【笔记】ARM裸机程序开发_part2

系统管理员 2022-06-02 01:16 163阅读 0赞

四、GPIO和LED  
4.1usb配置DNW启动

DNW驱动安装需要数字签名，我们装好驱动后，连接USB线，配置DNW  
下载地址是0xd0020010（这个地址是BL1的地址，约定好辣~）  
按住power，DNW中选择Transmit，下载要装载的裸机程序

其原理也就是说，我们把裸机程序当成了BL1，上电后运行BL1也就是运行了写好的裸机程序。

关于0xd0020010的由来，参考官方的iROM手册

4.2 SD跑裸机程序

首先，在uboot下把uboot擦除（在linux或android下）  
(help movi)

movi u-boot 0x30000000  (0x3000 0000往后是一段全0)

然后windows下，使用x210\_fusing\_tool烧写led.bin进去，从SD卡启动

优劣比较：usb调试比较简单，SD调试要拿来拿去比较麻烦。

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4.3安装交叉工具链

安装软件的方法：  
Windows下：.msi .exe等安装文件。下一步一直到安装完毕，桌面上快捷方式等，平时使用快捷方式来启动和调用  
绿色软件（免安装软件）不需要安装，直接解压使用exe执行  
linux下： linux中装软件比较复杂。一般有以下几种方法  
1、在线安装：Ubuntu中使用apt-get install vim安装vim软件  
2、自己下载安装包来安装。（较为不妥当的方法）  
linux的版本太零散了，兼容成为很大的问题呢。不知道安装包是否与系统匹配。Windows的版本控制非常好，相比于linux是非常方便的  
linux版本和软件安装包不熟悉将会非常麻烦！  
3、源代码安装（最装逼的方式，是linux独有的方式）  
获取源代码之后，现场编译，现场安装。就用gcc编译和运行。甚至可以对软件本身进行修改  
总结：安装交叉编译工具链（arm-linux-gcc）实际采用第二种

交叉编译工具链的选择  
A盘：toolchain 我们用arm-2009q3。三星官方就使用这个进行开发，避免节外生枝  
要求：尽量和我们所使用 的目标平台尽量去匹配。

linux中的目录性质其实都是一样 的，一般装到 根目录下的 【 /usr/local/arm下 】  
windows装一般是装program filesx86/x64里面。linux下，原则上是放在哪都是可以的，但是将来程序可能不好找。所以大家总结了一个文件放置的一般定义  
/bin 系统自带的应用程序 ls  
/sbin 系统自带的系统管理的应用程序 fdisk（磁盘格式化）  
/usr 用户自己的程序  
注意：ls移动到/sbin目录下，照样是可以用的，但是不好找  
我们装软件一般在/usr目录下

步骤1 使用secureCRT（自己的办法），rz 选择文件arm-2009q3.tar.bz2 ，发送到/usr/local/arm下  
步骤2 tar -jxcf arm-2009q3.tar.bz2  
步骤3 安装完成  
步骤4 测试：到真正的安装目录下/usr/local/arm/arm-2009q3/bin 执行arm-linux-gcc -v  
./arm-none-linux-gnueabi-gcc -v 打印应用程序 的版本号  
测试结果  
Thread model: posix  
gcc version 4.4.1 (Sourcery G++ Lite 2009q3-67

使用交叉编译工具链编译  
/usr/local/arm/arm-2009q3/bin/arm-none-linux-gnueabi-gcc a.c  
这样做的缺陷就是因为这个路径太长了，更希望可以 arm-none-linux-gnueabi-gcc a.c  
这就需要环境变量

环境变量：就是操作系统的全局变量，对操作系统来说，这个变量的名字和意义都是唯一的  
linux可以有很多个环境变量。一些是系统自己定义的，还有一部分是用户扩充的。  
我们这里涉及的环境变量是PATH，是系统自定义 的，含义是系统在查找可执行程序时会搜索的路径  
打印环境变量信息 ： echo PATH修改环境变量：exportPATH=/usr/local/arm/arm−2009q3/bin:PATH  
导出PATH，后加上我们工具链的 路径，方便直接 调用arm-linux-gcc这个应用程序  
但问题是，我们关闭一次Terminal之后就不能用了。因为export只是导入一次窗口，再打开就没了  
那么就需要：在当前用户(root)的宿主目录下，有一个.bashrc中，添加export PATH =/usr/local/arm/arm-2009q3/bin:PATH即可cd /.bashrcls−a//ls是看不到的vi.bashrc在文件的末尾插入一句：exportPATH=/usr/local/arm/arm−2009q3/bin:PATH

