S5PV210 SD卡启动

2017-12-29 本文已影响3人 Setul

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：

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。
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！
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。