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(16K,32页);2048字节PAGE的NAND (即LARGE PAGE)保存的地址是:0x20000(128K,64页)。
一、DM6446的启动模式
系统加电或复位后,CPU都要从某个预定的地址上取得指令,执行Bootloader程序。DM6446处理器ARM端(ARM-Side)提供两种启动模式:
从异步的外部存储器接口AEMIF(Asynchronous External Memory Interface)/NOR Flash引导启动
从ARM内部ROM(AIROM,ARM Inner ROM)引导启动
这两者由Boot Selection(BTSEL[1:0])引脚的设置状态决定。如下:
BTSEL[1:0]=01时,系统加电或复位后ARM处理器从AEMIF或NOR Flash的零地址(0x02000000)执行引导启动代码,这些代码是由用户生成并烧写的,即从外部存储器启动
BTSEL[1:0]≠01时,系统加电或复位后,ARM处理器从AIROM的地址(0x00004000)执行RBL(ROM Boot Loader),即从片内ROM的RBL开始运行
而RBL程序根据BTSEL[1:0]状态(BTSEL[0-3]管脚的电平)来区分不同引导启动模式:
BTSEL[1:0]=00,NAND Flash引导启动模式:发送控制信息到UBL(User Boot Loader),并从Flash中拷贝UBL到ARM的内部RAM(AIRAM),并转到UBL执行
BTSEL[1:0]=11,UART引导启动模式:通过UART下载串口UBL并发送控制信息到用户软件
BTSEL[1:0]=10,保留未用
因此,DM6446在上电或复位后,存在四种启动方式。如下图。
DM6446引导启动流程
二、AIROM启动模式
AIROM启动模式受两个限制:1)、AIRAM的空间只有16KB;2)、NAND Flash不支持XIP(eXecute-In-Place,片内执行)技术。因此,AIROM启动模式可以划分为三个阶段:
▲ Stage1:加电或复位后,执行RBL。RBL是TI内嵌的程序,其内部实现不向用户公开;但提供了一个编程接口,以便设计人员据此编写UBL代码。
▲ Stage2:将UBL拷贝到AIRAM中并执行。UBL被烧写在NAND Flash的从Block1开始的5个存储块上,因此UBL的尺寸小于AIRAM的空间大小,即14K。
▲ Stage3:U-Boot。它被烧写在NAND Flash中的UBL后,由UBL读到DDR2中执行。
NAND Flash启动阶段划分
注:虚线部分为NAND引导启动核心
三、UBL
UBL对上与RBL交互,对下要加载运行U-Boot,再由U-Boot加载uImage到DDR2中运行,最后将控制权交给操作系统。因此,UBL的重要性不言而喻。
UBL首先完成系统时钟、DDR频率以及运行环境的初始化,然后复制U-Boot到DDR,并转到start_armboot。
具体设置如下:
◎ 设置引导配置寄存器BOOTCFG,使BTSEL[1:0]=00,即选择NAND Flash引导启动模式;并根据外部NAND Flash型号设置EM_WIDTH位。在RBL从NAND读数据时要根据BOOTCFG的第5位(EM_WIDTH)的值来判断总线宽度和存取数据的大小,EM_WIDTH=0,数据宽度为8位(Bit);EM_WIDTH=1,数据宽度为16位。
◎ 定义NAND UBL描述符,包括魔术数、UBL入口点地址、页面数、起始块号、起始页号等。RBL首先要读取NAND Flash的设备ID以及设备存取信息(即块和页的大小、UBL标识符等,保存在设备信息表中),然后从NAND设备CIS/IDI Block之后(Block1)的第0页开始读取有效的UBL描述符。如果没有找到与默认UBL标识相匹配的UBL,就搜索下一个块,最多连续搜索5个块,以避免NAND设备开始连续的几个块存在坏块的情况(一般不会出现。NAND Flash在出厂前会保证第一块和第二块是好的);如果还是没有适合的UBL,则切换到UART启动模式。
◎ 当RBL找到一个有效的UBL时,首先读取并处理UBL描述符,RBL根据描述符信息来决定是否开启EMIF(External Memory Interface)或I-Cache(Instruction-Cache)、是否采用DMA等操作。一旦具备了UBL运行条件,RBL就把UBL拷贝到AIRAM中,并跳转到起始入口地址0x00000020处运行UBL。
◎ UBL将为U-Boot建立运行环境。其主要流程如下:
△ DM644xInit,初始化硬件平台:屏蔽所有中断,电源/休眠管理控制器复位
△ UARTInit,串口初始化设置
△ PLL1Init,系统锁相环PLL1设置
△ PLL2InitDDR,锁相环PLL2设置
△ DDR2Init,DDR2初始化
△ AEMIFInit,AEMIF接口初始化
△ IVTInit,中断向量表初始化
△ NAND_Init,NAND初始化,在读BOOTCFG时,如果BTSEl[1:0]=00就调用
△ NAND_Copy,拷贝U-Boot代码到DDR2中
△ 拷贝成功,根据NAND_BOOT::entryPoint跳转到U-Boot入口的运行