DM365的UBL源码分析

DM365是的启动方式有两种，通过BOOTSEL[2:0]引脚决定。当其为001时，直接从AEMIF上启 动，比如NOR和OneNAND。除此之外皆是从RBL启动，顺序为RBL-UBL-UBOOT-KERNEL，比如NAND，串口，SD卡等。RBL会 搜寻block1到block24去找UBL，关于RBL启动的详细细节可以参考用户指南关于ARM子系统的那篇文档，很详尽，下面只分析UBL的源码。

 

      UBL源码在PSP包里的board_utilities\flash_utils目录下，主要是COMMON目录和各子平台的目录如DM36x等，内中除了UBL的源码外还有CCS下JTAG的擦除烧写源码，串口烧写源码等。下面只分析UBL的启动代码。

 

      入门代码是汇编文件start.S，主要是切换操作模式，建立堆栈等，然后跳转到main函数，进入到Common\ubl\src目录下的C文件ubl.c中。main函数如下：

 

// Main entry point void main(void) {          // Call to real boot function code     LOCAL_boot();          // Jump to entry point     DEBUG_printString("\r\nJumping to entry point at ");     DEBUG_printHexInt(gEntryPoint);     DEBUG_printString(".\r\n");     APPEntry = (void(*)(void)) gEntryPoint;     (*APPEntry)();      }

      main函数主要调用了LOCAL_boot函数来进行实质的引导功能，下面是此函数的内容：

static Uint32 LOCAL_boot(void) {     DEVICE_BootMode bootMode;          // Read boot mode     bootMode = DEVICE_bootMode();          if (bootMode== DEVICE_BOOTMODE_UART)     {         // Wait until the RBL is done using the UART.         while((UART0->LSR& 0x40)== 0 );     }          // Platform Initialization     if ( DEVICE_init()!= E_PASS)     {         DEBUG_printString(devString);         DEBUG_printString(" initialization failed!\r\n");         asm(" MOV PC, #0");     }     else     {         DEBUG_printString(devString);         DEBUG_printString(" initialization passed!\r\n");     }          // Set RAM pointer to beginning of RAM space     UTIL_setCurrMemPtr(0);          // Send some information to host     DEBUG_printString("TI UBL Version: ");     DEBUG_printString(UBL_VERSION_STRING);     DEBUG_printString("\r\nBooting Catalog Boot Loader\r\nBootMode = ");          // Select Boot Mode #if defined(UBL_NAND)     {         //Report Bootmode to host         DEBUG_printString("NAND\r\n");                  // Copy binary image application from NAND to RAM         if (NANDBOOT_copy()!= E_PASS)         {             DEBUG_printString("NAND Boot failed.\r\n");             LOCAL_bootAbort();         }     } #elif defined(UBL_NOR)     {         //Report Bootmode to host         DEBUG_printString("NOR \r\n");                  // Copy binary application image from NOR to RAM         if (NORBOOT_copy()!= E_PASS)         {             DEBUG_printString("NOR Boot failed.\r\n");             LOCAL_bootAbort();         }     } #elif defined(UBL_SD_MMC)     {         //Report Bootmode to host         DEBUG_printString("SD/MMC \r\n");                  // Copy binary of application image from SD/MMC card to RAM         if (SDMMCBOOT_copy()!= E_PASS)         {             DEBUG_printString("SD/MMC Boot failed.\r\n");             LOCAL_bootAbort();         }     } #else     {         //Report Bootmode to host         DEBUG_printString("UART\r\n");         UARTBOOT_copy();     }           #endif          DEBUG_printString(" DONE");          UTIL_waitLoop(10000);          DEVICE_TIMER0Stop();          return E_PASS; }

      先通过调用DEVICE_bootMode函数来判断启动方式（通过读取SYS寄存器实现），而后调用了DEVICE_init函数来进行平台的最底层初始化，包括电源域，时钟，DDR，EMIF，UART，I2C，TIMER等，另有专篇分析。

