首先RBL = ROM Bootloader,UBL= user Bootloader UBOOT = Universal Boot Loader。
RBL为TI固化在芯片ROM中的bootloader,OMAP上电启动过后首先将运行RBL,然后通过RBL加载UBL,再通过UBL加载uboot,而uboot就是用来加载Linux内核的。如果在具体应用过程中不需要使用到Linux(实际上一般都会用到的),uboot甚至是UBL都可以省去。
UBL为一级Bootloader,uboot为二级Bootloader,一级Bootloader的大小是有限制的(应该是64KB以下,没查到具体数值),这也是为什么会有二级Bootloader的原因。如果一个应用程序小于这个大小,那么我们可以不需要烧写UBL,而只用烧写该应用程序相应的bin文件(下面第3点将阐述如何得到这个文件)就行了。
UBL的程序设计,相对UBOOT、KERNEL、ROOTFS、设备驱动、DSP开发来说,还是比较简单。我们先从DAVINCI的启动说起,了解UBL在DAVIN系统中的位置和作用。对于固件程序烧写在NAND FLASH 的Davinci dm644x嵌入式系统,上电启动的过程如下:
1. RBL阶段:
系统复位后,保存在片内ROM的RBL程序开始运行,RBL程序根据BTSEL[0-3]管脚的电平来判断相应的启动方式。[00]表明是NAND启动方式,RBL程序便从外接nand flash中读取UBL的数据到内部RAM中(UBL最大可达14K),然后转至UBL代码运行;[01]表明是EMIFA启动方式,RBL则直接转至EMIFA EM_CS2 memory space(0x02000000)处开始运行,EMIFA的数据和地址总线宽度分别由EM_WIDTH和AEAW[4:0]引脚决定;[10]表明是HPI启动方式,RBL通过HPI传输代码获得UBL,然后转至UBL代码处运行;[11]表明是UART启动方式,RBL通过UART0传输代码获得UBL,然后转至UBL代码处运行。第一、三、四种方式都是RBL将UBL下载到ARM
RAM0和ARM RAM1(0x0-0x3fff,共16K)中,然后转至UBL运行。DSP的是自引导还是由ARM引导由DSP_BT引脚电平决定,如果为高则自引导,如果为低则由ARM引导。
2. UBL阶段,也就是u-boot阶段:
ti官方提供的是u-boot,所以这里阐述的是u-boot的启动过程。在u-boot中最初阶段主要完成系统时钟、DDR频率的初始化,准备好加载C程序运行的环境,这时候程序运行在ARM RAM中或nor flash中,由启动方式决定。然后拷贝u-boot代码到DDR中,并跳转到C程序的start_armboot处运行(在DDR2中)。
u-boot的具体设置过程如下:
(1)U-boot代码中首先设置最基本的系统硬件环境,包括系统PLL及DDR2的初始化、PSC的配置及使能UART0、AEMIF等硬件模块;
(2)配置系统的内存(通过ATAG_ MEM块和mem=)NAND Flash和DDR2;
(3)在flash中或通过tftp加载内核到指定的存储地址;
(4)初始化传递到内核的引导参数(EMAC地址,串口,控制台,视频格式等)
(5)获得ARM Linux机类型值(DVEVM为#901);
(6)设置kernel tagged list;
(7)用初始值设置ARM的寄存器;
(8)调用linux内核;
针对DM644X的设置有:
(1)关中断和MMU。
(2)使能DSP电源域(PTCMD),把DSP置为复位状态。
(3)初始化PLL,使能DDR2,软复位DDR2并且重新使能DDR2,使其脱离复位状态。
(4)初始化系统PLL。
(5)配置AEMIF引脚为NOR Flash接口。
(6)VTP校准。
3. Linux内核启动阶段:
(1)内核中的boot/compressed/
head.s代码开始运行,保存从u-boot中传入的参数,然后会执行一段处理器相关的代码,中间再做些判断和处理,最后
对压缩的内核进行解压。
(2)内核中的kernel/
head.s代码开始运行,初始化页表,cache和MMU等。
(3)start_kernel()运行,根据从U-boot中得到参数及其他初始化设置(在board-evm.c中),进行一系列的内核初始化,比如io地址映射、定时器和串口初始化、内存页表重新映射等。
