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uboot移植到S3C44B0X开发板的经历
Sam Fei (email: samfe@163.com)

(1) 事情来由

几个月前从朋友那里拿到了一块参考Micetek EV44b0-II开发板设计的板子,对其bootloader MBL感觉很不错. 朋友说可能是移植u-boot的.但Micetek并没有提供MBL的源代码, 因此当时没有仔细去研究. 最近公司准备想做基于S3C44B0X CPU的产品,因此购买了杭州立宇泰公司(www.hzlitai.com.cn)的armsys-c及armsys-b开发板和.armsys提供的bootloader是其公司自己开发的bootloader,觉得其USB这一块做的还可以,但利用USB下载调试uclinux是非常麻烦的,操作很不爽,其bootloader也不提供网络下载调试.因此自己计划移植u-boot.

(2) 开始
 
由于没有接触过u-boot,因此第一步要做的就是google一些资料.
u-boot官方网站:http://sourceforge.net/projects/u-boot(比较慢)
http://u-boot.sourceforge.net/这个快一些.

DENX U-Boot及Linux使用手册: http://coosign.blogchina.com/coosign/1318487.html, 这是一遍翻译的文档.主要介绍了u-boot编译及使用的命令.但没有涉及新板子的移植流程.

根据上面手册中的说明,下载了最新的u-boot代码,命令:
#cvs -d:pserver:anonymous@cvs.sourceforge.net:/cvsroot/u-boot login
#cvs -z6 -d:pserver:anonymous@cvs.sourceforge.net:/cvsroot/u-boot co -P u-boot

到board目录查了一下:
#cd u-boot
#cd board
#find . -e!xec grep -l 44B0 {} \;
结果是:
./dave/B2/B2.c
B2网站是: http://www.dave-tech.it,初初看了B2开发板的介绍,但不详细.包括使用的网络芯片等都没有介绍.

google "u-boot 移植"后查到一篇文章:
"收集了一些关于U-BOOT的文章"
http://www.bloghome.cn/index.php?op=ViewArticle&articleId=2111&blogId=390

里面搜集了不少关于u-boot移植的问题.
里面介绍了"U-Boot 在44B0X 开发板上的移植以及代码分析"的内容,仔细看了看.发现其移植的版本比较低,但对了解u-boot结构是满不错的,因为这个版本不支持44B0X,因此完全是支持新CPU的移植.了解到make XX_config是在Makefile中定义的.
另外"MPC8xx的U-Boot移植体会（ZT） "这一篇对u-boot介绍满详细的.但对移植工作只做了理论性和经验性介绍,没有具体的操作步骤.

"基于Atmel at91rm9200的armlinux的bootloader启动代码分析 "
http://www.linuxfans.org/nuke/modules.php?name=News&file=print&sid=2765
里面介绍了ｕ-boot移植到at91rm9200上的情况,可以参考一下.

另外就是仔细阅读u-boot下的README文件.

(3) 编译一把

看了相关的资料,心动不如行动.先编译一把看看情况.既然只有B2开发板是S3C44B0X CPU的,因此先编译一下B2开发板看看. 具体:
#cd u-boot
#make B2_config
#make
结果顺利,成功编译.

(4) 开始动手移植

我以B2板子的程序做为模板来做.
#cd board
#cp -r dave wx (自己取个公司名wx)
#cd wx
#mv B2 wx20 (自己取个板子名wx20)
#cd wx20
# mv B2.c wx20.c
修改Makefile及wx20.c, 主要是B2改成wx20.

增加配置文件:
#cd include/configs
#cp B2.h wx20.h
修改Makefile配置文件,增加wx20_config.
1432 wx20_config : unconfig
1433 @./mkconfig $(@:_config=) arm s3c44b0 wx20 wx
[注:前面的数字是文件行号,以下一样].
将board/wx目录下和wx20.h文件中的B2改成wx20或WX20.

这里其实是最重要的步骤,就是根据硬件的情况来修改相关的参数.由于对硬件板子的情况不是太了解,因此此时最需要的就是耐心地看看硬件资料.主要修改的地方有:
include/configs/wx20.h ---- 配置文件,大部分参数是这里配置的.
board/wx/wx20/lowlevel_init.S -- 内存参数配置
cpu/s3c44b0/serial.c -- 串口配置
cpu/s3c44b0/start.S -- 程序入口

如果此时配置全部正确了,那么我们就简单的很了.(如果你用我的patch的话,就是如此了!)那么我也就不会仔细再去研究u-boot其他部分了. 困难就是你学习的最好机会!

