uboot详解

匿名 (未验证) 提交于 2019-12-03 00:21:02

(1)IIC EEPROM
IIC EEPROM,采用的是IIC通信协议。
IIC通信协议具有的特点:
【1】简单的两条总线线路,一条串行数据线(SDA),一条串行时钟线(SCL);
【2】串行半双工通信模式的8位双向数据传输,位速率标准模式下可达100Kbit/s;
【3】一种电可擦除可编程只读存储器,掉电后数据不丢失,由于芯片能够支持单字节擦写,且支持擦除的次数非常之多,一个地址位可重复擦写的理论值为100万次,常用芯片型号有 AT24C02、FM24C02、CAT24C02等,其常见的封装多为DIP8,SOP8,TSSOP8等;
(2)SPI NorFlash
SPINorFlash,采用的是SPI 通信协议。
【1】有4线(时钟,两个数据线,片选线)或者3线(时钟,两个数据线)通信接口,由于它有两个数据线能实现全双工通信,因此比IIC通信协议的 IIC EEPROM的读写速度上要快很多。
【2】SPI NorFlash具有NOR技术Flash Memory的特点,即程序和数据可存放在同一芯片上,拥有独立的数据总线和地址总线,能快速随机读取,允许系统直接从Flash中读取代码执行;可以单字节或单字编程,但不能单字节擦除,必须以Sector为单位或对整片执行擦除操作,在对存储器进行重新编程之前需要对Sector或整片进行预编程和擦除操作。
【3】NorFlash在擦写次数上远远达不到IIC EEPROM,并且由于NOR技术Flash Memory的擦除和编程速度较慢,块尺寸又较大,因此擦除和编程操作所花费的时间会很长;但SPI NorFlash接口简单,使用的引脚少,易于连接,操作方便,并且可以在芯片上直接运行代码,其稳定性出色,传输速率高,在小容量时具有很高的性价比,这使其很适合应于嵌入式系统中作为 FLASH ROM,所以在市场的占用率非常高。
【4】常见到的S25FL128、MX25L1605、W25Q64等型号都是SPI NorFlash,其常见的封装多为SOP8,SOP16,WSON8,US0N8,QFN8、BGA24等。
注:本章将就MX25L1605进行分析。

(3)Parallel NorFalsh(CFIFlash)
  Parallel NorFalsh,也叫做并行NorFlash,采用的Parallel接口通信协议。拥有独立的数据线和地址总线,它同样继承了NOR技术FlashMemory的所有特点;由于采用了Parallel接口,ParallelNorFalsh相对于SPINorFlash,支持的容量更大,读写的速度更快,但是由于占用的地址线和数据线太多,在电路电子设计上会占用很多资源。ParallelNorFalsh读写时序类似于SRAM,只是写的次数较少,速度也慢,由于其读时序类似于SRAM,读地址也是线性结构,所以多用于不需要经常更改程序代码的数据存储。
  常见到的S29GL128、MX29GL512、SST39VF020等型号都是ParallelNorFlash,其常见的封装多为TSSOP32、TSOP48、BGA64,PLCC32等
  
(4)Parallel NandFlash
Parallel NandFlash同样采用了Parallel接口通信协议,NandFlash在工艺制程方面分有三种类型:SLC、MLC、TLC。
NandFlash技术Flash Memory具有以下特点:
【1】以页为单位进行读和编程操作,以块为单位进行擦除操作;
【2】具有快编程和快擦除的功能,其块擦除时间是2ms,而NOR技术的块擦除时间达到几百ms;
【3】芯片尺寸小,引脚少,是位成本(bit cost)最低的固态存储器;芯片包含有坏块,其数目取决于存储器密度。坏块不会影响有效块的性能,但设计者需要有一套的坏块管理策略!

对比Parallel NorFalsh,NandFlash在擦除、读写方面,速度快,使用擦写次数更多,并且它强调更高的性能,更低的成本,更小的体积,更大的容量,更长的使用寿命。这使NandFlash很擅于存储纯资料或数据等,在嵌入式系统中用来支持文件系统。其主要用来数据存储,大部分的U盘都是使用 NandFlash,当前NandFlash在嵌入式产品中应用仍然极为广泛,因此坏块管理、掉电保护等措施就需要依赖NandFlash使用厂家通过软件进行完善。

(5)SPINandFlash
  SPINandFlash,采用了SPINorFlash一样的SPI的通信协议,在读写的速度上没什么区别,但在存储结构上却采用了与ParallelNandFlash相同的结构,所以SPInand相对于SPInorFlash具有擦写的次数多,擦写速度快的优势,但是在使用以及使用过程中会同样跟ParallelNandFlash一样会出现坏块,因此,也需要做特殊坏块处理才能使用;
  SPINandFlash相对比ParallelNandFlash还有一个重要的特点,那就是芯片自己有内部ECC纠错模块,用户无需再使用ECC算法计算纠错,用户可以在系统应用当中可以简化代码,简单操作;
常见到的W25N01GVZEIG、GD5F4GQ4UBYIG、F50L1G41A等型号都是SPINandFlash,其常见的封装多为QFN8、BGA24等。