      而后通过UTIL_setCurrMemPtr函数对全局变量currMemPtr赋值，以后用到。接着通过判断不同的引导方式，采取不同的处理办法，以 NAND启动为例，将调用NANDBOOT_copy函数，此函数另有专篇分析。此函数将NAND中的某些内容（就是UBOOT）搬移到RAM中，而后 UBL结束，控制权正式交给UBOOT。

书接上回，看看UBL对平台的初始化，主要是调用了DEVICE_init函数，函数内容如下：

Uint32 DEVICE_init() {     Uint32 status = E_PASS;          // Mask all interrupts     AINTC->INTCTL= 0x4;     AINTC->EABASE= 0x0;     AINTC->EINT0= 0x0;     AINTC->EINT1= 0x0;                  // Clear all interrupts     AINTC->FIQ0= 0xFFFFFFFF;     AINTC->FIQ1= 0xFFFFFFFF;     AINTC->IRQ0= 0xFFFFFFFF;     AINTC->IRQ1= 0xFFFFFFFF;      #ifndef SKIP_LOW_LEVEL_INIT          POR_RESET();          // System PSC setup - enable all     DEVICE_PSCInit();          DEVICE_pinmuxControl(0,0xFFFFFFFF,0x00FD0000);// All Video Inputs     DEVICE_pinmuxControl(1,0xFFFFFFFF,0x00145555);// All Video Outputs     DEVICE_pinmuxControl(2,0xFFFFFFFF,0x000000DA);// EMIFA     DEVICE_pinmuxControl(3,0xFFFFFFFF,0x00180000);// SPI0, SPI1, UART1, I2C, SD0, SD1, McBSP0, CLKOUTs     DEVICE_pinmuxControl(4,0xFFFFFFFF,0x55555555);// MMC/SD0 instead of MS, SPI0          GPIO->DIR02&= 0xfeffffff;     GPIO->CLRDATA02= 0x01000000;          // System PLL setup     if (status== E_PASS) status|= DEVICE_PLL1Init(PLL1_Mult);          // DDR PLL setup     if (status== E_PASS) status|= DEVICE_PLL2Init();          // DDR2 module setup     if (status== E_PASS) status|= DEVICE_DDR2Init(); #endif          // AEMIF Setup     if (status== E_PASS) status|= DEVICE_EMIFInit();          // UART0 Setup     if (status== E_PASS) status|= DEVICE_UART0Init();          // TIMER0 Setup     if (status== E_PASS) status|= DEVICE_TIMER0Init();          // I2C0 Setup     if (status== E_PASS) status|= DEVICE_I2C0Init();          return status; }

      首先屏蔽和清除中断，然后调用DEVICE_PSCInit函数实现对各模块的电源时钟使能，实质是调用PSC电源时钟管理模块的寄存器实现，函数内容如下：

void DEVICE_PSCInit() {         unsigned char i=0;     unsigned char lpsc_start;     unsigned char lpsc_end,lpscgroup,lpscmin,lpscmax;     unsigned int PdNum= 0;          lpscmin =0;     lpscmax =2;          for(lpscgroup=lpscmin; lpscgroup<=lpscmax; lpscgroup++){         if(lpscgroup==0)         {             lpsc_start = 0;// Enabling LPSC 3 to 28 SCR first             lpsc_end = 28;         }         else if(lpscgroup== 1){/* Skip locked LPSCs [29-37] */             lpsc_start = 38;             lpsc_end = 47;         } else{             lpsc_start = 50;             lpsc_end = 51;         }                  //NEXT=0x3, Enable LPSC's         for(i=lpsc_start; i<=lpsc_end; i++){             PSC->MDCTL[i]|= 0x3;         }                  //Program goctl to start transition sequence for LPSCs         PSC->PTCMD=(1<<PdNum);                  //Wait for GOSTAT = NO TRANSITION from PSC for Pdomain 0         while(!(((PSC->PTSTAT>> PdNum)& 0x00000001)== 0));                  //Wait for MODSTAT = ENABLE from LPSC's         for(i=lpsc_start; i<=lpsc_end; i++){             while(!((PSC->MDSTAT[i]& 0x0000001F)== 0x3));                      }         }          }

