T4240处理器POR时序-从上电到uboot前

2019-04-13 17:17发布

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T4240是freescale推出的一款基于power架构e6500内核的处理器，拥有12核24线程的核心，以及rapidio，万兆网口等高速接口，算是比较高端的一款PPC芯片了。 人们常常分析uboot的执行流程，但CPU从上电到执行uboot前这段时间都做了什么可能大部分人都不太关注，这里介绍一下T4240的POR(power on reset)相关的逻辑，重点是与人们常用的e500内核（如p2020）所不同的地方。t4240参考手册中列出了大致的顺序，但其中细节还是需要反复阅读才能理解的。本文请结合T4240参考手册进行阅读，因为大量的图表不方便一一列出来，太占地方。 一，上电复位后，por sequence中与p2020不同的是多了一个PBL（pre-bootloader）阶段。该阶段可以理解为CPU的一个功能模块，在上电复位后执行，主要功能有两个：     1，加载rcw与pbi（若在rcw中设置pbi有效）到RCW     2，执行PBI（若使能） 那么PBL加载RCW之前，是如何找到RCW的位置呢？ 二，通过配置CPU外部指定管脚信号可以进行以下几种功能的上电复位初始化：     1，RCW源所在位置     2，通用输入（general-purpose input）     3，DRAM类型选择     4，SerDes XVDD电压选择     5，IFC外部收发器使能极性选择 其中第2条，通用输入是用来进行用户自定义的配置的，将cfg_gpinput[7:0]信号在上电复位后立即锁存至GPPORCR1寄存器中，后续可以用户自己读取，进行自定义操作。 三，p2020通过外部信号需要配置的功能有25个，而t4240只有5个需要配置。其中没有通过管脚信号配置的，在读取rcw后根据rcw与pbi再进行配置，可以节省大量的外部管脚。详情见T4240参考手册4.6.4.1。 四，这里我们重点关注rcw源的配置，根据手册中4.6.3.1节表4-8可以看到rcw源具体配置各个位。     RCW源可以配置为NOR，nand，spi，i2c，hardcoded等方式，这里我们假设配置为nor flash，通过cfg_rcw_src[0:8]，可以设置取出来的数据大小端格式，取地址/数据的寻址位数，以及片选（CS）和地址锁存（ALE）的信号先后顺序。 五，那么此时CPU的PBL模块就要开始从nor上加载rcw了。需要注意的是还有一部分名叫pbi（pre-bootloader initialisition）部分与rcw在一起，该部分数据可选，即可以有，也可以没有，主要功能是进行一些外设的初始化工作。pbi与rcw共同组成PBL在flash上的image。各个flash接口的起始地址（starting addresses）如下所示： IFC 0x0000_0000
I2C 0x0000_0000
eSPI 0x0000_0000
eSDHC 0x0000_1000
     iic从设备地址应设为0x50。     因此，pbl功能模块开始寻找首个正常工作的存储块，并从其中的首地址开始提取pbl image。从ifc接口的0地址开始读取pbl iamge(rcw+pbi)。因此烧写pbl image应烧写至nor flash的0地址，这样也与uboot不冲突。
 六，至此我们理顺了CPU上电复位后如何读取到rcw的，那么ifc是如何从0地址开始读取nor flash设备的呢。     由手册12.1.1.2 nor flash features可以看到，片选信号CS0在系统复位时是可用的，因此硬件设计是将CS0连接到nor flash片选使能信号上。复位时，IFC_CPSR0，IFC_CSOR0_NOR寄存器处于复位状态，其中部分位为0，部分位根据外部信号即rcw源选择管脚的状态进行配置。详情参考手册12.3节内容。     总之最终结果就是ifc接口配置为nor flash，并且使能bank0区域。这样nor flash的0地址就可以被访问到了。 七，完成PBL的执行后，需要找到uboot所在地址区域，以加载bootloader。根据4.6.4.1节RCW整个区域各个位的定义可以知道配置启动的位在192-223bits上(boot configuration)，包含了pbi源设置（PBI_SRC），boot单元位置（boot location），boot暂停模式（boot hold off mode），secure boot模式，ifc工作模式。     根据表中所述，pbi与boot_loc所处必须在同一个存储设备中。     我们可以通过此部分设置从ifc接口开始boot。（注意，若RCW源的配置信号cfg_rcw_src配置为了非ifc接口，则以cfg_rcw_src为准。）     因此我们必须将bootloader也放置在nor flash上。接下来的加载uboot，运行uboot的过程就与p2020类似了，主要是通过上电复位后默认的mmu配置将最后4k的boot page映射至cpu地址空间上，然后根据law默认的配置，将0xff80_0000至0xffff_ffff配置为boot window。根据先前的RCW配置，boot_loc为ifc设备，因此这样当CPU完成POR序列（包含PBL）后，读取第一条从0xffff_fffc来的指令，就会从nor flash中读取。

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