.bashrc这个文件会在每次打开终端时附带执行。对终端来说好像win的“启动”

创建符号链接：root@KimonoYan-virtual-machine:/usr/local/arm/arm-2009q3/bin\# 目录下  
ln arm-none-linux-gnueabi-gcc -s arm-linux-gcc  
ls后可以看到一个蓝色的arm-linux-gcc，这只是个障眼法，实际还是指向的arm-none-linux-gnueabi-gcc这个程序在工作，好像是他的快捷方式

linux下执行脚本命令：source xxx.sh

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4.4Makefile

注意  
创建一个Makefile

touch makefile（Makefile）
        vi makefile

编辑

all:
        gcc a.c b.c c.c d.c -o build    //注意必须是tab空格，8个空格会报错=.=

保存  
下一次就直接在命令行输入make，即可生成build文件  
实践路径：vcdir/makefile

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4.5 mkv210\_image.c

LED闪烁的文件有很多是不需要的，有好多文件都是编译之后生成的  
脚本环境下用dd命令将210.bin写入到sd卡上：(writesd文件)

#!/bin/sh 
    sudo dd iflag=dsync oflag=dsync if=210.bin of=/dev/sdb seek=1

真正的代码文件只有mkv210\_image.c和汇编程序start.s  
裸机程序中的makefile（实际上真正的项目的makefile都是这样的）是把程序的编译和链接两过程分开的  
我们平时gcc a.c -o build是一步完成了（当然内部还是两步）  
makefile中：

%.o : %.s
    arm-linux-gcc -o $@ $< -c          //编译的过程，$@是 .o,$<是 .s。 -c只编译不链接
    %.o : %.c
    arm-linux-gcc -o $@ $< -c          //编译的过程 $@ $<是makefile的自动变量

makefile看到.c .o的文件  
经过链接器（ld）生成的.elf的文件其实就可以执行了  
我们需要的是可烧写的文件，即镜像，也就是image。镜像的内容和elf基本一致，只是去掉了一些无用的东西

led.bin: start.o 
    
     arm-linux-ld -Ttext 0x0 -o led.elf $^ //链接生成elf arm-linux-objcopy -O binary led.elf led.bin //以elf为原材料来制作镜像 arm-linux-objdump -D led.elf > led_elf.dis //反汇编，把elf给反过来 //得到汇编程序，逆向破解。 gcc mkv210_image.c -o mkx210 //这句用gcc是因为不在开发板执行 ./mkx210 led.bin 210.bin //执行mkx210由led.bin 得到210.bin //210.bin是sd卡启动时的裸机镜像，是加工之后的led.bin。 %.o : %.s arm-linux-gcc -o $@ $< -c %.o : %.c arm-linux-gcc -o $@ $< -c clean: rm *.o *.elf *.bin *.dis mkx210 -f

mkv210\_image.c的意义：加工的内容就是BL1的头。参照iROM手册，校验的过程在usb/uart启动时不需要16位的头（d002 0010）。而在SD卡启动时是需要校验头的（d002 0000），这个程序生成的210.bin就是加工成sd下启动具有校验头的bin文件  
这个头的作用就是防止SD卡读错的，比如有干扰或者年代久远消磁了，那么读出来的校验头很可能吧1读成0,0读成1了，这样就不让SD启动了。一旦出现错误，有可能带来不可挽回的后果。比如飞机控制。

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4.8 寄存器和数据手册

stm32和210引脚是GPIO的，51不是GPIO

GPA0: 8 in/out port - 2xUART with flow control //GPA0是端口号，后面是引脚号  
D22：GPJ0\_3 //LED 1  
D23：GPJ0\_4 //LED 2

先决条件：  
1、硬件接法和引脚： GPJ0\_3 GPJ0\_4 高电平灭，低电平亮  
2、GPJ0CON Address = 0xE020\_0240  
GPJ0DAT Address = 0xE020\_0244

Port Group GPJ0 Control Register (GPJ0CON, R/W, Address = 0xE020\_0240)  
GPJ0CON：设置工作模式  
GPJ0DAT:只有bit0-bit7，共8个位。bit3/4/5分别对应着led三个灯的电平  
写完代码之后，要记得加一句

flag:
        b flag

防止CPU跑飞。我们的 cpu是在时间周期内不停执行指令的，如果未定义就会死机。

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/* *FILE: LED start.s *AUTHOR: KimonoYan *1st NoOS */
    #define GPJ0CON 0xE0200240
    #define GPJ0DAT 0xE0200244
    .global _start              //把_start链接属性改为外部，这样其他文件就可以看见，少一个ld警报
    
