1.為什么NAND FLASH不能直接運(yùn)行程序

? ? NAND FLASH本身是連接到了控制器上而不是系統(tǒng)總線上。CPU運(yùn)行機(jī)制為：CPU啟動(dòng)后是要取指令執(zhí)行的，如果是SROM、NOR FLASH 等之類的，CPU 通過(guò)地址線發(fā)個(gè)地址就可以取得指令并執(zhí)行，NAND FLASH不行，因?yàn)镹AND FLASH 是管腳復(fù)用，它有自己的一套時(shí)序，這樣CPU無(wú)法取得可以執(zhí)行的代碼，也就不能初始化系統(tǒng)了。

? ? NAND FLASH是順序存取設(shè)備，不能夠被隨機(jī)訪問(wèn)，程序就不能夠分支或跳轉(zhuǎn)，這樣你如何去設(shè)計(jì)程序。

? ? U-BOOT 支持ARM、 PowerPC等多種架構(gòu)的處理器，也支持Linux、NetBSD和VxWorks等多種操作系統(tǒng)，主要用來(lái)開發(fā)嵌入式系統(tǒng)初始化代碼 bootloader。bootloader是芯片復(fù)位后進(jìn)入操作系統(tǒng)之前執(zhí)行的一段代碼，完成由硬件啟動(dòng)到操作系統(tǒng)啟動(dòng)的過(guò)渡，為運(yùn)行操作系統(tǒng)提供基本的運(yùn)行環(huán)境，如初始化CPU、堆棧、初始化存儲(chǔ)器系統(tǒng)等，其功能類似于PC機(jī)的BIOS。

2.為什么s3c2440可以從NAND FLASH啟動(dòng)

? ? 椐了解 NOR FLASH 是容量小，速度快，穩(wěn)定性好，適合做程序存儲(chǔ)器。

? ? NAND FLASH 總?cè)萘看?，適合做數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是不能從NAND FLASH啟動(dòng)的，NAND FLASH是的讀寫時(shí)序是不能直接有ARM硬件產(chǎn)生的，要讀寫NAND FLASH是要通過(guò)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，很明顯能看出來(lái)的就是NAND FLASH只有8個(gè)數(shù)據(jù)、地址復(fù)用的數(shù)據(jù)地址接口。2410/2440可以直接從NAND FLASH啟動(dòng)的，因?yàn)樗袾AND前面的4K映射到了RAM的空間

2.1 Flash種類

? ? NOR FLASH地址線和數(shù)據(jù)線分開，來(lái)了地址和控制信號(hào)，數(shù)據(jù)就出來(lái)。

? ? NAND Flash地址線和數(shù)據(jù)線在一起，需要用程序來(lái)控制，才能出數(shù)據(jù)。

? ? 通俗的說(shuō)，就是光給地址不行，要先命令，再給地址，才能讀到NAND的數(shù)據(jù)。而且都是在一個(gè)總線完成的。

? ? 結(jié)論是：ARM無(wú)法從NAND直接啟動(dòng)。除非裝載完程序，才能使用NAND Flash.
裝載程序只能從mask rom 或者Nor flash。

? ? 三星的2410可以從NAND FLASH啟動(dòng)程序,它會(huì)把第一塊的前4KB復(fù)制到內(nèi)部SRAM中然后從SRAM執(zhí)行,也就是說(shuō),你需要編寫一個(gè)長(zhǎng)度小于4K的引導(dǎo)程序,作用是將主程序拷貝到SDRAM中運(yùn)行(NAND FLASH地址不是線性的,程序不能直接運(yùn)行,必須拷貝到線性RAM中)

3.NAND啟動(dòng)和NOR啟動(dòng):

? ? 需要檢測(cè)硬件啟動(dòng)方式，啟動(dòng)方式是由硬件OM0管腳決定的，軟件無(wú)法檢測(cè)硬件電平狀態(tài)，但可以根據(jù)CPU的啟動(dòng)特性來(lái)檢測(cè)。

3.1 NAND啟動(dòng)：

? ? 如果配置為NAND FLASH啟動(dòng)（啟動(dòng)模式選擇開關(guān)拔到nand端，此時(shí)OM0管腳拉低）S3C2440的NAND控制器會(huì)自動(dòng)把NAND FLASH中的前4K代碼數(shù)據(jù)搬到內(nèi)部SRAM中(地址為0x40000000),同時(shí)還把這塊SRAM地址映射到了0x00000000地址。CPU從0x00000000位置開始運(yùn)行程序。 【從NAND FLASH啟動(dòng)CPU時(shí)，CPU會(huì)通過(guò)內(nèi)部的硬件將NAND FLASH開始的4KB數(shù)據(jù)復(fù)制到稱為“Steppingstone”的4KB的內(nèi)部RAM中（起始地址為0），然后跳到地址0開始執(zhí)行】

3.2 NOR啟動(dòng)：

? ? 如果配置為NOR FLASH啟動(dòng)（啟動(dòng)模式選擇開關(guān)拔到nor端，此時(shí)OM0管腳拉高），0x00000000就是NOR FLASH實(shí)際的起始地址，NOR FLASH中的程序就從這里開始運(yùn)行，不涉及到數(shù)據(jù)拷貝和地址映射。

3.3 總結(jié)：

? ? NAND啟動(dòng)時(shí),地址0x00000000為內(nèi)部SRAM映射的地址；

? ? NOR啟動(dòng)時(shí)，地址0x00000000為NOR FLASH的實(shí)際起始地址。向NOR FLASH中寫數(shù)據(jù)需要特定的命令時(shí)序，而向內(nèi)存中寫數(shù)據(jù)可以直接向內(nèi)存地址賦值。