(4)Linux的第一个进程init()运行,该进程根据系统中的配置初始化系统。根据从U-boot中得到参数,从flash中或nfs中启动文件系统;
(5)shell启动。
RBL(ARM ROM Boot Loader)在芯片出厂的时候就已经烧写到ROM里了,这不需要大家关心,上电后,RBL会自动从EMIFA EM_CS2 memory space (0x0200 0000). 执行指令,这个地址就是NAND FLASH 或NOR FLASH的片选起始地址。当你的系统设置为NAND BOOT的时候,UBL(User Boot Loader)是必不可少的,否则RBL不能直接把UBOOT给BOOT起来,因为RBL只支持14K
NAND FLASH 的 BOOT程序,而UBOOT编译出来后的bin文件一般都大于80K,特别是版本越高,UBOOT的代码越大,所以这时候就需要写一个UBL。UBL 从NAND FLASH 读取UBOOT,然后把UBOOT COPY 到 DDR2(RAM)的相关地址上,然后把UBOOT 给BOOT 起来。根据TI DAVIN RBL的规定,不同型号的NAND FLASH,UBL保存的地址是不同的,512字节PAGE 的NAND(即SMALL PAGE),保存的地址是:0x00004000;2048字节PAGE的NAND
(即LARGE PAGE)保存的地址是:0x20000。至于如何通过XDS560仿真器烧写UBL或通过UART BOOT烧写UBL,本人放在DAVINCI UBOOT移植的文章介绍。(提示:RBL和UBL不要混淆!多看看BOOT的顺序图。)
UBL的移植,比较简单,当然,前提条件你已经搭好交叉编译环境。进入UBL文件包最上层的文件夹,使用make 就可以编译出:ubl_davinci_nand.bin。UBL主要有:
ubl.c dm644x.c util.c nand.c nandboot.c nor.c norboot.c uart.c uartboot.c ubl_davinci.lds
相关的*.h 文件和两个makefile文件。如果最上层的makefile选择$(MAKE) -C src FLASH=nand,表示使用ARM nand flash boot模式,这时NOR,UART BOOT模式相关的c文件不会编译。
介绍一下:
ubl_davinci.lds: 指定UBL的SECTIONS及UBL本身的入口地址;
ubl.c:从selfcopy函数开始运行,COPY自己到RAM,然后跳到正常入口地址,执行boot(),main()等函数,调用DM644xInit(),COPY UBOOT到RAM相关地址,最后执行UBOOT的入口地址(EntryPoint),这时UBOOT就可以运行了。
dm644x.c:主要配置最小系统,比如关中断、PLL1、PLL2设置、DDR2 时序设置、UART设置,等等。
util.c:是一些相关的malloc等公共函数。
nand.c:主要是NAND FLASH的驱动;
nandboot.c:主要是实现NAND_Copy,把UBOOT从NAND COPY到相应的DDR2(RAM)里。
UBL要移植的东西不是很多,主要是在dm644x.c里要定义好,Uint32 PLL1_Mult = 22; // DSP=594 MHz for DM6446,DM6441一般使用Uint32 PLL1_Mult = 19; // DSP=513 MHz。在PLL2Init()函数里,使用不同型号的DDR,要设置不同的参数,即时序参数等,这是关键的地方。
Nand.c及nand.h主要移植就是定义好UBOOT在NAND的存储地址,不同型号的NAND FLASH ,比如SMALL PAGE(512字节)和LARGE PAGE(2048字节)这些都要修改除非你的NAND的类型和TI EVM 兼容。
nandboot.c主要任务就是如何把u-boot.bin或带有头的u-boot.img正确COPY到DDR里,这里最容易出问题,编译出来的U-BOOT文件一般带有Valid magic number(MAGIC_NUMBER_VALID),入口地址entrypaoit,这些信息不对都使UBOOT 运行不起来,建议看一下或COPY UBOOT的image.h。
UBL把UBOOT运行起来,很多事情都可以做了,LINUX KERNEL,ROOTFS,NFS,DSP,设备驱动,应用等等,都可开始按部就班开发。