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【转】NAND Flash上启动U-Boot

引言
随着嵌入式系统的日趋复杂 , 它对大容量数据存储的需求越来越紧迫。而嵌入式设备低功耗、小体积以及低成本的要求 , 使硬盘无法得到广泛的应用。 NAND 闪存设备就是为了满足这种需求而迅速发展起来的。目前关于 U-BOOT 的移植解决方案主要面向的是微处理器中的 NOR 闪存，如果能在微处理器上的 NAND 闪存中实现 U-BOOT 的启动，则会给实际应用带来极大的方便。
U-BOOT 简介
U-BOOT 支持ARM 、PowerPC 等多种架构的处理器，也支持 Linux 、 NetBSD 和VxWorks 等多种操作系统，主要用来开发嵌入式系统初始化代码 bootloader 。 bootloader 是芯片复位后进入操作系统之前执行的一段代码，完成由硬件启动到操作系统启动的过渡，为运行操作系统提供基本的运行环境，如初始化 CPU 、堆栈、初始化存储器系统等，其功能类似于 PC 机的 BIOS 。 U-BOOT 执行流程图如图 1 所示。
 
NAND 闪存工作原理
S3C2440 开发板的 NAND 闪存由 NAND 闪存控制器 ( 集成在 S3C2440 CPU 中 ) 和 NAND 闪存芯片 (K9F1208U0C) 两大部分组成。当要访问 NAND 闪存芯片中的数据时 , 必须通过 NAND 闪存控制器发送命令才能完成。所以 , NAND 闪存相当于 S3C2440 的一个外设 , 而不位于它的内存地址区。
NAND闪存 (K9F1208U0C) 的数据存储结构分层为： 1 设备 (Device) = 4096 块 (Block);1 块 = 32 页 / 行 (Page/row);1 页 = 528B = 数据块 (512B) + OOB 块 (16B)  在每一页中，最后 16 个字节 ( 又称 OOB) 在 NAND闪存命令执行完毕后设置状态，剩余 512 个字节又分为前半部分和后半部分。可以通过 NAND闪存命令 00h/01h/50h 分别对前半部、后半部、 OOB 进行定位，通过 NAND闪存内置的指针指向各自的首地址。
NAND 闪存的操作特点为：擦除操作的最小单位是块； NAND闪存芯片每一位只能从 1 变为 0 ，而不能从 0 变为 1 ，所以在对其进行写入操作之前一定要将相应块擦除； OOB 部分的第 6 字节为坏快标志，即如果不是坏块该值为 FF ，否则为坏块；除 OOB 第 6 字节外，通常用 OOB 的前 3 个字节存放 NAND 闪存的硬件 ECC( 校验寄存器 ) 码；
从 NAND 闪存启动 U-BOOT 的设计思路
如果 S3C2440 被配置成从 NAND闪存启动 , 上电后， S3C2440 的 NAND闪存控制器会自动把 NAND闪存中的前 4K 数据搬移到内部 RAM 中 , 并把 0x00000000 设置为内部 RAM 的起始地址 , CPU 从内部 RAM 的 0x00000000 位置开始启动。因此要把最核心的启动程序放在 NAND 闪存的前 4K 中。
由于 NAND 闪存控制器从 NAND 闪存中搬移到内部 RAM 的代码是有限的 , 所以 , 在启动代码的前 4K 里 , 必须完成 S3C2440 的核心配置，并把启动代码的剩余部分搬到 RAM 中运行。在 U-BOOT 中 , 前 4K 完成的主要工作就是 U-BOOT 启动的第一个阶段 (stage1)。
根据 U-BOOT 的执行流程图，可知要实现从 NAND 闪存中启动 U-BOOT ，首先需要初始化 NAND 闪存 , 并从 NAND 闪存中把 U-BOOT 搬移到 RAM 中，最后需要让 U-BOOT 支持 NAND 闪存的命令操作。
开发环境
本设计中目标板硬件环境如下： CPU 为 S3C2440 ， SDRAM 为 HY57V561620 ， NAND 闪存为 64MB 的 K9F1208U0C 。
主机软件环境为 fedora8 、 u-boot- 1.3.4 、 gcc 2.95.3 。
 
具体设计
支持 NAND 闪存的启动程序设计
2440板的NAND Flash初始化和2410基本类似，下面先以2410为例，进行介绍。
Uboot对SMDK2410板的NAND Flash初始化部分没有写，即lib_arm/board.c中的start_armboot函数中有这么一句：
 
#if defined(CONFIG_CMD_NAND)
    puts ("NAND:  ");
    nand_init();        /* go init the NAND */

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