來源：電子設計應用 作者：南昌大學信息工程學院 劉曄 汪燦華 范靜輝

    摘 要：本文介紹了s3c2410中nand閃存的工作原理，分析了從nand閃存啟動u-boot的設計思路，并著重描述了nand閃存支持u-boot的程序設計，移植后u-boot在嵌入式系統(tǒng)中運行良好。

    關鍵詞：u-boot；nand閃存；s3c2410；嵌入式系統(tǒng)

    引言

    隨著嵌入式系統(tǒng)的日趨復雜,它對大容量數據存儲的需求越來越緊迫。而嵌入式設備低功耗、小體積以及低成本的要求,使硬盤無法得到廣泛的應用。nand閃存設備就是為了滿足這種需求而迅速發(fā)展起來的。目前關于u-boot的移植解決方案主要面向的是微處理器中的nor 閃存，如果能在微處理器上的nand 閃存中實現(xiàn)u-boot的啟動，則會給實際應用帶來極大的方便。

    u-boot簡介

    u-boot 支持arm、 powerpc等多種架構的處理器，也支持linux、netbsd和vxworks等多種操作系統(tǒng)，主要用來開發(fā)嵌入式系統(tǒng)初始化代碼bootloader。bootloader是芯片復位后進入操作系統(tǒng)之前執(zhí)行的一段代碼，完成由硬件啟動到操作系統(tǒng)啟動的過渡，為運行操作系統(tǒng)提供基本的運行環(huán)境，如初始化cpu、堆棧、初始化存儲器系統(tǒng)等，其功能類似于pc機的bios。

    nand閃存工作原理

    s3c2410開發(fā)板的nand閃存由nand閃存控制器(集成在s3c2410 cpu中)和nand閃存芯片(k9f1208u0a)兩大部分組成。當要訪問nand閃存芯片中的數據時,必須通過nand閃存控制器發(fā)送命令才能完成。所以, nand閃存相當于s3c2410的一個外設,而不位于它的內存地址區(qū)。

    nand閃存(k9f1208u0a)的數據存儲結構分層為：1設備(device) = 4096 塊(block);1塊= 32頁/行(page/row);1頁= 528b = 數據塊 (512b) + oob塊 (16b)

    在每一頁中，最后16個字節(jié)(又稱oob)在nand閃存命令執(zhí)行完畢后設置狀態(tài)，剩余512個字節(jié)又分為前半部分和后半部分�？梢酝ㄟ^nand閃存命令00h/01h/50h分別對前半部、后半部、oob進行定位，通過nand閃存內置的指針指向各自的首地址。

    nand閃存的操作特點為：擦除操作的最小單位是塊；nand閃存芯片每一位只能從1變?yōu)?，而不能從0變?yōu)?，所以在對其進行寫入操作之前一定要將相應塊擦除；oob部分的第6字節(jié)為壞快標志，即如果不是壞塊該值為ff，否則為壞塊；除oob第6字節(jié)外，通常用oob的前3個字節(jié)存放nand閃存的硬件ecc(校驗寄存器)碼；

    從nand閃存啟動u-boot的設計思路

    如果s3c2410被配置成從nand閃存啟動,上電后，s3c2410的nand閃存控制器會自動把nand閃存中的前4k數據搬移到內部ram中, 并把0x00000000設置為內部ram的起始地址, cpu從內部ram的0x00000000位置開始啟動。因此要把最核心的啟動程序放在nand閃存的前4k中。

    由于nand閃存控制器從nand閃存中搬移到內部ram的代碼是有限的,所以, 在啟動代碼的前4k里,必須完成s3c2410的核心配置，并把啟動代碼的剩余部分搬到ram中運行。在u-boot中, 前4k完成的主要工作就是u-boot啟動的第一個階段(stage1)。

    根據u-boot的執(zhí)行流程圖，可知要實現(xiàn)從nand閃存中啟動u-boot，首先需要初始化nand閃存,并從nand閃存中把u-boot搬移到ram中，最后需要讓u-boot支持nand閃存的命令操作。

    開發(fā)環(huán)境

    本設計中目標板硬件環(huán)境如下：cpu為s3c2410，sdram為hy57v561620，nand閃存為64mb的k9f1208u0a。

    主機軟件環(huán)境為redhat9.0、 u-boot-1.1.3、gcc 2.95.3。修改u-boot的makefile，加入：

    wch2410_config : unconfig

    @./mkconfig $(@:_config=) arm arm920t wch2410 null s3c24x0

    即將開發(fā)板起名為wch2410，接下來依次進行如下操作：

    mkdir board/wch2410

    cp board/smdk2410 board/wch2410

    mv smdk2410.c wch2410.c

    cp include/co