S5PV210 SD卡启动

1. SD卡介绍

  • SD卡是带有控制器和封装的NANDFLASH,各种型号SD卡的接口都是通用的。
  • SD卡支持SD协议和SPI协议,支持SPI协议可以方便单片机的使用。虽然支持两种协议,但是用相同的硬件接口(两根地线,一根电源线,六根信号线)。
  • SD卡是一种ROM,不能按地址读写,只能按块读写。(块/扇区:Block, 一个扇区一般包含512B的内容,使用块来存储的设备称作块设备)
  • SD卡、TF卡、MMC卡之间的区别。MMC卡是支持MMC协议的卡,MMC协议出现地比SD协议早,现在基本被淘汰,但SD协议兼容MMC协议。TF卡与SD卡大同小异,体积小一些。

2. SD卡启动流程

以bootloader的启动为例说明。


S5PV210启动流程
  • 首先S5PV210内置的iROM上电直接运行(能直接上电运行不需初始化的是Norflash),执行一系列初始化操作,最重要的是将会根据OM引脚判别出启动方式,然后初始化外部的存储器(图中的“Booting Device”),并将其中bootloader的前16KB(即BL1)复制到内部的SRAM中执行。这一步,就是三星的启动方式“Steppingstone技术”
  • 然后BL1就为所欲为,将bootlaoder全部(即BL2)复制到SDRAM中进行执行。完成启动过程。(与图中所画有不同之处。)

在上面的讲述中,有两个地方值得注意:

  1. BL2是bootloader的全部内容,而不是除了BL1之外的其他内容,这将在下面讲述SD卡的分散加载与整体加载时说道。
  2. 上面操作的第二步可以看到跟图上的不同,图上是把剩下的bootloader加载到SRAM中的,而我说的则是把bootloader整体加载到内存SDRAM中,这是因为现在bootloader实际上已经远大于96K了,SRAM中放不下!
  3. 上述操作的第二步是将程序从外部的“Booting Device”复制到SDRAM中,这一过程使用的是IROM中提供的 Device Copy Function来完成的。

3. SD卡启动方式-分散加载

这里我要讨论的情况是需要大于96K的情况(一定要分为两部分的情况)。
分散加载的意思就是把一个程序分成完全独立的两个部分,注意是完全独立,两个文件夹,各自有各自的makefile,如下图所示。

分散加载示意图

为了编译链接方便,在顶层文件夹有一个总的makefile:

all:
    make -C ./BL1
    make -C ./BL2
clean:
    make clean -C ./BL1
    make clean -C ./BL2
  • BL1与BL2烧写到SD卡的不同位置。一般BL1(16K)是1-32扇区(16K = 32*512B),BL2则选择留一点空隙,从49等扇区开始烧写。注意,BL1不是从扇区0开始烧写的,因为三星有规定,如下所示。


    SD卡内存分配
  • 程序在实际执行时,执行BL1,将BL2复制到SDRAM中,然后就跳转到SDRAM中去执行,这个跳转指令很有意思。由于BL1和BL2是两个程序,不能再用诸如ldr pc, = main这种跳转指令来跳转,而是需要直接使用BL2在SDRAM中的地址,以函数指针的形式来使用。

4. SD启动方式-整体加载

同样这里讨论程序大于96K时的情况。
整体加载是相对于上面的分散加载而言的,在这里不再将程序分为两个部分,而是作为一个整体。


整体加载示意图
  • 由于在这里BL1和BL2是一个程序的,所以在执行完BL1之后可以使用ldr pc, = main这样的代码跳转到BL2中执行。

以上3、4部分就是SD卡启动两种方式,目前使用的基本为方式4,因为更简洁方便。

5. Device Copy Function

设备复制函数可以在三星的iROM的Application Note中找到,以SD卡的为例。


SD卡设备复制函数
/**
* This Function copy MMC(MoviNAND/iNand) Card Data to memory.
* Always use EPLL source clock.
* This function works at 20Mhz.
* @z : 这个参数是SD卡的通道号,在我的开发板中通道0连接的是内部的iNAND,通道2是我要用的。
* @a : param u32 StartBlkAddress : Source card(MoviNAND/iNand MMC)) Address.(It must block address.) 起始的block号。
* @b : param u16 blockSize : Number of blocks to copy. 共复制的block数目。
* @c : param u32* memoryPtr : Buffer to copy from. 复制到SDRAM中的地址。
* @e : param bool with_init : determined card initialization. 一般置0,不做处理。
* @return bool(u8) - Success or failure.
*/
#define CopySDMMCtoMem(z,a,b,c,e)(((bool(*)(int, unsigned int, unsigned short, unsigned int*, bool))(*((unsigned int *)0xD0037F98)))(z,a,b,c,e))

上面给出了SD卡复制函数的宏定义,以及相关参数的含义。
分析一下上面的宏定义右边的内容,0xD0037F98是函数指针的指针,这基于两个事实,一个是0xD0037F98是iRAM上的地址,而块设备复制函数本体一定是写在iROM中的,所以(*((unsigned int *)0xD0037F98) 代表的就是设备复制函数的指针,(bool(*)(int, unsigned int, unsigned short, unsigned int*, bool))是函数指针类型的强制数据类型转换。

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