重读 《节妇吟》
节妇吟
【唐】张籍
君知妾有夫，赠妾双明珠；
感君缠绵意，系在红罗襦。
妾家高楼连苑起，良人执戟明光里。
知君用心如日月，事夫誓拟同生死。
还君明珠双泪垂，恨不相逢未嫁时！
今天重读这首诗，心里又有别样的感觉，最近发生了很多事，自己也需要静下来
淡泊以明志，宁静而致远。
星期三, 二月 27, 2008
星期日, 二月 17, 2008
一种在U-BOOT中嵌入千兆网络功能的方法【转】
摘 要：U-BOOT是一种开放源码的、用于多种嵌入式微处理器的引导加载程序，目前U-BOOT仅支持10M/100M网络功能。本文介绍了一种让U- BOOT支持千兆网络功能的方法及所需的硬件平台结构，重点介绍了此千兆网络驱动程序的结构及设计方法，并给出了驱动程序在U-BOOT中的移植过程。该 设计可以使U-BOOT功能更加强大，使用更加方便，同时也能使嵌入式系统网络接口设计更加灵活。
关键词： U-BOOT；千兆网；AX88180；驱动
引言
U-BOOT是德国DENX小组开发的用于多种嵌入式微处理器的引导加载程序，它是系统上电后运行的第一段程序代码，用于初始化目标板 硬件，为嵌入式操作系统提供目标板硬件配置信息，并装载、引导和运行嵌入式操作系统等。U-BOOT支持网络功能，在下载操作系统内核和大的文件系统时， 比其它不支持网络的引导加载程序速度更快、更方便。目前U-BOOT仅支持10M/100M的网络功能，随着科学技术发展，千兆网络功能必将大量应用在嵌 入式系统中。本文介绍了一种让U-BOOT支持千兆网络功能的方法，可以使U-BOOT功能更加强大，使用更加方便。
U-BOOT简介
U-Boot的全称是Universal Boot Loader，它遵循GPL条款的开放源码项目，支持多种处理器，如ARM、PowerPC、MIPS等，也支持Linux、VxWorks、QNX、RTEMS、ARTOS、LynxOS等嵌入式操作系统。
U- BOOT包含两种不同的工作模式：启动加载模式和下载模式。启动加载模式也称为自主模式，即U-BOOT从目标机上的某个固态存储设备上将操作系统加载到 RAM 中运行，这种模式是U-BOOT的正常工作模式。下载模式就是在开发或生产过程中，U-BOOT通过网络连接等通信手段从主机下载操作系统内核和文件系统 等到目标机的 RAM 中，然后再写到目标机上的FLASH 类固态存储设备中。U-BOOT允许用户在这两种工作模式间进行切换，系统启动时会延时等待一段时间，如果这时用户没有按键，U-Boot就默认进入启动 加载模式。
U-BOOT代码采用一种高度模块化的编程方式，可以很方便地在不同的硬件平台上进行移植。U-BOOT下包含多个目录，如图1所示。 其中BOARD目录下存放了所有其支持的目标板子目录，比如BOARD/SMDK2440/就是本文将要用到的目标板；COMMON目录是与体系结构无关 的文件，实现各种命令的C文件；CPU目录存放了其支持的CPU类型, 比如arm920t、mips、mpc8260和nios等，每个特定的子目录中都包括cpu.c和interrupt.c、start.S； DRIVERS目录存放了各种外设接口的驱动程序，其中就包含本文用到的千兆网络的驱动程序；FS目录存放了一些文件系统，U-BOOT现在支持 cramfs、fat、fdos、jffs2和registerfs；net目录存放的是与网络有关的代码，BOOTP协议、TFTP协议、RARP协议 和NFS文件系统的实现；INCLUDE目录存放了一些相关头文件，还有对各种硬件平台支持的汇编文件、系统的配置文件和对文件系统支持的文件。
图1? U-BOOT目录
硬件平台
本文使用的硬件平台是基于S3C2440A的开发板和基于非PCI千兆以太网控制芯片AX88180的嵌入式网卡，如图2所示。 S3C2440A是ARM920T 核的16/32 位RISC嵌入式微处理器，运行频率高达500MHz，开发板上有64M NAND闪存、64M SDRAM；网卡由MAC芯片AX88180、PHY芯片88E1111、RJ45等电路组成；S3C2440A目标板与网卡之间采用目标板32位扩展总 线相连接，在产品设计时也可以将这两部分设计在同一块板上。
驱动程序