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(5) 开始编译

经过简单的参数修改,编译成功.然后下载u-boot.bin(二进制格式). 此时你可以用nm看一下u-boot(elf格式)的内容,会有所收获的.

然后用armsys的bootloader将u-boot.bin调入到内存0xc100000运行.结果可想而知,串口没有任何显示,而且死机.bootloader也必须断电重起.

(6) u-boot流程

原因是比较明显的,就是参数和硬件没有符合.因此接下来做的事情就是仔细阅读S3C44B0 CPU的硬件资料,包括内存配置,串口配置这些.我觉得要让串口出信息,最主要的就是CPU的初始化,内存配置和串口配置.另外就是了解u-boot程序运行流程,这个对了解需要设置的参数是非常有帮助的.我这里大致说一下u-boot运行流程.

入口: cpu/s3c44b0/start.S
主要是CPU初始化( cpu_init_crit ), 调内存配置函数( lowlevel_init ), 然后判断u-boot是否从flash运行,如果是就把u-boot代码拷贝到TEXT_BASE定义的地方.然后转到start_armboot.

start_armboot: lib_arm/board.c
进行各种初始化设置,主要有:
cpu_init CPU相关的设置, 具体在./cpu/s3c44b0/cpu.c中.
board_init 板子相关的设置, 具体在board/wx/wx20/wx20.c 中
interrupt_init中断设置,我们没有用,具体在./cpu/s3c44b0/interrupts.c中
env_init 初始化环境变量, 具体要看用什么介质来存储环境变量,如果用flash来存贮, 程序在common/env_flash.c中.
init_baudrate 设置baud参数
serial_init 串口初始化, 具体在cpu/s3c44b0/serial.c.
console_init_f 控制台设置, 具体在./common/console.c

display_banner 显示标题.
dram_init 可用内存配置, 具体在./board/wx/wx20/wx20.c.
flash_init flash初始化,具体./drivers/cfi_flash.c.

接下来就是环境变量初始化, 网络初始化,最后到main_loop,可以运行各种命令.

(7) 主要参数修改

经过一段时间调试,终于串口出东西了,这段时间犯了一个小错误,走了一段冤枉路.其实配置参数可能早已正确,但串口老是乱码,原因是自己的u-boot.bin传下来时目录搞错了,结果老是运行错误的u-boot.bin.这段时间里主要改的参数有:

include/configs/wx20.h:
#define CONFIG_S3C44B0_CLOCK_SPEED 64
CPU主频,armsys板的是64M
#define PHYS_SDRAM_1 0x0c000000 /* SDRAM Bank #1 */
B2板子里的定义是错误的.还有RAM大小,flash大小需要修改,跟B2板不同.

#define CONFIG_DRIVER_RTL8019
#define RTL8019_BASE 0x08000000
配置rtl8019AS网络芯片.

#define CFG_LOAD_ADDR 0x0c008000 /* default load address */
uclinux运行入口地址

lowlevel_init.S:
MEMORY_CONFIG:
.long 0x11010102
.long 0x600
.long 0x7ffc
.long 0x7ffc
.long 0x7ffc
.long 0x7ffc
.long 0x2610
.long 0x18000
.long 0x18000
.long 0x960459
.long 0x10
.long 0x20
.long 0x20
由于对armsys硬件不是太了解,没有办法,只得看armsys bootloader程序,但每个版本又有差别.因此是用AXD调试看bootlaoder启动后0x1c80000中的值定的.

cpu/s3c44b0/serial.c:
#elif CONFIG_S3C44B0_CLOCK_SPEED==64
divisor = 34;
串口设置,这个也是根据bootloader里的公式计算出来的.这里只定义了115200得值,其他没有去设置.

cpu/s3c44b0/start.S:
ldr r1, =PLLCON

#if CONFIG_S3C44B0_CLOCK_SPEED==66
ldr r0, =0x34031 /* 66MHz (Quartz=11MHz) */
#elif CONFIG_S3C44B0_CLOCK_SPEED==75
ldr r0, =0x610c1 /*B2: Xtal=20mhz Fclk=75MHz */
#elif CONFIG_S3C44B0_CLOCK_SPEED==64
ldr r0, =((M_DIV<<12)+(P_DIV<<4)+S_DIV) //Fin=8MHz,Fout=64MHz
#else
# error CONFIG_S3C44B0_CLOCK_SPEED undefined
#endif
PLLCON的值,也是根据bootlaoder的公式.

board/wx/wx20/wx20.c
主要是PORT配置,具体我不知道有没有影响.

