nandflash啓動理解

有很多同學在移植u-boot時，都會對s3c2440從Nandflash啓動的過程非常迷惑。這裏發這個帖子給大家介紹一下它的啓動流程。

   大部分ARM9的CPU內部都集成有一個SRAM，SRAM是英文Static RAM的縮寫，它是一種具有靜止存取功能的內存，不需要刷新電路即能保存它內部存儲的數據。這樣他不需要初始化就能夠直接使用。這與我們在外部擴展的大容量的SDRAM是不一樣的，外部大容量的SDRAM是需要初始化後才能使用的，這點大家務必要搞清楚。這點在我做過移植的處理器：s3c2410(arm920t),s3c2440(arm920t),at91rm9200(arm920t),at91sam9260(arm926t)上都是這樣的。在s3c2440這顆CPU上這個SRAM大小爲4KB,datasheet裏把它叫做Stepping Stone,江湖人稱“起步石”。

    Nandflash和Norflash是不同的：Norflash像內存一樣是直接掛在系統總線上的，這樣有足夠多的地址線使得CPU能夠尋址到每一個存儲單元上去，這也意味着CPU能夠直接通過總線訪問Norflash上存儲的內容，同時他還支持XIP(即片上執行，不用將代碼搬到內存中，直接在Norflash上就能運行)。 而Nandflash它並不是直接掛載系統總線上，而是通過Nandflash控制器(這個一般集成在CPU內部)來完成讀寫操作的。如果我們把Norflash的那種尋址方式叫直接尋址的話(不是彙編裏的那個直接尋址，這裏指CPU能夠直接通過地址線訪問存儲器的存儲單元)，那麼這裏的Nandflash就是間接尋址(這裏需要Nandflash控制器來尋址)。所以我們在使用Nandflash之前，一定要初始化Nandflash控制器。

   理解上面的這點後，就不難理解，爲什麼系統能夠從Norflash直接啓動，而不能直接從Nandflash啓動。這是因爲，ARM在CPU復位時，CPU默認會到0x0000 0000地址處去取指令，而如果我們是從Norflash啓動的話(一般Norflash會掛到Bank0,nGCS0上)，s3c2440 CPU就會把Norflash的空間掛接到0x0000 0000這段內存空間上。這時CPU就能夠直接從Norflash上取指令運行，啓動了。而如果是Nandflash， 因爲Nandflash他不能直接掛到系統總線上，並且他的讀寫，擦除操作必須依賴Nandflash控制器，這也就意味着Nandflash的存儲空間永遠不能映射到0x0000 0000這個地址上去。另外，Nandflash的讀寫操作也不是這樣直接尋址的，有興趣的同學可以自己看看Nandlfash的datasheet，寫一個RAW的Nandflash 擦除，讀寫操作程序就明白了。我就寫過這麼一個程序，對理解Nandflash究竟是怎麼操作的非常有幫助。

   而如果這些CPU要從Nandflash上啓動，那該怎麼辦呢？這就要用到我之前提到的CPU的內部SRAM了。

   在S3C2440的datasheet裏有提到，如果我們配置從Nandflash啓動的話，那麼CPU會自動將內部SRAM的地址映射到0x0000 0000這個地址空間上了，而如果不是從Nandflash啓動，那麼掛載Bank0(nGCS0)上的設備就會被映射到0x0000 0000地址空間上，如我們之前提到的Norflash。如下圖所示：



   簡而言之就是：如果從Nandflash啓動，那麼CPU內部SRAM被映射到0x0000 0000地址空間上，這時Norflash就不可用了。而如果是從Norflash啓動的話，那麼Norflash被映射到0x0000 0000地址空間上。我們之前提到ARM CPU在復位時，會默認到0x0000 0000地址上取指令。這樣也就是如果從Nandflash啓動的話，那麼CPU默認會從內部SRAM中取第一條指令；而如果從Norflash啓動的話，那麼CPU默認從Norflash中取第一條指令。

  那如果從SRAM啓動的話，那麼SRAM中的指令(也就是代碼)從哪裏來的呢？在s3c2440處理器(arm920t和arm926t的核應該都是這樣的，另外我看S3C6410也是如此)上電時，CPU會自動將Nandflash的前4K代碼(或叫指令)拷貝到內部SRAM中，這是由CPU自動完成的，不需要我們干預。這也就意味着，SRAM中的內容就是我們Nandflash上前4K的代碼了。

  這樣，如果是在我們的bootloader如u-boot中就要確保，我們編譯出來的前4K代碼完成以下功能：
1， 初始化CPU，外部SDRAM，Nandflash控制器等基本功能；
2， 將Nandflash上剩餘的u-boot代碼拷貝到外部的SDRAM中
3， 調到外部的SDRAM中來運行u-boot代碼。

   這樣，U-boot就啓動了。