    _start:
                                //把0x11111111写入GPJ0CON
        ldr r0, =GPJ0CON        //GPJ0CON，ldr伪指令
        ldr r1, =0x00111000
        str r1, [r0]
    
                                //2nd：0x0写入GPJ0DAT，所有灯全为低电平亮
        ldr r0, =0x28
        ldr r1, =GPJ0DAT
        str r0,[r1]
    
        b .

使用位运算实现功能（GPJ0DAT: 0010 1000）  
1<<3 1000  
1<<5 100000

ldr r0 , = ((1<<3) | (1<<5)) //ldr r0 , = ((1<<3) | (0<<4)| (1<<5)) 灭；亮；灭

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4.9 LED闪烁效果的实现：

//第一步：配置GPJ0CON
    
    #define GPJ0CON 0xE0200240
    #define GPJ0DAT 0xE0200244
    .global _start              //把_start链接属性改为外部，这样其他文件就可以看见，少一个ld警报
    
    _start:
                            //把0x11111111写入GPJ0CON
        ldr r0, =GPJ0CON        //GPJ0CON，ldr伪指令
        ldr r1, =0x00111000
        str r1,[r0]
    
    //第二步：全亮
        ldr r0, =0x0
        ldr r1, =GPJ0DAT
        str r0,[r1]
        b .
    //第三步：延时函数
        bl delay            //调用完之后的返回地址，填充到lr，这样才能跳转回来
    
    //第四步：全灭
        ldr r0, =0xff
        ldr r1, =GPJ0DAT
        str r0,[r1]
        b .
    
    delay:
        ldr r2, =0x100000
        ldr r3, =0  
    delay_loop:
        sub r2, r2, #1
        cmp r2,r3
        bne delay_loop
        mov pc ,lr          //程序调用结束返回

【汇编–编译–链接的过程：USB调试】  
1、写汇编start.s如上。 关键字：标号，循环，寄存器  
2、使用工程管理。 直接make编译得到led.bin和210.bin，USB使用led.bin  
3、打开DNW，插上USB 烧我们所写的led.bin

反汇编工具：objdump  
反汇编是通过.elf文件生成，后缀为.dis  
汇编：assembly 反汇编：disassembly  
ARM汇编中，使用地址池方式来实现非法立即数。例如 ldr r0 , =0x10000 是一个伪指令，实际是用其他的汇编语句实现存储非法立即数的功能。

指令地址：下载烧录执行的bin文件，其实是一条一条的指令机器码，每个机器码带有一个指令地址  
这个地址是链接器（ld）指定的。makefile中的“-Ttext 0x0”就实现了指令地址起始从0x0开始，如果改0x0起始地址就会变化  
我们写的链接脚本有疑问，可以先看反汇编文件来分析这个链接脚本是否正确，这部分出现在第五部分，relocate

吐个槽这里我想到了我用的3.14的设备树反编译工具，好像是叫dtc来着。  
反出来的代码真的不好用=.=  
反汇编也是这样，尽可能的恢复了最精简的语言，才不会考虑你的代码注释什么的

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4.10 杂项  
关于b和bl  
BL是arm汇编中用来调用子程序的指令，它把BL后面一条指令的地址放到R14寄存器里，R15寄存器(PC当前指针地址)就设置成要跳往的地址。这样在这个子程序返回时，再mov PC, R14就可以返回到BL后面的地址了。  
B不一样，B是直接 mov PC, 目标地址;而不保存其后的地址到R14。

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5.1看门狗

看门狗定时器。想象成一个场景：家门口有一只狗，这只狗定时会饿（2小时）。狗饿了就会咬人。人进进出出要保证安全就要提前喂狗。也就是说，要在上次喂过2小时内喂狗；如果超过2小时就会被咬死。现实中设备经常因为一些外部因素跑飞或死机  
比如极端炎热和寒冷，工厂环境下嘈杂等。我们希望设备自动复位而不是人工干预（不能在珠峰顶上人工复位），也就是无人值守。不让设备跑飞几乎是无法完成的，自动复位就是最好的方法，这里就用到了看门狗、  
看门狗在系统正常工作会自动喂狗，由于喂狗的代码和系统是在一起的，系统跑飞了就不能喂狗了。系统随之强制复位