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(8) 关于u-boot入口的疑问

由于开始串口没有出内容,因此对u-boot入口产生怀疑.在网上也找到一个帖子,碰到同样疑问的人:
http://www.linuxforum.net/forum/showflat.php?Cat=&Board=embedded&Number=563322&page=0&view=collapsed&sb=5&o=0&fpart=

"链接得到的起始地址为什么是TEXT_BASE，而不是0呢，所以现在只能够下载到ram中运行，但是无法烧写道flash中跑，这是怎么回事呢？u-boot中应该是start.S中的这段代码在flash中运行吧，后面就把自身拷贝到ram中TEXT_BASE地址处，为什么在链接文件中指定的_start的起始地址为0x00000000呢？ "

后来我理解了：
“链接得到的起始地址为什么是TEXT_BASE，而不是0呢，”
因为u_boot如果从flash运行的话，那么它会将自己的代码拷贝到RAM中，然后运行。u-boot开始部分代码与编译的入口没有关系，而主要的代码是在RAM中运行，因此编译的入口地址是TEXT_BASE.因此u-boot既可以flash运行，也可以ram运行。

“为什么在链接文件中指定的_start的起始地址为0x00000000呢？”
lds文件中的起始地址为0x00000000是不起作用的，由-TTEXT_BASE参数替代的。

刚开始比较疑惑的原因是对：
126 relocate: /* relocate U-Boot to RAM */
127 adr r0, _start /* r0 <- current position of code */
adr这条指令没有理解正确，因为把它想成mv r0,_start了，实际上adr这里的_start是相对的，如果从flash运行的话，r0就是0， 如果从ram运行的话，r0就是C100000。

(9) u-boot显示信息
经过上面的努力,我们终于可以看到u-boot的庐山真面目了.当然这还不是最终的结果.但至少离胜利不远了.现在我们可以用printf来调试了.此时全部是通过armsys bootloader下载u-boot.bin到0xc100000运行.

现在显示信息是:
Plese wait a moment to start running...i am samfei!
iamsam!


U-Boot 1.1.3 (Jul 1 2005 - 13:46:03)

U-Boot code: 0C100000 -> 0C11A73C BSS: -> 0C11ECF4
RAM Configuration:
Bank #0: 0c000000 8 MB
[flash_get_size, 224] Entering ...
[flash_get_size, 232] value=bf
[flash_get_size, 255] value=234b
Flash: 2 MB
*** Warning - bad CRC, using default environment

In: serial
Out: serial
Err: serial
MAC: 26:26:26:26:26:26
Hit any key to stop autoboot: 0
=>

(10) 希望环境变量存贮到flash

B2板缺省的定义是把环境变量存贮到EEPROM上,虽然armsys上也有,但我也搞不清楚它的硬件配置,因此希望把环境变量存贮到flash上.

增加配置: include/configs/wx20.h （从evb4510.h中学来！）
79 #define CONFIG_COMMANDS ( CONFIG_CMD_DFL | \
80 CFG_CMD_DATE | \
81 CFG_CMD_ELF | \
82 CFG_CMD_NET | \
83 CFG_CMD_ENV|CFG_CMD_FLASH )
173 #define CFG_ENV_IS_IN_FLASH
174 #undef CFG_ENV_IS_NOWHERE
175
176 #define CFG_ENV_ADDR (CFG_FLASH_BASE + 0x20000) /* environment start address */
177 #define CFG_ENV_SECT_SIZE 0x10000 /* Total Size of Environment Sector */

编译运行, 并操作setenv, saveenv, printenv. 看起来正常.
=> setenv ipaddr 192.168.1.100
=> saveenv
Saving Environment to Flash...
Un-Protected 1 sectors
Erasing Flash...
done
Erased 1 sectors
Writing to Flash... done
Protected 1 sectors
ð printenv

但重新启动机器后,参数没有起作用,还是缺省的.仔细看了环境变量的程序,发现是由于ENV_IS_EMBEDDED定义造成的,而此变量定义是在./tools/envcrc.c中:
# if (CFG_ENV_ADDR >= CFG_MONITOR_BASE) && \
((CFG_ENV_ADDR + CFG_ENV_SIZE) <= (CFG_MONITOR_BASE + CFG_MONITOR_LEN))
# define ENV_IS_EMBEDDED 1
# endif

因此在wx20.h中增加了:
#define CFG_MONITOR_BASE PHYS_SDRAM_1 (我还没搞清楚这个变量干啥的.)
主要是去除ENV_IS_EMBEDDED的定义。

结果确实准备使用flash的环境变量,但每次总是说标志头错误,经过仔细调试,最终发现flash写出现错误,原因是我忘了修改wx/common/flash.c中的CONFIG_B2为CONFIG_WX20. 修改后就正常了.