在U-BOOT中嵌入千兆网络功能需要设计千兆网卡驱动程序，并在U-BOOT中进行移植，在相应的硬件平台上实现通过千兆网口下 载等功能。网卡驱动程序主要由初始化程序eth_init(bd_t*bd)、关闭网络设备程序eth_halt(void)、发送数据包程序 eth_send(volatilevoid* packet，intlength)、接收数据包程序inteth_rx(void)等组成。初始化程序的工作主要是配置和初始化硬件，在初始化程序里可 以完成对网络控制芯片AX88180和PHY芯片的配置，比如将接口设置为1000Mbps、全双工模式等。数据发送就是将上层协议打包好的数据放在发送 数据缓冲区，然后由网卡发送到网络上；数据接收就是在网卡接收到网络传来的数据包产生中断后，从缓冲区将数据取出交给上层协议程序进行解包处理。中断服务 程序处理网卡发送数据包后、接收到数据包后产生的中断以及PHY产生的中断等。
图2 硬件平台结构框图
网卡初始化程序如下：
int eth_init (bd_t * bd)
{
...
memset (&axlocal, 0, sizeof(AX88180_PRIVATE));
RESET_MAC;
DISABLE_INTERRUPT;
WRITE_MACREG(CMD, WAKEMOD);
tmp16 = bd->bi_enetaddr[1];
macid0_val = (tmp16 << 8) | bd->bi_enetaddr[0];
tmp16 = bd->bi_enetaddr[3];
macid1_val = (tmp16 << 8) | bd->bi_enetaddr[2];
tmp16 = bd->bi_enetaddr[5];
macid2_val = (tmp16 << 8) | bd->bi_enetaddr[4];
WRITE_MACREG(MACID0, macid0_val);
WRITE_MACREG(MACID1, macid1_val);
WRITE_MACREG(MACID2, macid2_val);
ax88180_PHY_initial();
ax88180_meida_config();
WRITE_MACREG(RXFILTER, DEFAULT_RXFILTER);
INIT_TXRX_VARIABLES;
READ_MACREG(ISR, tmp_regval);
PRINTK(INIT_MSG, "ax88180: The interrupt status = 0x%08lx\n", tmp_regval);
if (tmp_regval)?WRITE_MACREG(ISR, tmp_regval);
WRITE_MACREG(CMD, RXEN | TXEN | WAKEMOD);
return 0;}
驱动移植
驱动移植是在基于S3C2440A硬件平台的U-BOOT中添加驱动程序代码和相关配置，具体如下：
1. 在drivers/目录中添加网口设备驱动程序ax88180.c和ax88180.h。
2. 在lib_arm/board.c中相应位置(参考CS8900)添加如下代码：
#ifdef CONFIG_DRIVER_AX88180
extern void ax88180_get_ enetaddr (uchar * addr);
#endif
#ifdef CONFIG_DRIVER_AX88180
ax88180_get_enetaddr (gd->bd->bi_enetaddr);
#endif
3. 在include/configs/smdk2440.h中相应位置(参考CS8900)添加如下代码：
#define CONFIG_DRIVER_AX88180?1
#define AX88180_BASE???0x08000000
4. 最后在drivers/Makefile中加入ax88180.o，重新编译生成U-BOOT即可。
结语
U-BOOT广泛应用在嵌入式系统中，本文阐述的方法可以使U-BOOT功能更强大、使用更方便，文中介绍的硬件平台给嵌入式系统千兆 网络功能的设计提供了一定的指导。本设计虽然基于S3C2440A平台，对其它类似的系统也有很好的借鉴作用，本文介绍的方法已经在产品中得到应用，效果 良好。 ■
参考文献
1． 钱峰. U-Boot在S3C44B0上的移植[J].微计算机信息.2006年第9-2期:P119-121
2． 聂强，孙贺. linux_mig_ release.pdf. http://www.hhcn.com/chinese/files
3． Allan Chou. ax88180.c.ASIX Electronics Corporation.2006
U-Boot中SMDK2410的NAND Flash驱动。
本来不应该先写这个的，呵呵，但是我这个人记忆力很差，说不定过几天我就忘了移植过程中的代码是哪里弄来的了。
