ARM9学习笔记一：SAM9G45的启动过程

喜欢ヅ旅行 2022-06-02 01:43 383阅读 0赞

学些这么多天的bootstarp，做下总结吧，没什么新的东西，都是自己通过网站搜索、看手册文档和实际动手后，

学习到的一些基础知识，菜鸟也是一步一步学习出来。以前从来没有接触过ARM9这么高端的芯片，有个项目要

裸跑，就当做个ARM学习笔记系列吧，希望能够帮助一些还没有接触过的后来人。

一、上电启动过程

1.1首先看数据手册：

系统总是从地址0x00开始启动，有2 个参数可以修改启动的地址。  
 REMAP 允许用户把内部SRAM 映射到0x0 地址，以降低开发的难度，这是一旦系统  
启动时，通过软件设置的。  
 BMS 允许用户把ROM 或者外部存储器映射到0x0，这是系统复位时通过硬件进行设  
置的。  
注意：所有的存储块都可以直接使用它们自己的基地址，而不关心其他的参数。

说明下：

1)、在上电驱动时候，启动方式有BMS决定；

2)、上电启动后，可以通过软件配置寄存，从SRAM启动；为什么呢？这个是为了引导程序做的。

继续看书册：

如果BMS 为0，则从外部总线接口与片选0 连在一起的存储器进行启动。  
 利用片上RC 进行启动  
 使用静态存储控制器的默认配置启动：字节模式，16-位数据总线，通过芯片选择的读  
/写控制，允许从16-位不变的内存中启动。  
为了达到优化的目的，并不需要做其他事情。如果想提高启动的速度，用户的程序需要执行  
一套完整的配置：  
 如果需要精确的时钟，32768Hz 的晶振需要启用  
 进行PMC（主振荡器启用还是被旁路）配置  
 配置和启用PLL  
 重新为EBI CS0 连接的芯片配置SMC 的设置，周期，保持时间，模式，时序寄存器，  
以适应新的时钟  
 把系统时钟切换到一个新的值

也就是说当BMS为0的时候，程序从与片选0相连接的NOR Flash（可以在片内运行程序）启动。

这个启动过程仍然需要bootstarp，只不过是运行在NOR FLASH上。

注：

1)就是前面那篇博客说的那样，这里对于NOR FLASH型号没有提及，可能驱动是统一的。

继续看手册：

如果BMS 为1，则会通过内置的ROM 来进行启动，以下的程序将会执行。  
启动程序是放在内置的ROM 里，也叫做“Rom code”或者“First level bootloader”。  
当上电时，如果BMS 检测到为1，芯片将会从内置的ROM 启动，里面的程序会被执行。  
启动程序包含了几个步骤。第一，进行设备的初始化，然后尝试从外部的存储器（NVM）  
进行启动。最后，如果在NVM 找不到有效的程序，则会执行一段叫做SAM-BAR Monitor  
的监控程序。

如果是空白的板子：

可以通过SAM-BA v2.16这个软件下载程序。

如果已经烧写了bootstarp，那么ROM就会找到这个boot，并且拷贝到SRAM，并且自动从SRAM首地址开始执行。

（应为NAND,SD,CF,DATA FLASH不能执行程序）。

首先来看看查找过程：

![20171229154156061][]

这个图是手册给的顺序，那么怎么知道是否找到了有效了boot程序呢？

继续看手册：

1、NVM 启动程序读取和分析前28 个字节代码作为首7 个ARM 异常向量。对于第6 个向量  
的字节必须含有ARM 的跳转指令或者加载相对地址到PC 的指令。

2、NVM 启动程序在FTA12/16/32 格式下的NVM Flash 的根目录下查找boot.bin 文件。

我们来看第一种情况，怎么把向量放到程序前面，怎么指定长度？

把中断放到程序前面，需要在分散加载文件里面指定：

![20171229154951762][]

上图是启动文件和分散加载文件截图，通过first，我们把中断向量定义到了程序开始。前面7条指令包含跳转或者加载指令，我们解决了。

剩下一个问题，怎么指定文件长度？

开始我把第六个中断向量改为0，程序还是能运行。请教别人，才知道，这个大小是有第三方插件（SAM-BA v2.16）在下载程序时候，自己根据bin文件

修改的，不需要程序员自己修改。

bootstarp文件问题基本解决，这里再说多说几句，加载地址貌似是无用的，但是运行地址必须设置为SRAM地址。并且大小不能超过60K，应为bootrom

的栈占据了4K大小。

好了，到此为止，bootrom能够找到bootstarp，并且拷贝到SRAM里面。

我们再来看看官方给的bootstarp历程，其实程序很简单，注释很清楚，主要是关注一些参数。

主要是看board.h和boot.h,main.h

board.h

/// Frequency of the board main oscillator.  
\#define BOARD\_MAINOSC 12000000  
  
  
/// Master clock frequency (when using board\_lowlevel.c).  
// ((12MHz / DIVA / PLLADIV2 / MDIV) \* (MULA+1)  
\#define BOARD\_MCK ((unsigned long)((BOARD\_MAINOSC / 3 / 2 / 3) \* 200 )) // 133MHz