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(11) arm-linux和arm-elf

上面调试一直是arm-elf,原因是以前有问题时怀疑编译器问题而修改了，因此没有改变。改用arm-linux编译后：

U-Boot 1.1.3 (Jul 3 2005 - 07:01:36)

U-Boot code: 0C100000 -> 0C117DA0 BSS: -> 0C11C0F0
RAM Configuration:
Bank #0: 0c000000 8 MB
env_init flash_addr=20000
flash_addr=20000 env_ptr=20000 env_ptr->data=bootargs=setenv bootargs root=/dev/ram ip=192.168.1.100:::::eth0ff ether=25,0,0,0,eth0 ethaddr=00:50:c2:1e:af:fb
envptr->crc=1470de2 1470de2
buffer->crc=1470de2
[flash_get_size, 224] Entering ...
[flash_get_size, 232] value=bf
[flash_get_size, 255] value=234b
Flash: 2 MB
env_ptr=20000
gd->env_addr=20004 gd->env_valid=1
env_relocate[211] offset = 0x0
env_relocate[229] malloced ENV at 00000000
In:
Out:
Err:

死机!!!

然后改回arm-elf编译：
U-Boot 1.1.3 (Jul 3 2005 - 07:04:48)

U-Boot code: 0C100000 -> 0C119B98 BSS: -> 0C11DCD8
RAM Configuration:
Bank #0: 0c000000 8 MB
env_init flash_addr=20000
flash_addr=20000 env_ptr=20000 env_ptr->data=bootargs=setenv bootargs root=/dev/ram ip=192.168.1.100:::::eth0ff ether=25,0,0,0,eth0 ethaddr=00:50:c2:1e:af:fb
envptr->crc=1470de2 1470de2
buffer->crc=1470de2
[flash_get_size, 224] Entering ...
[flash_get_size, 232] value=bf
[flash_get_size, 255] value=234b
Flash: 2 MB
env_ptr=20000
gd->env_addr=20004 gd->env_valid=1
env_relocate[211] offset = 0x0
env_relocate[229] malloced ENV at 0c0dfc08
In: serial
Out: serial
Err: serial
rtl8019 MAC: 2a:2a:2a:2a:2a:2a
Hit any key to stop autoboot: 0
=>

正常！因此最好是用arm-elf编译. 我在看网上查资料时记得有人说过"用arm-linux编译时,malloc返回0,而改成arm-elf编译时就好了".有个印象,具体帖子不记得在哪里了.所以后来我就一直使用arm-elf编译,没有再去试arm-linux编译.

(12) 网卡调试

剩下来的事情就是调网络了.根据上面配置rtl8019as后,网络仍然不同,然后参考uclinux驱动中的寄存器定义修改,网络就可以了.具体修改是:
drivers/rtl8019.h
36 #define ETH_ADDR_SFT (8)
37 #define EI_SHIFT(x) ((x)< 38
39 #define RTL8019_REG_00 (RTL8019_BASE + EI_SHIFT(0x00))
40 #define RTL8019_REG_01 (RTL8019_BASE + EI_SHIFT(0x01))
......


(13) 开始load uclinux

设置好本机ip地址,服务器ip地址, 下载文件名这些参数后,就可以load uclinux了.

=> tftpboot
eth_init...00:50:c2:1e:af:fb
TFTP from server 192.168.1.25; our IP address is 192.168.1.100
Filename 'image.bin'.
Load address: 0xc008000
Loading: #################################################################
#################################################################
#################################################################
#################################################################
#################################################################
#################################################################
###############################
死机!

原因是我们现在的u-boot入口地址是C100000,而uclinux内核大约2M,因此load过来就冲突了.因此我们把u-boot的入口地址改成C300000,具体修改在board/wx/wx20/config.mk:
TEXT_BASE = 0x0C300000
重新编译运行就可以了.