      然后调用DEVICE_pinmuxControl函数决定复用引脚的功能选择，详见数据手册查看引脚功能。

      接着调用DEVICE_PLL1Init函数实现了PLL1的配置，预分频，倍频，后分频，分频到各个模块，其设置顺序可以参看用户指南ARM子系统文档，有详细的介绍，PLL2类似不再赘述，函数内容如下：

Uint32 DEVICE_PLL1Init(Uint32 PLLMult)
{
    unsigned int CLKSRC=0x0;             
    unsigned int j;
    
    /*Power up the PLL*/
    PLL1->PLLCTL&= 0xFFFFFFFD;        
    
    PLL1->PLLCTL&= 0xFFFFFEFF;             
    PLL1->PLLCTL|= CLKSRC<<8;
    
    /*Set PLLENSRC '0', PLL Enable(PLLEN) selection is controlled through MMR*/
    PLL1->PLLCTL&= 0xFFFFFFDF;    
    
    /*Set PLLEN=0 => PLL BYPASS MODE*/
    PLL1->PLLCTL&= 0xFFFFFFFE;
    
    UTIL_waitLoop(150);                 
    
    // PLLRST=1(reset assert)
    PLL1->PLLCTL|= 0x00000008; 
    
    UTIL_waitLoop(300);
    
    /*Bring PLL out of Reset*/
    PLL1->PLLCTL&= 0xFFFFFFF7;
    
    //Program the Multiper and Pre-Divider for PLL1
    PLL1->PLLM= 0x51;// VCO will 24*2M/N+1 = 486Mhz

    PLL1->PREDIV= 0x8000|0x7;
    
    PLL1->SECCTL= 0x00470000;// Assert TENABLE = 1, TENABLEDIV = 1, TINITZ = 1 
    PLL1->SECCTL= 0x00460000;// Assert TENABLE = 1, TENABLEDIV = 1, TINITZ = 0 
    PLL1->SECCTL= 0x00400000;// Assert TENABLE = 0, TENABLEDIV = 0, TINITZ = 0 
    PLL1->SECCTL= 0x00410000;// Assert TENABLE = 0, TENABLEDIV = 0, TINITZ = 1    
  
    //Program the PostDiv for PLL1
    PLL1->POSTDIV= 0x8000;
    
    // Post divider setting for PLL1     
    PLL1->PLLDIV2= 0x8001;
    PLL1->PLLDIV3= 0x8001;// POST DIV 486/2 -> MJCP/HDVICP
    PLL1->PLLDIV4= 0x8003;// POST DIV 486/4 -> EDMA/EDMA CFG
    PLL1->PLLDIV5= 0x8001;// POST DIV 486/2 -> VPSS
    PLL1->PLLDIV6= 0x8011;// 27Mhz POST DIV 486/18 -> VENC
    PLL1->PLLDIV7= 0x8000;// POST DIV 486/2 -> DDR
    PLL1->PLLDIV8= 0x8003;// POST DIV 486/4 -> MMC0/SD0
    PLL1->PLLDIV9= 0x8001;// POST DIV 486/2 -> CLKOUT

    UTIL_waitLoop(300);
    
    /*Set the GOSET bit */
    PLL1->PLLCMD= 0x00000001;// Go

    UTIL_waitLoop(300);
        
    /*Wait for PLL to LOCK */
    while(!(((SYSTEM->PLL0_CONFIG)& 0x07000000)== 0x07000000));    
    
