一、目的
前面做過一個實驗，搬移 Nand Flash 里的前 4k 代碼到內存指定位置，這其實是把
SRAM 從 0x40000000 開始的 4K 代碼復制到 SDRAM 的指定位置，并沒有涉及到對 Nand
Flash 的操作。究其原因，開發板上電后，Nand Flash 開始的前 4K 數據會被自動復制到
SRAM 0x40000000 開始的 4K 區域里，這個區域被稱為 "Steppingstone"。那我們這次就來
操作 Nand Flash，讀取它 4K 后的代碼到 SDRAM 指定位置，并執行 SDRAM 中的代碼。
二、代碼
通過前面做的幾個實驗，我們已經熟悉了 ARM 開發的基本流程，這可以讓我們更關注于
代碼的邏輯。好，先來分析文件 head.s:
@ 文件 head.s
@ 作用:關閉看門狗、SDRAM 的初始化設置、搬移 Nand Flash 4K 以后
@ 的代碼到 SDRAM 的指定位置、執行 SDRAM 中的代碼
.text
.global _start
_start:
ldr r0, =0x53000000 @ Close Watch Dog Timer
mov r1, #0x0
str r1, [r0]
bl memory_setup @ Initialize memory setting
bl flash_to_sdram @ Copy code to sdram
ldr sp, =0x34000000 @ Set stack pointer
ldr pc, =main @ execute the code in SDRAM
@ 文件 mem.s
@ 作用:SDRAM 的初始化設置
@ 關于初始化的更多細節，請參考我的前一篇隨筆
.global memory_setup @ 導出 memory_setup, 使其對鏈接器可見
memory_setup:
mov r1, #0x48000000
adrl r2, mem_cfg_val
add r3, r1, #13*4
1:
@ write initial values to registers
ldr r4, [r2], #4
str r4, [r1], #4
cmp r1, r3
bne 1b
mov pc, lr
.align 4
mem_cfg_val:
.long 0x22111110 @ 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 9bit
.long 0x008e07a3 @ REFRESH
.long 0x000000b2 @ BANKSIZE
.long 0x00000030 @ MRSRB6
.long 0x00000030 @ MRSRB7
@ 文件 flash.s
@ 作用:設置 Nand Flash 的控制寄存器、讀取 Nand Flash
@ 中的代碼到 SDRAM 的指定位置
.equ NFCONF, 0x4e000000
.equ NFCMD, 0x4e000004
.equ NFADDR, 0x4e000008
.equ NFDATA, 0x4e00000c
.equ NFSTAT, 0x4e000010
.equ NFECC, 0x4e000014
.global flash_to_sdram
flash_to_sdram:
@ Save return addr
mov r10,lr
@ Initialize Nand Flash
mov r0,#NFCONF
ldr r1,=0xf830
str r1,[r0]
@ First reset and enable Nand Flash
ldr r1,[r0]
bic r1, r1, #0x800
str r1,[r0]
ldr r2,=NFCMD
mov r3,#0xff
str r3,[r2]
@ for delay
mov r3, #0x0a
1:
subs r3, r3, #1
bne 1b
@ Wait until Nand Flash bit0 is 1
wait_nfstat:
ldr r2,=NFSTAT
ldr r3,[r2]
tst r3,#0x01
beq wait_nfstat
@ Disable Nand Flash
ldr r0,=NFCONF
ldr r1,[r0]
orr r1,r1,#0x8000
str r1,[r0]
@ Initialzie stack
ldr sp,=4096
@ Set arguments and call
@ function nand_read defined in nand_read.c
ldr r0,=0x30000000
mov r1,#4096
mov r2,#1024
bl nand_read
@ return
mov pc,r10
/* 文件 nand_read.c
* 作用:從 Nand Flash 中讀取一塊數據到 SDRAM 中的指定位置
*/
#define NFCONF (*(volatile unsigned long *)0x4e000000)
#define NFCMD (*(volatile unsigned long *)0x4e000004)
#define NFADDR (*(volatile unsigned long *)0x4e000008)
#define NFDATA (*(volatile unsigned long *)0x4e00000c)
#define NFSTAT (*(volatile unsigned long *)0x4e000010)
#define NFECC (*(volatile unsigned long *)0x4e000014)
#define NAND_SECTOR_SIZE 512
#define NAND_BLOCK_MASK 0x1ff
void wait_idle() {
int i;
for (i = 0; i < 50000; ++i) ;
}