(14) 设置自动运行uclinux

刚才我们是用命令load uclinux并执行的.自动运行需要设置bootcmd环境变量:
=> setenv bootcmd "tftpboot; go 0xc008000" ＝＝》设置错误
## Starting application at 0x0C008000 ...
=> setenv bootcmd "tftpboot\; go 0xc008000" ＝＝》需要有个\
=> saveenv

重新开机运行u-boot:
Hit any key to stop autoboot: 0
Unknown command '"tftpboot' - try 'help'
## Starting application at 0x0C008000 ...
结果还是不能自动下载uclinux和运行.经过调试才发现在设置bootcmd时多加了引号造成的！正确的设法是:
=> setenv bootcmd tftpboot \; go 0xc008000 ＝＝》正确的设置

此时可以成功自动下载uclinux和运行了.

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(15) flash运行

刻录到flash后,运行uclinux出现问题,运行到:uclinux 开中断后就死机,提示:
Linux version 2.4.24-uc0 (root@samfei) (gcc version 2.95.3 20010315 (release)(ColdFire patches - 20010318 from http://fiddes.net/coldfire/)(uClinux XIP and shared lib patches from http://www.snapgear.com/)) #46 Áù 7ÔÂ 2 15:52:55 CST 2005
Processor: Samsung S3C44B0X revision 0
Architecture: S3C44B0X
On node 0 totalpages: 2048
zone(0): 0 pages.
zone(1): 2048 pages.
zone(2): 0 pages.
Kernel command line: root=/dev/rom0 init=/linuxrc

前面一直用armsys的bootloader,将u-boot下载到0xc300000运行,然后再load linux到0xc0080000运行,正常.而将u-boot刻录到flash后运行不正常,经过调试uclinux,到init/main.c中sti()函数后出现死机.因此怀疑中断向量设置问题.

将cpu/s3c44b0/start.S中代码修改成;
40 .globl _start
41 _start: b reset
42 /*
43 add pc, pc, #0x0c000000
44 add pc, pc, #0x0c000000
45 add pc, pc, #0x0c000000
46 add pc, pc, #0x0c000000
47 add pc, pc, #0x0c000000
48 add pc, pc, #0x0c000000
49 add pc, pc, #0x0c000000
50 */
51 LDR PC, Undefined_Addr
52 LDR PC, SWI_Addr
53 LDR PC, Prefetch_Addr
54 LDR PC, Abort_Addr
55 LDR PC,RESERVE_Addr
56 LDR PC, IRQ_Addr
57 /* subs pc,lr,#4*/
58 LDR PC, IRQ_Addr
59 /* subs pc,lr,#4*/

114 Undefined_Addr:
115 .word 0x0c000004
116 SWI_Addr:
117 .word 0x0c000008
118 Prefetch_Addr:
119 .word 0x0c00000C
120 Abort_Addr:
121 .word 0x0c000010
122 RESERVE_Addr:
123 .word 0x0c000014
124 IRQ_Addr:
125 .word 0x0c000018
126 FIQ_Addr:
127 .word 0x0c00001C
128
129 /*
130 * the actual reset code
131 */
132
133 reset:
后编译,刻录,然后运行.正常了!!!

(16) 补丁制作和测试

[root@samfei u-boot]# make distclean
[root@samfei 44b0]# mv u-boot u-boot.wx
[root@samfei 44b0]# cvs -d:pserver:anonymous@cvs.sourceforge.net:/cvsroot/u-boot login
Logging in to server:anonymous@cvs.sourceforge.net:2401/cvsroot/u-boot
CVS password:
[root@samfei 44b0]# cvs -z3 -d:pserver:anonymous@cvs.sourceforge.net:/cvsroot/u-boot co -P u-boot
cvs checkout: Updating u-boot
U u-boot/CHANGELOG
U u-boot/COPYING
U u-boot/CREDITS
U u-boot/MAINTAINERS
。。。。。。

[root@samfei 44b0]# diff -Naur u-boot u-boot.wx > uboot-wx-20050703.patch
[root@samfei 44b0]# vi uboot-wx-20050703.patch
去掉没有用的文件.做补丁的好处就是自己可以很清楚的知道哪些文件修改了!做完了,别忘了测试一下.

[root@samfei 44b0]# cd u-boot
[root@samfei u-boot]# patch -p1 < ../uboot-wx-20050703.patch
[root@samfei u-boot]# make wx20_config
[root@samfei u-boot]# make

(17) 后记

写这份材料化了不少时间.由于在调试的时候记录了大部分的调试信息,因此不用费脑筋去回忆.写完了这个经历,非常开心..一则自己可以温故而知新,二则就是与人共享啊.在开源的世界里,与人共享应该是件很快乐的一件事情.
目前micetek的板子坏了,手上没有,等我拿到板子再将u-boot移植上去.那时就不用那么麻烦了.呵呵.