(6)eMMCFlash
  eMMC采用统一的MMC标准接口,自身集成MMCController,存储单元与NandFlash相同。针对Flash的特性,eMMC产品内部已经包含了Flash管理技术,包括错误探测和纠正,Flash平均擦写,坏块管理,掉电保护等技术。MMC接口速度高达每秒52MBytes,eMMC具有快速、可升级的性能,同时其接口电压可以是1.8v或者是3.3v。
  eMMC相当于NandFlash+主控IC,对外的接口协议与SD、TF卡一样,主要是针对手机或平板电脑等产品的内嵌式存储器标准规格。eMMC的一个明显优势是在封装中集成了一个控制器,它提供标准接口并管理闪存,使得手机厂商就能专注于产品开发的其它部分,并缩短向市场推出产品的时间。这些特点对于希望通过缩小光刻尺寸和降低成本的NAND供应商来说,同样的重要。
  eMMC由一个嵌入式存储解决方案组成,带有MMC(多媒体卡)接口、快闪存储器设备(NandFlash)及主控制器,所有都在一个小型的BGA封装,最常见的有BGA153封装;我们通常见到的KLMAG8DEDD、THGBMAG8B4JBAIM、EMMC04G-S100等型号都是eMMCFlash。eMMCFlash存储容量大,市场上32GByte容量都常见了,其常见的封装多为BGA153、BGA169、BGA100等。
  
 (7)USF2.0
  JEDEC在2013年9月发布了新一代的通用闪存存储器标准USF2.0,该标准下得闪存读写速度可以高达每秒1400MB,这相当于在两秒钟内读写两个CD光盘的数据,不仅比eMMC有更巨大的优势,而且它甚至能够让电脑上使用的闪存存储介质固态硬盘也相形见绌。UFS闪存规格采用了新的标准2.0接口,它使用的是串行界面,很像PATA、SATA的转换,并且它支持全双工运行,可同时读写操作,还支持指令队列。相对之下,eMMC是半双工,读写必须分开执行,指令也是打包,在速度上就已经是略逊一筹了,而且UFS芯片不仅传输速度快,功耗也要比eMMC5.0低一半,可以说是日后旗舰手机闪存的理想搭配。目前仅有少数的半导体厂商有提供封装成品,如三星、东芝电子等。

uboot 属于bootloader(引导程序)的一种,是用来引导启动内核的,它的最终目的就是,从flash中读出内核,放到内存中,启动内核。所以,由上面描述的,就知道,UBOOT需要具有读写flash的能力。

uboot刚开始被放到flash中,板子上电后,会自动把其中的一部分代码拷到内存中执行,这部分代码负责把剩余的uboot代码拷到内存中,然后uboot代码再把kernel部分代码也拷到内存中,并且启动,内核启动后,挂着根文件系统,执行应用程序。

uboot启动主要分为两个阶段,主要在start.s文件中,
一:第一阶段主要做的是硬件的初始化,包括以下几个方面:
(1)设置处理器模式为SVC模式,关闭看门狗,屏蔽中断,初始化sdram,设置栈,设置时钟;
(2)从flash拷贝代码到内存,清除bss段等,bss段是用来存储静态变量,全局变量的,然后程序跳转到start_arm_boot函数,宣告第一阶段的结束。
二:第二阶段比较复杂,做的工作主要是:
(1)从flash中读出内核。
(2)启动内核。
start_arm_boot的主要流程为,设置机器id,初始化flash,然后进入main_loop,等待uboot命令;
uboot要启动内核,主要经过两个函数,第一个是s=getenv(“bootcmd”),第二个是run_command(s…),所以要启动内核,需要根据bootcmd环境变量的内容启动,bootcmd环境变量一般指示了从某个flash地址读取内核到启动的内存地址,然后启动bootm。
uboot启动的内核为uImage,这种格式的内核是由两部分组成:真正的内核和内核头部组成,头部中包括内核中的一些信息,比如内核的加载地址,入口地址。
uboot在接受到启动命令后,要做的主要是:
【1】读取内核头部,
【2】移动内核到合适的加载地址,
【3】启动内核,执行do_bootm_linux
do_bootm_linux主要做的为:
(1)设置启动参数,在特定的地址,保存启动参数,函数分别为setup_start_tag,setup_memory_tag,setup_commandline_tag,setup_end_tag,根据名字我们就知道具体的段内存储的信息,memory中为板子的内存大小信息,commandline为命令行信息,
(2)跳到入口地址,启动内核
启动的函数为the_kernel(0,bd->bi_arch_number,bd->bi_boot_param)
bd->bi_arch_number为板子的机器码,bd->bi_boot_param为启动参数的地址

文章来源: uboot详解
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