/// Board DDRAM size  
\#define BOARD\_DDRAM\_SIZE (64\*1024\*1024) // 128 MB  
/// List of all SDRAM pins definitions.  
\#define PINS\_DDRAM \{0xFFFF0000, AT91C\_BASE\_PIOC, AT91C\_ID\_PIOC, PIO\_PERIPH\_A, PIO\_DEFAULT\}  
/// DDRAM bus width.  
\#define BOARD\_DDRAM\_BUSWIDTH 16  
/// SDRAM bus width.  
\#define BOARD\_SDRAM\_BUSWIDTH 32  
  
  
/// Nandflash controller peripheral pins definition.  
\#define PINS\_NANDFLASH BOARD\_NF\_CE\_PIN, BOARD\_NF\_RB\_PIN  
/// Nandflash chip enable pin definition.  
\#define BOARD\_NF\_CE\_PIN \{1 << 14, AT91C\_BASE\_PIOC, AT91C\_ID\_PIOC, PIO\_OUTPUT\_1, PIO\_DEFAULT\}  
/// Nandflash ready/busy pin definition.  
\#define BOARD\_NF\_RB\_PIN \{1 << 8, AT91C\_BASE\_PIOC, AT91C\_ID\_PIOC, PIO\_INPUT, PIO\_PULLUP\}  
/// Address for transferring command bytes to the nandflash.  
\#define BOARD\_NF\_COMMAND\_ADDR 0x40400000  
/// Address for transferring address bytes to the nandflash.  
\#define BOARD\_NF\_ADDRESS\_ADDR 0x40200000  
/// Address for transferring data bytes to the nandflash.  
\#define BOARD\_NF\_DATA\_ADDR 0x40000000  
  
  
/// Address for transferring command bytes to the norflash.  
\#define BOARD\_NORFLASH\_ADDR 0x10000000  
/// Default NOR bus size after power up reset  
\#define BOARD\_NORFLASH\_DFT\_BUS\_SIZE 16

以及一些PIN引脚的定义

main.h主要关注这个结构体：

typedef struct \_Tdesc \{  
unsigned int offset; /// Memory offset for non FAT formated memory  
const char \*fileName; /// File Name for FAT formated memory (SDCard)  
unsigned int dest; /// Destination address  
unsigned int size; /// Module size in bytes  
const char \*strDescr; /// Module description (optional, can be null pointer)  
\} Tdesc;  
  
  
\#define TDESC\_LISTSIZE(list) (sizeof(list)/ sizeof(Tdesc))

boot.h

\#if defined(ORIGIN\_sdcard)  
// memory source address is not used for SDcard boot (only STR\_FILE)  
\#define FROM\_ADDR 0  
\#else  
// file name is not used for non formated memory boot (only FROM\_ADDR)  
\#define FILE\_NAME ""  
\#endif

const Tdesc tabDesc\[\] = \{  
\{FROM\_ADDR, FILE\_NAME, DEST\_ADDR, BIN\_SIZE, STR\_DESCR\}  
\};

这些选择宏在MDK的定义的宏里面：

at91sam9m10 定义板子型号，和linux引导有关  
ORIGIN\_nandflash 定义引导闪存类型  
DESTINATION\_ddram 定义外置RAM类型  
FROM\_ADDR=0x20000 定义用户程序的加载地址  
DEST\_ADDR=0x70000000 定义运行地址  
BIN\_SIZE=0x30000 用户程序大小  
TRACE\_LEVEL=4 这个是一些调试信息的打印级别  
NOFPUT这个是输出定义，具体看代码吧

至此可以编译下载，并且引导程序了，可能是U-BOOT，也可能是用户程序。

![20171229160900732][]

[20171229154156061]: /images/20220602/38a1d831c0bd44909147d0829f0415c6.png
[20171229154951762]: /images/20220602/6fc26f4241ab45f9b2e737aaf66d8beb.png
[20171229160900732]: /images/20220602/0d8afff039d3428fa34df8dca69d520d.png