学习的内容是关闭看门狗。关看门狗的外设 SFR  
Watchdog Timer Control Register (WTCON, R/W, Address = 0xE270\_0000)  
Watchdog timer  
bit \[5\]  
Enables or disables Watchdog timer bit. 0 = Disables 1 = Enables  
汇编关闭看门狗的代码 ：

_start:
        //disable WDT
    
    ldr r0 , =0xe2700000    //地址加载进来
    ldr r1 , =0x0       //把看门狗bit5关闭，但会误伤看门狗的其他设置
    str r1, [r0]

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5.2 汇编写启动代码之 设置栈和调用C语言

我们迟早要过渡到c语言，不能一直使用汇编的  
“c语言运行时“：即常说的 “Runtime”。c语言是需要汇编完成环境才能运行的，那么我们需要自己用汇编提供c语言运行时环境。  
主要，是需要栈。c语言的局部变量都是存在栈里面的  
如果汇编部分没有为c预先设置合理合法的栈地址，那么c中定义的局部变量就会落空，程序也就随之死掉了  
我们平时在编写单片机程序或者是gcc的应用程序我们都没去管栈，原因是单片机在初始化时，硬件提供了默认可用的栈  
在应用程序中，我们编写的c程序并不是全部。编译器链接的时候帮我们自动添加一个头，所谓的“头”就是引导c程序由汇编实现的，支持c语言的执行  
嵌入式底层的问题也就要难，比编写应用程序的难度，不知道高到哪里去了

各个模式下不同sp的原因：各个模式使用不同的栈，避免一个栈出问题导致整个操作系统崩溃  
我们设置栈，先找到自己的模式，设置自己模式下的栈到合理合法的位置即可  
系统在复位和默认是进入SVC模式的，那么我们要设置的 是SVC模式下的栈

先把模式设置为SVC，再操作sp（r13）。由于复位后就是svc模式了，所以直接设置sp即可

栈必须是当前一段可用的内存，必须有被初始化过可以访问的内存，而且这个内存只会被我们用作栈，不会被其他程序征用  
CPU复位后，DRAM尚未初始化，我们只能用内部的SRAM。

iROM的操作手册上，看到SVC Stack的相关内容，有1.5k，地址应设置为0xd003 7d80  
在ARM中，ATPCS要求使用【满减栈】

设置SVC栈：

ldr sp ， =0xd0037d80

这句只后都可以用c语言实现了hhhh！

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5.3 使用c的其他细则

1、Makefile 加上start.o 和 led.o  
//在模板的Makefile添加一个依赖！很重要！

make…

2、编译报错，在makefile中 加上 -nostdlib  
3、使用c语言编写延时函数，函数要加volatile  
4、修改寄存器位之定式：

unsigned int *p = (unsigned int *)0xE0200240;
        *p = 0x1111 1111;

我们之所以可以用c语言指针的 方式去操作寄存器，知道寄存器地址就可以写  
是用了一个”IO和内存统一编址”的原理

//2015-9-18 学习使用c语言代替汇编语言

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5.4 iCache

cache的作用是：  
CPU的运行速度是远大于DDR的，cache（高速缓存）在CPU或者寄存器 和 DDR之间做缓冲作用  
一句指令被读取，同时cache会 保存附近的几条代码，当读到这些代码时，cache即会将这些代码给CPU

mrc  
mcr可以

系统中供应链：寄存器 + Cache + DDR + 硬盘/flash , 共4阶组成  
查IROMappli可以得知，x210有64KB的一级缓存和512KB的二级缓存  
一级缓存：  
32KB icache 缓存指令  
32KB dcache 缓存数据  
icache的一切动作都是自动的，不需要人为干预，要做的就是on/off icache而已=v=

cache在哪里呢?  
在cp15里，是一个协处理器寄存器  
cp15的 bit\[12\] 0：关闭cache 1：打开cache  
关闭cache后的led灯闪烁变慢了2-3倍

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5.5 重定位 stage1

重定位：实际就是在运行地址处执行一段位置无关码，再从运行地址处镜像拷贝整个代码到链接地址处，然后长跳转到链接地址处 执行位置有关码（led\_blink）  
位置有关/ 无关编码（PIC）  
两个地址;  
(链接地址)：位置有关编码必须给编译器和链接器标明这个地址。  
(运行地址)：给程序运行指明的地址称为运行地址。  
大部分的代码都是位置有关编码  
对于位置有关代码来说，最终执行的运行地址和链接时给定的链接地址必须相同（或者映射相同），否则一定出错