    /*Enable the PLL Bit of PLLCTL*/
    PLL1->PLLCTL|= 0x00000001;// PLLEN=0
  
    return E_PASS;
}

继续在DEVICE_init函数中，下面是调用DEVICE_DDR2Init函数来配置DDR控制器，这是 UBL中重要的一部分，如果硬件电路需要更换内存芯片的话，需要在UBL中修改这个函数，即按照芯片手册来配置DDR控制寄存器中的相关参数，比如时 序，BANK数，页大小等。这个函数主要是操作SYS模块和DDR模块的相关寄存器来配置内存，函数中调用的DEVICE_LPSCTransition 函数用来实现模块的电源时钟状态的改变，函数内容如下：

Uint32 DEVICE_DDR2Init() {     DEVICE_LPSCTransition(LPSC_DDR2,0,PSC_ENABLE);          SYSTEM->VTPIOCR=(SYSTEM->VTPIOCR)& 0xFFFF9F3F;          // Set bit CLRZ (bit 13)     SYSTEM->VTPIOCR=(SYSTEM->VTPIOCR)| 0x00002000;          // Check VTP READY Status     while( !(SYSTEM->VTPIOCR& 0x8000));          // Set bit VTP_IOPWRDWN bit 14 for DDR input buffers)     //SYSTEM->VTPIOCR = SYSTEM->VTPIOCR | 0x00004000;      // Set bit LOCK(bit7) and PWRSAVE (bit8)     SYSTEM->VTPIOCR=SYSTEM->VTPIOCR| 0x00000080;          // Powerdown VTP as it is locked (bit 6)     // Set bit VTP_IOPWRDWN bit 14 for DDR input buffers)     SYSTEM->VTPIOCR=SYSTEM->VTPIOCR| 0x00004040;          // Wait for calibration to complete      UTIL_waitLoop( 150 );          // Set the DDR2 to synreset, then enable it again     DEVICE_LPSCTransition(LPSC_DDR2,0,PSC_SYNCRESET);     DEVICE_LPSCTransition(LPSC_DDR2,0,PSC_ENABLE);          DDR->DDRPHYCR= 0x000000C5;        DDR->SDBCR= 0x08D34832;        //Program SDRAM Bank Config Register     DDR->SDBCR= 0x0853C832;         DDR->SDTIMR=0x3C934B51;        //Program SDRAM Timing Control Register1     DDR->SDTIMR2=0x4221C72;        //Program SDRAM Timing Control Register2     DDR->PBBPR= 0x000000FE;        DDR->SDBCR= 0x08534832;        //Program SDRAM Bank Config Register        DDR->SDRCR= 0x00000768;        //Program SDRAM Refresh Control Register       DEVICE_LPSCTransition(LPSC_DDR2,0,PSC_SYNCRESET);     DEVICE_LPSCTransition(LPSC_DDR2,0,PSC_ENABLE);          return E_PASS; } void DEVICE_LPSCTransition(Uint8 module, Uint8 domain, Uint8 state) {     // Wait for any outstanding transition to complete     while ((PSC->PTSTAT)&(0x00000001<< domain));          // If we are already in that state, just return     if (((PSC->MDSTAT[module])& 0x1F) == state)return;          // Perform transition     PSC->MDCTL[module]=((PSC->MDCTL[module])&(0xFFFFFFE0))|(state);     PSC->PTCMD|=(0x00000001 << domain);          // Wait for transition to complete     while ((PSC->PTSTAT)&(0x00000001<< domain));          // Wait and verify the state     while (((PSC->MDSTAT[module])& 0x1F) != state);     }

      而后调用DEVICE_EMIFInit函数来配置EMIF模块，这个模块用来接外存，比如NAND，NOR等。DM365有两个片选空间，如果某一空间配置成NAND，则需要在寄存器中设置，其函数内容如下：

Uint32 DEVICE_EMIFInit() {         AEMIF->AWCCR= 0xff;        AEMIF->A1CR= 0x40400204;       AEMIF->NANDFCR|= 1;       AEMIF->A2CR= 0x00a00505;          return E_PASS;    }