? ? 對(duì)于S3C2440處理器 M[1:0]選擇01 或 10時(shí)：norflash基地址為0x00000000 ，SRAM頂端地址0x40000FFF。上電后處理器直接從0x00000000處取出指令，arm處理器的SP（堆棧指針寄存器）指向0x40000FFF。

? ? OM[1:0]選擇00，S3C2440會(huì)啟用內(nèi)部的SRAM緩沖器會(huì)將nandflash中的前4KB大小的程序自動(dòng)拷貝到BootSRAM中。BootSRAM基地址0x00000000，頂端0x00000FFF。上電后，arm處理器從0x00000000取出第一條指令，arm處理器的SP（堆棧指針寄存器）指向0x00000FFF。

4.從Nand Flash啟動(dòng)U-BOOT的基本原理

4.1 前4K問(wèn)題

? ? 如果S3C2410被配置成從Nand Flash啟動(dòng)(配置由硬件工程師在電路板設(shè)置), S3C2410的Nand Flash控制器有一個(gè)特殊的功能,在S3C2410上電后,Nand Flash控制器會(huì)自動(dòng)的把Nand Flash上的前4K數(shù)據(jù)搬移到4K內(nèi)部RAM中,并把0x00000000設(shè)置內(nèi)部RAM的起始地址,CPU從內(nèi)部RAM的0x00000000位置開始啟動(dòng)。這個(gè)過(guò)程不需要程序干涉。程序員需要完成的工作,是把最核心的啟動(dòng)程序放在Nand Flash的前4K中。

4.2 程序大于4K時(shí)怎么辦？

? ? 那么當(dāng)程序大于 4k 的時(shí)候，當(dāng)我們以 nand flash啟動(dòng)后，前面的4Kb 被拷貝到 片內(nèi)RAM中去執(zhí)行（自動(dòng)完成）。我們?cè)谶@前4K的程序中初始化SDRAM(SDRAM 使用前需要初始化) ，然后將剩下的程序拷貝到 SDRAM中（不是只有4kb 被拷貝到片內(nèi)RAM中執(zhí)行了嘛）然后跳轉(zhuǎn)到 SDRAM中去執(zhí)行剩下的程序。

? ? 那么也就是說(shuō) 通常當(dāng)程序大于 4kb的 時(shí)候，我們就需要把程序拷貝到SDRAM中去運(yùn)行。（程序小于4KB 那么也就可以不用拷貝了，以nand flash方式 啟動(dòng)后，程序全被拷貝到 片內(nèi)4kb的 RAM中去運(yùn)行。）

? ? 那么，既然程序大于4kb的時(shí)候需要從nand flash中拷貝到 SDRAM中去運(yùn)行。自然可以想到 燒到nand flash中的程序前面一部分代碼應(yīng)該 是初始化SDRAM(程序最終需要拷貝到SDRAM中去運(yùn)行）和 將NAND flash中的剩余的程序拷貝到SDRAM中去（全考過(guò)去也行，方便點(diǎn)），然后跳轉(zhuǎn)到SDRAM中執(zhí)行。

4.2 啟動(dòng)程序的安排

? ? 由于Nand Flash控制器從Nand Flash中搬移到內(nèi)部RAM的代碼是有限的,所以在啟動(dòng)代碼的前4K里,我們必須完成S3C2410的核心配置以及把啟動(dòng)代碼(U-BOOT)剩余部分搬到RAM中運(yùn)行。
? ? u-boot源碼不支持從nand flash啟動(dòng)，可是s3c2410支持從nand flash啟動(dòng)，開發(fā)板(sbc-2410x)加電后s3c2410將nand flash的前4k(保存有u-boot的部分功能--拷貝功能--把nand flash中的內(nèi)容拷貝到SDRAM)拷貝到sram(s3c2410芯片內(nèi)的sram)。這就需要修改u-boot源碼，增加u-boot的功能: 使u-boot在得到執(zhí)行權(quán)后能夠?qū)⑵渥陨砜截惖介_發(fā)板上SDRAM中，以便處理器能夠執(zhí)行u-boot。

? ? Nand Flash的命令、地址、數(shù)據(jù)都通過(guò)I/O口發(fā)送，管腳復(fù)用，這樣做的好處是，可以明顯減少NAND FLASH的管腳數(shù)目，將來(lái)如果設(shè)計(jì)者想將NAND FLASH更換為更高密度、更大容量的，也不必改動(dòng)電路板。

5.為什么NOR啟動(dòng)要將sp設(shè)置為0x40000000+4096

? ? 用NOR啟動(dòng)時(shí)，片內(nèi)的存儲(chǔ)控制器的BANK0-BANK7這8個(gè)BANK都對(duì)應(yīng)了其他用途，所以設(shè)計(jì)者在BANK7結(jié)束的地址0x40000000的地方作為NOR FLASH的啟動(dòng)地址，而NAND FLASH啟動(dòng)的地址則是0x00000000。

? ? 因?yàn)閷?duì)于啟動(dòng)文件.S來(lái)說(shuō)，4K的空間是足夠存放，代碼段、BSS......和堆棧段了，因?yàn)槎褩５腟P是從高地址往低地址移動(dòng)的，所以要將堆棧的起始地址放在堆棧段的高地址。

? ? 你也可以不用設(shè)置成4096，但要保證堆棧的長(zhǎng)度不能和下面其他段重疊，若重疊，就會(huì)出BUG，保險(xiǎn)值是4096（4K,見上圖），因?yàn)镾RAM就是4K設(shè)計(jì)的。

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