三星推荐的启动方式：bootloader必须小于96kb，大于16kb。BL0会加载bootloader的前16KB（BL1）到SRAM中运行，BL1运行时会加载BL2（也就是BL1-16KB）到SRAM。BL2运行时会初始化DDR并且将OS搬运到DDR中去执行OS  
uboot实际使用的方式：整个大小是随意的不作要求。假设是200kb，那么执行过程是这样的：先开机上电后BL0运行，BL0会加载bootloader的前16KB（BL1）到SRAM中运行，之后将整个uboot搬运到DDR，然后用一句长跳转指令从SRAM中跳转到DDR中继续执行uboot，uboot启动后在uboot命令行中去启动OS。  
相比之下，uboot这种方式更为灵活。但是很多工作宁愿自己去写bootloader。因为uboot很多功能是用不到的

为什么重定位：  
原因： 1、有些时候，链接地址和运行地址必须不相同  
2、不能全部使用位置无关码。  
此时只有重定位才能解决问题。比如uboot。其他的方法：分散加载，把uboot分成两部分（BL1和整个uboot，两部分分别指定不同的链接地址，BL1加载到SRAM,uboot加载到DDR）  
分散加载：手工进行重定位  
重定位：代码进行重定位

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5.5 重定位2和连接脚本 【重定位 = 代码搬移】

运行时地址由运行时决定，编译链接时无法确定  
链接地址在编译链接中，通过makefile中 -Ttext xxx或者链接脚本决定

linux中，gcc hello.c -o a 没有指明链接地址，但应用程序都是链接在0地址的。在操作系统的一个进程中，这个应用程序独享4G的虚拟地址空间，应用程序都可以链接到0地址。  
也就是说，每个应用程序都以为整个4G内存中只有他自己，这就是操作系统给我们带来的便利。

x210裸机中。运行地址由我们下载时确定，下载时下载到0xd0020010，所以从这里开始运行。这个下载地址也不是我们所以定的，而是IROM中BL0加载BL1时事先指定好的地址，这是由CPU的设计决定的。【下载到别的地方，导致约定的地方没来，就会宕机】

源码到可执行程序：预编译、 编译、 链接、 （可选步骤）strip  
.c .s .o 按顺序打包 把可执行程序中的符号信息拿掉以节省空间

> 程序段的概念： 代码段 数据段 bss段 自定义段  
> 段就是程序的一部分，我们每个段命名，在链接时就可以用这些名字指示段。从而让段在链接时站在合适的位置 段名分两种：先天的和程序员自定义的段名

先天指定的

> 代码段 又叫.text段和文本段。其实就是源码中的函数，编译后生成的东西就是代码段  
> 数据段 .data c语言中有初始化非0的全局变量 int a\_global = 10； 以及static局部变量  
> bss段 .bss，又叫ZI（zero initial），对于c语言中初始化为0的全局变量 int b; int b = 0;

后天性段名:

> 段的属性、特征、姓名由程序员自己定义

注意：局部变量不能算程序的数据，只能算函数的数据  
有些特殊数据被放在代码段： （1）char a\[\] = “linux”; 中的”linux”字符串，相当于常量

链接脚本：本身是一个规则性文件，他是程序员用来指挥链接器工作的。链接器会参考链接脚本，使用其中的规则处理.o的那些段，链接生成elf  
关键内容：段名+地址  
SECTION \{\}  
.在链接脚本中代表当前地址 . = 0xd0024000; //给当前地址赋值0xd00240000 , 记得这一句加“；”

.text : {              //段名，冒号，大括号
            start.o
            * (.text)
        }

注意：如果有多个.o，那么顺序是按照书写的顺序严格排列，* (.text)代表剩下的可以随意排列

链接脚本中有一些符号，比如  
bss\_start = . ;  
那么这些符号在汇编语言中就是可用的  
linux中有很多自定义的

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5.8 重定义实战：

任务：将SRAM中将0xd0020010重定位到d0024000运行！  
本来代码是运行在0010的，但是希望在4000运行，这时候就需要重定位了。目前的 实验不是必须 的，但到 了uboot就是必须的了0.0