      而后调用DEVICE_UART0Init函数来配置串口0，调用DEVICE_TIMER0Init函数来配置TIMER0，调用 DEVICE_I2C0Init函数来配置I2C控制器，都是操作某一模块的控制寄存器实现，具体如何设置可以参考相关模块的手册，这三个函数的内容如 下：

Uint32 DEVICE_UART0Init() {         UART0->PWREMU_MGNT= 0;// Reset UART TX & RX components     UTIL_waitLoop( 100 );          UART0->MDR= 0x0;     UART0->DLL= 0xd;// Set baud rate         UART0->DLH= 0;           UART0->FCR= 0x0007;// Clear UART TX & RX FIFOs     UART0->FCR= 0x0000;// Non-FIFO mode     UART0->IER= 0x0007;// Enable interrupts     UART0->LCR= 0x0003;// 8-bit words     // 1 STOP bit generated,     // No Parity, No Stick paritiy,     // No Break control       UART0->MCR= 0x0000;// RTS & CTS disabled,     // Loopback mode disabled,     // Autoflow disabled       UART0->PWREMU_MGNT= 0xE001;// Enable TX & RX componenets       return E_PASS; } Uint32 DEVICE_I2C0Init() {     I2C0->ICMDR= 0;// Reset I2C     I2C0->ICPSC= 26;// Config prescaler for 27MHz     I2C0->ICCLKL= 20;// Config clk LOW for 20kHz     I2C0->ICCLKH= 20;// Config clk HIGH for 20kHz     I2C0->ICMDR|= I2C_ICMDR_IRS;// Release I2C from reset          return E_PASS; } Uint32 DEVICE_TIMER0Init() {     // Put timer into reset     TIMER0->EMUMGT_CLKSPD= 0x00000003;     TIMER0->TCR= 0x00000000;          // Enable TINT0, TINT1 interrupt     TIMER0->INTCTL_STAT= 0x00000001;          // Set to 64-bit GP Timer mode, enable TIMER12 & TIMER34     TIMER0->TGCR= 0x00000003;          // Reset timers to zero      TIMER0->TIM12= 0x00000000;     TIMER0->TIM34= 0x00000000;          // Set timer period (5 second timeout = (24000000 * 5) cycles = 0x07270E00)      TIMER0->PRD34= 0x00000000;     TIMER0->PRD12= 0x07270E00;          return E_PASS; }

      至此，DEVICE_init函数结束，程序返回至LOCAL_boot函数中，接着就调用NANDBOOT_copy函数了。

下面继续分析，由于后面的代码和函数量相对的多且复杂，所以不再贴上代码，只说流程，只要把程序源码打开对着看很容易就明白了。

 

      在DEVICE_init()这个大的平台初始化函数结束以后，下面要做的工作就是将NAND的中UBOOT复制到DDR中并且跳转到那里，然后UBL的历史使命结束，UBOOT的执行开始，那么就是调用这个函数，NANDBOOT_copy()。

 

      NANDBOOT_copy()函数主要分三大块，第一大块是调用NAND_open()函数对NAND控制器和NAND芯片进行初始化，它传递的参数是CE的地址（一般是CE0）和总线位宽（一般是8位）。好，我们跳到NAND_open()函数中。

 

      NAND_open()函数在common\driver\src\nand.c中，与平台无关。首先定义一个NAND_InfoHandle结构 hNandInfo，这个结构包含了所有与NAND有关的参数，比如厂商ID，设备ID，基址，位宽，块数，页数每块，页大小及与ECC，BB有关的一些 函数。然后对这个hNandInfo进行赋值，这里最重要的是把 DEVICE_NAND_PAGE_layout，DEVICE_NAND_ECC_info，DEVICE_NAND_BB_info，DEVICE_NAND_CHIP_infoTable 这四大全局结构赋给了hNandInfo的相关字段。这四大全局结构在每个平台目录下都有定义（比如dm36x\common\src \device_nand.c)，编译不同平台的UBL，会将不同平台的四大全局结构传递给nand.c中使用，这样就做到了NAND的驱动分离中平台无 关部分和平台有关部分，这种思想也贯穿在整个LINUX的架构中，先不提这个。然后，操作AEMIF寄存器使能NAND的哪一个CE中，这个由传递的基址 决定，一般是CE0，并使能这段片选之上有ECC功能。

