s3c2440 nandflash启动过程分析

有很多同学在 移植 u-boot时，都会对s3c2440从Nand flash 启动的过程非常迷惑。这里发这个帖子给大家介绍一下它的启动流程。

   大部分 ARM 9的CPU内部都集成有一个SRAM，SRAM是英文Static RAM的缩写，它是一种具有静止存取功能的 内存 ，不需要刷新电路即能保存它内部存储的 数据 。这样他不需要初始化就能够直接使用。这与我们在外部扩展的大容量的SDRAM是不一样的，外部大容量的SDRAM是需要初始化后才能使用的，这点大家务必要搞清楚。这点在我做过移植的 处理器 ：s3c2410(arm920t),s3c2440(arm920t),at91rm9200(arm920t),at91sam9260(arm926t)上都是这样的。在s3c2440这颗CPU上这个SRAM大小为4KB,datasheet里把它叫做Stepping Stone,江湖人称“起步石”。

    Nandflash和Norflash是不同的：Norflash像内存一样是直接挂在 系统 总线上的，这样有足够多的地址线使得CPU能够寻址到每一个存储单元上去，这也意味着CPU能够直接通过总线访问Norflash上存储的内容，同时他还支持XIP(即片上执行，不用将 代码 搬到内存中，直接在Norflash上就能 运行 )。 而Nandflash它并不是直接挂载系统总线上，而是通过Nandflash 控制器 (这个一般集成在CPU内部)来完成读写操作的。如果我们把Norflash的那种寻址方式叫直接寻址的话(不是汇编里的那个直接寻址，这里指CPU能够直接通过地址线访问存储器的存储单元)，那么这里的Nandflash就是间接寻址(这里需要Nandflash控制器来寻址)。所以我们在使用Nandflash之前，一定要初始化Nandflash控制器。

   理解上面的这点后，就不难理解，为什么系统能够从Norflash直接启动，而不能直接从Nandflash启动。这是因为，ARM在CPU复位时，CPU默认会到0x0000 0000地址处去取指令，而如果我们是从Norflash启动的话(一般Norflash会挂到Bank0,nGCS0上)，s3c2440 CPU就会把Norflash的空间挂接到0x0000 0000这段内存空间上。这时CPU就能够直接从Norflash上取指令运行，启动了。而如果是Nandflash， 因为Nandflash他不能直接挂到系统总线上，并且他的读写，擦除操作必须依赖Nandflash控制器，这也就意味着Nandflash的存储空间永远不能映射到0x0000 0000这个地址上去。另外，Nandflash的读写操作也不是这样直接寻址的，有兴趣的同学可以自己看看Nandlfash的datasheet，写一个RAW的Nandflash 擦除，读写操作 程序 就明白了。我就写过这么一个程序，对理解Nandflash究竟是怎么操作的非常有帮助。

   而如果这些CPU要从Nandflash上启动，那该怎么办呢？这就要用到我之前提到的CPU的内部SRAM了。

   在S3C2440的datasheet里有提到，如果我们配置从Nandflash启动的话，那么CPU会自动将内部SRAM的地址映射到0x0000 0000这个地址空间上了，而如果不是从Nandflash启动，那么挂载Bank0(nGCS0)上的 设备 就会被映射到0x0000 0000地址空间上，如我们之前提到的Norflash。如下图所示：



   简而言之就是：如果从Nandflash启动，那么CPU内部SRAM被映射到0x0000 0000地址空间上，这时Norflash就不可用了。而如果是从Norflash启动的话，那么Norflash被映射到0x0000 0000地址空间上。我们之前提到ARM CPU在复位时，会默认到0x0000 0000地址上取指令。这样也就是如果从Nandflash启动的话，那么CPU默认会从内部SRAM中取第一条指令；而如果从Norflash启动的话，那么CPU默认从Norflash中取第一条指令。

  那如果从SRAM启动的话，那么SRAM中的指令(也就是代码)从哪里来的呢？在s3c2440处理器(arm920t和arm926t的核应该都是这样的，另外我看S3C6410也是如此)上电时，CPU会自动将Nandflash的前4K代码(或叫指令)拷贝到内部SRAM中，这是由CPU自动完成的，不需要我们干预。这也就意味着，SRAM中的内容就是我们Nandflash上前4K的代码了。

  这样，如果是在我们的 bootloader 如u-boot中就要确保，我们 编译 出來的前4K代码完成以下功能：
1， 初始化CPU，外部SDRAM，Nandflash控制器等基本功能；
2， 将Nandflash上剩余的u-boot代码拷贝到外部的SDRAM中
3， 调到外部的SDRAM中来运行u-boot代码。

   这样，U-boot就启动了。