第一点：通过链接脚本将代码链接到0xd0024000  
（-Ttext 只能实现比较简单的功能，链接脚本才是实际的应用）  
. = 0xd0024000 //主要是这一句  
Makefile中 arm-linux-ld -Tlink.lds -o led.elf $^  
第二点：dnw下载到0xd0020010  
/以上两点保证了程序下载运行在0010，却链接在4000。我们就需要重定位，在第一句位置有关码读取之前，把运行代码从0xd0020010搬运到0xd0024000去，这样才能保证顺利 的执行；  
本次实验中，第一句位置有关码是 ldr pc, =led\_blink  
如果在这句程序执行之前没有完成重定位，那么程序就死了

第三点：通过代码前段的少量位置无关码将整个代码搬移到0xd0024000  
编写相关汇编代码  
【此时会有两段相同的代码的镜像】  
第四点：使用一个长跳转跳转到0xd0024000处的代码继续执行，重定位完成  
长跳转：跳转指令是通过给PC(r15)赋新值完成跳转执行。长跳转就是跳转的范围比较宽的跳转，比如前后差了好几兆

横向对比：  
短跳转： bl led\_blink 执行0xd0020010开头的一段  
长跳转： ldr pc, =led \_blink 执行0xd0024000开头的一段  
注意：当链接地址和运行地址相同时，长短跳转是相同的

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//第四步：重定位

adr与ldr伪指令的区别：ldr和adr都是伪指令，ldr是长加载，adr是短加载。  
adr在加载符号地址时是运行地址，而ldr加载的是链接地址

adr r0, _start  //加载_start的运行地址（程序运行时pc处于运行地址0xd0020010）
        ldr r1 , = _start   //加载_start的链接地址 ldr r1,[pc,#72] ldr pc向下偏移72个字节给r1，这里面存的是4000
        ldr r2 ,=bss_start  ///r2 = bss段的起始地址
        cmp r0, r1  //运行地址 ？ 链接地址
        beq clean_bss   //如果运行地址 = 链接地址，则不需要重定位
                //若不相等就需要重定位

重定位的代码拷贝函数就是汇编代码中的copy\_loop函数，使用循环结构来逐句复制代码到链接地址。

复制的源地址是0xd0020010 目的是0xd0024000  
复制程序的长度是：

copy_loop:
        ldr r3 ,[r0],#4 
        str r3 ,[r1],#4
                //int *p1 = dst;   int*p2 = src;
                //*p1++ = *p2++;    //等同于上述汇编代码
        cmp r1, r2  //链接地址 ？ bss段的开始    
        bne copy_loop

注意：bss\_start是重定位的结束地址，也就是说重定位只需要重定位代码段和数据段即可  
//清除bss：  
在0xd0020010的bss是会自动清零的  
而在我们自己重定位的代码是不会的，清除bss段是为了满足c语言的运行时要求（要求显示初始化为0的全局变量值为0）  
C语言编译器和链接器帮我们做了这件事，通过自动添加一个main函数之前的头，负责帮我们清除bss

clean_bss:
        ldr r0 ,=bss_start
        ldr r1 ,=bss_end        //ldr pc叫长跳转，ldr r0等寄存器叫长加载
        cmp r0, r1
        beq run_on_dram
        mov r2, #0
    
    clear_loop:
        str r2, [r0] ,#4 //*(r0++) = r2; 
        cmp r0, r1
        bne clear_loop
    
    run_on_dram:
        //长跳转到led_blink
        ldr pc ,= led_blink
        //短跳转：  bl led_blink
    
        b .

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5.10 SDRAM引入

重定位真正用的地方是SDRAM  
SDRAM：syncronized Dynamic RAM 同步动态随机存储器，也就是平时说的 “内存”。DDR就是DDR SDRAM，升级版  
SDRAM的特性:相对于SRAM，属于动态内存，需要一段代码进行初始化使用  
类似于NorFlash和Nandflash（硬盘）：Nor可以直接用，Nand不行  
现在做SDRAM的厂商不是很多，大部分都是台湾和韩国产的，二线厂家向一线厂家看齐。三星、LG、kingston。比较标准化  
在我们的板子上使用的不是K4T1G164QQ，但可以看这个原理图，两者完全兼容  
x210最大支持的DRAM是两个端口  
DRAM0 20000000 - 3FFFFFFF 512MB  
DRAM1 40000000 - 7FFFFFFF 1024MB  
我们的x210开发板上使用了2x256MB的DRAM  
合法地址是0x20000000 - 2FFFFFFF  
0x40000000 - 4FFFFFFF //中间不连续，用的话是自寻死路