 

      接着调用NAND_reset()函数对NAND芯片进行复位，这个函数本身很简单，就是先发复位命令0xFF，再等待操作完成，懂得NAND操作过程的 会很容易这个操作。但是这里多说一点，一般我们遇到的芯片操作NAND，其CPU内部会有一个NAND控制器，对NAND的操作会通过这个寄存器来操作， 发命令发地址等都是操作这些寄存器来完成。但是DM365不是这样，它没有实质上的NAND控制器，它还是将NAND当做是一个类RAM一样的操作，通过 总线上的时序来完成。CLE和ALE连在地址总线A2和A1上，这样的话发命令实质上就是在总线地址0x00000010u上写值（注意DM365的地址 线问题，有个32位问题），发地址实质就是在总线地址0x00000008u上写值，读写数据实质就是在总线地址0x00000000u上读写值。这些地 址的操作隐含着CLE和ALE的高低电平，再加上配好的时序参数就把NAND的操作弄成了类RAM的操作。这种操作以前没有碰到过，TI的工程师很牛。

 

      接着调用LOCAL_flashGetDetails()函数，这个函数很重要，它会得到NAND的很多详细信息。首先它会判断NAND是否是ONFI， 这个没有细究过，跳过不管。然后它会向NAND发读ID命令，从而得到NAND的厂商ID和设备ID值。有了这两个值就好办了，通过一个循环把它们通四全 大局结构中的DEVICE_NAND_CHIP_infoTable中定义的各种NAND的资料进行对比，通过ID来定位是哪一种NAND，然后就得出了 页数，块数，页大小等重要信息。另外，还要区分NAND是大型还是小型（一般看页大小，大于2K为大），因为它们的地址周期不同。这个函数后面还有一些东 西，没有深究。调用完成后再复位一下NAND，整个NAND_open()函数就结束了。

 

      NAND_open()函数完成后，会调用NAND_readPage()函数从第25块开始一直搜索到第50块，只读第0页。因为UBOOT放在第25 块开始的地方，这是手册规定的，而且第0页放一些启动信息等等。通过MAGIC_NUMBER来判断是否有效，这个知识点详见手册。一旦 MAGIC_NUMBER正确，就会将后面的几个字段，比如UBOOT的进入点，页数，UBOOT在哪一个块，哪一个页，UBOOT的装载点等信息就会得 到。而后循环调用NAND_readPage()函数将整个UBOOT从NAND拷贝到DDR里，最后将刚才得到的UBOOT的进入点地址复制到 gEntryPoint变量中。然后主函数跳转到这里，从此UBL结束，UBOOT正式启动。

 

      这里的分析没有涉及到坏块处理，ECC校验的部分，一方面现在太忙没时间细看。另一方面UBL不是重点，要想深究这个东西，还是到Linux内核里的 NAND驱动中深究，这里能用就行了。还有就是一开始担心的是我们项目用到的NAND是512B每页的老式NAND，担心UBL不支持，需要修改UBL源 码。后来读了UBL源码以后，特别是平台相关的device_nand.c文件，才发现TI的工程师已经把该考虑的都考虑的，都能用，老外就是牛X。不像 国内的代码，根本没有普适性和跨平台性。UBL整个源码，架构较清晰，注释也多，代码整体很完整和美观，很有参考和学习价值。读了UBL源码后，其实很容 易就能读懂NANDEraser，NANDWriter等的源码了，说白了就是平台初始化加NAND读写，呵呵。