int nand_read(unsigned char *buf, unsigned long start_addr, int size){
int i, j;
/*
* detect the argument
*/
if ((start_addr & NAND_BLOCK_MASK) || (size & NAND_BLOCK_MASK)) {
return -1;
}
/* chip Enable */
NFCONF &= ~0x800;
for (i=0; i<10; i++) {
;
}
for (i=start_addr; i < (start_addr + size); i+=NAND_SECTOR_SIZE) {
NFCMD = 0;
/* Write Address */
NFADDR = i & 0xff;
NFADDR = (i >> 9) & 0xff;
NFADDR = (i >> 17) & 0xff;
NFADDR = (i >> 25) & 0xff;
wait_idle();
for(j=0; j < NAND_SECTOR_SIZE; j++) {
*buf++ = (NFDATA & 0xff);
}
}
NFCONF |= 0x800; /* chip disable */
return 0;
}
注:Nand Flash 的設置和讀取數據的主要流程簡單介紹如下:
1. NFCONF = 0xf830
2. 在第一次操作NAND Flash前，通常復位一下：
NFCONF &= ~0x800 (使能NAND Flash)
NFCMD = 0xff (reset命令)
循環查詢NFSTAT位0，直到它等于1
3. NFCMD = 0 (讀命令)
4. 這步得稍微注意一下，請打開K9F1208U0M數據手冊第7頁，那個表格列出了在地址操
作的4個步驟對應的地址線，A8沒用到：
NFADDR = addr & 0xff
NFADDR = (addr>>9) & 0xff (注意了，左移9位，不是8位)
NFADDR = (addr>>17) & 0xff (左移17位，不是16位)
NFADDR = (addr>>25) & 0xff (左移25位，不是24位)
5. 循環查詢NFSTAT位0，直到它等于1
6. 連續讀NFDATA寄存器512次，得到一頁數據(512字節)
7. NFCONF |= 0x800 (禁止NAND Flash)
/* 文件 sdram.c
* 作用:循環點 FS2410 開發板上的 D9、D10、D11、D12
* 四個發光二極管。
*/
#define GPFCON (*(volatile unsigned long *)0x56000050)
#define GPFDAT (*(volatile unsigned long *)0x56000054)
int main()
{
int i,j;
while(1) {
for (i = 0; i <4; ++i) {
GPFCON = 0x1<<(8+i*2);
GPFDAT = 0x0;
// for delay
for(j=0;j<50000;++j) ;
}
}
}
/*
* 文件 nand.lds (lds 文件是連接腳本)
*/
SECTIONS {
first 0x00000000 : { head.o mem.o flash.o nand_read.o }
second 0x30000000 : AT(4096) { sdram.o }
}
注:這個鏈接腳本是用來傳給鏈接器的，其作用如下:
1. 將 head.o 放在 0x00000000 開始的地址處, mem.o、flash.o、and_read.o
依次放在 head.o 后面, 它們的運行地址是 0x00000000
2. 將 sdram.o 放在地址 4096 開始處, 但它的運行地址是 0x30000000, 運行前需要
從 4096 處復制到 SDRAM 的 0x300000000 處
完整的連接腳本文件形式如下:
SECTIONS {
...
secname start BLOCK(align) (NOLOAD) : AT(ldadr) {contents} >region :phdr =fill
...
}
并非每個選項都是必須的，僅從 nand.lds 用到的來看:
(1) secname: 段名，對于 nand.lds, 段名為 first 和 second
(2) start: 本段的運行時地址，如果沒有 AT(xxx),則本段的存儲地址也是 start
(3) AT(ldadr): 定義本段存儲(加載)的地址
(4) {contents}: 決定哪些內容放在本段,可以是整個目標文件,也可是目標文件中的某段
# 文件 Makefile
# 由代碼文件生成目標文件，并依據連接腳本 nand.lds 連接目標文件，
# 最后將連接生成的目標文件轉換成二進制格式
sdram:head.s flash.s mem.s sdram.c
arm-linux-gcc -c -o head.o head.s
arm-linux-gcc -c -o mem.o mem.s
arm-linux-gcc -c -o flash.o flash.s
arm-linux-gcc -c -o nand_read.o nand_read.c
arm-linux-gcc -c -o sdram.o sdram.c
arm-linux-ld -Tnand.lds head.o mem.o flash.o nand_read.o sdram.o -o sdram_tmp.o
arm-linux-objcopy -O binary -S sdram_tmp.o sdram
clean:
rm -f *.o
rm -f sdram
三、編譯、燒寫、測試
Make 一下就會生成我們要的文件 sdram, 將其通過 JTAG 燒入 Nand Flash ，Reset
一下開發板， 呵呵，欣賞我們的成果吧!