原理图中每个DDR端口都由3类总线构成：地址总线（XmnADDRA0 - 13）+ 控制总线+ 数据总线（Xmn\_DATA0 -31）  
2个DDR使用了并联的方法。参考底板原理图，两个DDR的数据总线是16+16，共同凑成32位内存  
26：52  
板子上有4个芯片，实际上可以认为是2个  
210的DDR端口信号上有BA0-BA2 用来选择bank。每个bank有128Mb，通过列row地址+行col 地址来综合寻址  
列14位 行10位，一共能寻址的范围是2的14次方+2的10次方 = 2的24次方 也就是16MB = 128Mbit

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5.12 SDRAM下的重定位

修改relocate内容：  
1、链接脚本LINK.s  
. = 0x20000000 //重定位到SDRAM  
2、start.s  
在重定位之前，加入初始化DDR的代码  
bl sdram\_asm\_init  
3、sdram\_asm\_init函数  
sdram\_asm\_init在sdram\_init.s中实现

#include "s5pv210.h"
        ...
        .global sdram_asm_init
        sdram_asm_init:
            ...
            mov pc, lr

注意：汇编实现的函数在返回时需要明确使用返回指令

DDR的初始化和SoC有关，和开发板使用的DDR芯片有关，也和设计时的DDR连接方式有关  
初始化DDR需要27个步骤，共300余代码  
之前分析过x210的内存分为DRAM0 DRAM1两部分。SDRAM的初始化也需要两部分

SoC中有DDR控制器  
这部分代码不需要自己写，九鼎官方uboot已经提供了，但我们自己可以改写。给我们的代码是完整的，但是没有详细描述，甚至有些寄存器根本没有描述。这部分代码多半是来自于三星官方，只有三星知道。

DRAM芯片工作的时候需要设置一定的驱动信号，这个驱动信号需要一定的电平水平才能抗干扰，应设置为2x  
….  
PHYCONTROL 0 this value should be 0x10?

DMC0\_MEMCONTROL 对应值： 0x0020 2400  
设置为 burst length = 4 ; 1chip …  
一次读4个字节，使用一个逻辑内存（注意是逻辑，不是物理。老朱在这里讲的自己也不知道怎么回事，给我们的INIT.s有问题）

DMC0\_MEMFIG\_0 对应值： 0x20F01323  
DRAM0通道的memory chip参数设置寄存器  
20：0x2000 0000起始地址（这个起始地址已经硬件写 好了居然还让我们写！DMC1是0x40）  
F0：F0是掩码 前4位是0：对应256M  
1323：地址映射法则，不重要

DMC0\_MEMFIG\_1  
DRAM1通道的memory chip参数设置寄存器

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六丶时钟  
6.1  
时钟是同步工作系统的同步节拍  
PLL锁相环：他的功能就是倍频，产生一个很高的 频率  
大部分的SoC时钟都是外部晶振+内部时钟发生器+内部PLL产生高频器分频  
芯片的 外部电路不适合使用高频率，所以内部使用

6.2 s5pv210的时钟系统的具体特征  
数据手册：um system clockconctrler

x210时钟系统分为三部分：  
时钟域：  
MSYS域 DSYS域 和 PSYS域 通过桥梁链接这三部分，但三大块基本是独立的  
这么分是因为时钟太复杂了，时钟速率也各有差异，不得不根据速率分为三大块  
高频 MSYS： 包括CPU，cortex内核，DRAM控制器（DMC0，DMC1）, 此外还有IRAM,IROM…  
master  
中频 DSYS： 视频编解码，jpeg编解码……  
210设计的本质功能是想做平板电脑的，所以必须要视频的硬件解码  
digital  
低频 PSYS： 和内部外设有关系，包括串口，SD卡，I2C、AC97（连接声卡）、USB、RTC等

时钟来源：  
晶振+时钟分频器  
外部有时钟发生器，也就是晶振，有多个（最多4个，一般只会接一个，有USB/HDMI等）  
system timer 有三信号来源，三选其一

时钟图的一个重要之处是MUX开关，通过寄存器设置0或1，从而选择时钟来源是哪一个，这个以后详细讲
    
    APLL    MPLL    VPLL    EPLL    四份锁相环电路，各自为各自工作。
    信号来源要看图（um_）
    
    S5PV210有4个晶振接口，产生原始时钟。经过一系列筛选后进PLL生成高频时钟，再经过分频即到达各个模块。
    模块上可能有进一步的分频器再次分频，也可能没有。串口就有。
    
