
${CC} $(CPPFLAGS) $(CFLAGS) -c -o $@ $< %.o:%.S
${CC} $(CPPFLAGS) $(CFLAGS) -c -o $@ $< clean:
rm -f *.o *.bin *.elf *.dis

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