    【APLL给我们的MSYS域使用，这句比较重要】
    【MPLL / EPLL :　给Ｄsys  Psys】
    【VPLL给videos使用的】
    根据这个，将来就知道谁是用谁的。

210时钟详细解读在后面

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6.3 x210 时钟域

MSYS:
        ARMCLK      主频
        HCLK_MSYS   MSYS的高频时钟
        PCLK_MSYS   MSYS的低频时钟
        HCLK_IMEM   给irom和IRAM使用
    
    DSYS
        HCLK_DSYS
        PCLK_DSYS
    
    PSYS
        HCLK_PSYS
        PCLK_PSYS
        ... 
    X210的外设都是连接在AMBA总线上的，这个总线分为一个高频AHB和一个低频APB
    然后， HCLK_XXX 是AHB 的工作频率
        PCLK_XXX是APB 的工作频率
    210的外设是挂在总线上的，也就是说这个外设的时钟来自其所在的总线。

典型时钟频率  
x210刚刚上电时，初始的主频是24MHz直接给ARMCLK，IROM初始化之后才给OS默认的频率  
当然，这个推荐的频率也可以人为的修改，超频或者降频，要看你硬件能不能支持起来。  
当开启了APLL的时候，可以通过后面的MUX开关打到1，从而获取1Ghz的FOUT\_APLL

?freq(ARMCLK)       = 1000 MHz
    ?freq(HC    LK_MSYS)    = 200 MHz
    ?freq(HC    LK_IMEM)    = 100 MHz
    ?freq(PC    LK_MSYS)    = 100 MHz
    ?freq(HCLK_DSYS)        = 166 MHz
    ?freq(PCLK_DSYS)        = 83 MHz
    ?freq(HCLK_PSYS)        = 133 MHz
    ?freq(PCLK_PSYS)        = 66 MHz
    ?freq(SCLK_ONENAND)     = 133 MHz, 166 MHz

晶振+时钟发生器===（低频信号）===PLL倍频===（高频信号）===\[DIV分频器\]===总线时钟

MUX：多选一开关，对应着寄存器中的某几个位 clock source x寄存器  
DIV：分频器，分频系数n就是除以n，对应着寄存器中的某几个位 clock divide x寄存器

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6.5 时钟设置的关键寄存器

（重要） xPLL\_CON PLL控制位，有的时候1个位，有的时候是2个  
使能，锁定状态(只读)，倍频参数：M/P/S DIV(通过公式计算，APLL默认C8 3 1，1Ghz)  
（重要） CLK\_DIV 分频器  
（重要） CLK\_SRCn (n:0-6) 设置时钟源  
就是设置MUX的

xPLL\_LOCK 控制PLL的锁定周期  
PLL锁相环是通过一个循环实现，锁定周期就是锁住他让他输出稳定值的，一般为默认  
CLK\_SRC\_MASK 是时钟源的开关  
默认的都是打开的，如果uboot的时候关掉，那么后面一定不会自己打开，要注意。  
这个是针对时钟来源的开关  
CLK\_GATE 非常类似srcmask，对时钟进行开关控制。0：mask 1：pass  
这个是针对输出时钟的开关

CLK\_DIV\_STATn  
CLK\_MUX\_STATn  
状态位寄存器，用来查看DIV和MUX的状态是否已经完成，或者是在进行中

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// 3 设置分频

// 清bit[0~31]  
    ldr     r1, [r0, #CLK_DIV0_OFFSET] 
    ldr     r2, =CLK_DIV0_MASK                      
    bic r1, r1, r2
    ldr r2, =0x14131440                         
    orr r1, r1, r2  
    str r1, [r0, #CLK_DIV0_OFFSET]

CLK\_DIV0设置为0x14131440结果：  
PCLK\_PSYS = HCLK\_PSYS / 2  
HCLK\_PSYS = MOUT\_PSYS /5

PCLK\_DSYS = HCLK\_DSYS / 2  
HCLK\_DSYS = MOUT\_DSYS/4

PCLK\_MSYS = HCLK\_MSYS /2 100  
HCLK\_MSYS = ARMCLK /5 200

SCLKA2M = SCLKAPLL / 5  
ARMCLK = MOUT\_MSYS / 1 1000

ARMCLK不分频：1Ghz = MOUT\_PSYS

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第7章 串口，emmmmmm记录在裸机笔记3中。