首先庆祝一下，我学生生涯所有的考试都结束了，哈哈哈。不过希望不要补考……听说我们的研究生教学院长赵学增老师的课很变态，120个抓50个……上帝保佑我啊。 开始吧。标准的SMDK2410板不支持NAND Flash，启动的时候是这样的： U-Boot 1.1.2 (May 28 2006 - 08:20:50)U-Boot code: 33F80000 -> 33F99A14 BSS: -> 33F9DB0C
RAM Configuration:
Bank #0: 30000000 64 MB
Flash: 1 MB
*** Warning - bad CRC, using default environmentIn: serial
Out: serial
Err: serial 有NAND支持的多一行（NAND 64MB）： U-Boot 1.1.2 (May 28 2006 - 08:36:42)U-Boot code: 33F80000 -> 33F99A14 BSS: -> 33F9DB0C
RAM Configuration:
Bank #0: 30000000 64 MB
Flash: 1 MB
NAND: 64 MB
*** Warning - bad CRC, using default environmentIn: serial
Out: serial
Err: serial 怎么实现这种支持呢？U-Boot真是功能强大的Bootloader，在/inclued/configs/smdk2410.h中有这么一段 /***********************************************************
* Command definition
***********************************************************/
#define CONFIG_COMMANDS \
(CONFIG_CMD_DFL | \
CFG_CMD_CACHE | \
CFG_CMD_NAND | \
/*CFG_CMD_EEPROM |*/ \
/*CFG_CMD_I2C |*/ \
/*CFG_CMD_USB |*/ \
CFG_CMD_REGINFO | \
CFG_CMD_DATE | \
CFG_CMD_ELF)/* this must be included AFTER the definition of CONFIG_COMMANDS (if any) */ 需 要说明一下CONFIG_CMD_DFL，定义的是默认指令，包括bdinfo、bootd、coninfo、saveenv、flinfo、 erase、protect、iminfo、imls、itest、loadb、loads、md、mm、nm、mw、cp、cmp、crc、base、 loop、loopw、mtest、sleep、bootp、tftpboot、rarpboot、run等常用指令，这些指令我以后会结合使用做适当的 说明。关于指令的宏定义说明可以看看U-Boot的README里面的Monitor Functions。这就是对编译成功后的U-Boot支持的命令的定义，SMDK2410默认的smdk2401.h中，红色字部分是注释掉的。但是要 支持NAND Flash远没有去掉一个注释这么简单。 我们可以试试单纯把这个注释去掉是什么结果，老步骤： make distcleanmake smdk2410_configmake……一堆编译信息飘过…… 出 错了，位置指向cmd_nand.c这个文件，好几处错误。原因是SMDK2410的配置里根本就没有对NAND Flash支持的宏定义和函数。怎么办？自己写么？好在U-Boot里有另外一个可以让我们借鉴的配置VCMA9。在Source Navigator里搜索一下vcma，看看vcma9.h和vcma9.c，可以从中摘取出一段宏定义和一些函数声明。网上有人的做法是将其放在 smdk2410.h和smdk2410.c中，但是白痴的cross-2.95.3和cross-3.2都不能认到cmd_nand.c中已经在 smdk2410.h和smdk2410.c中定义的宏所指的函数，就算是加上extern的也不行。也许你没有看懂刚才这句话，解释一下，例如 cmd_nand.c中有这样一段 if(ale_wait)
NAND_WAIT_READY(nand); /* do the worst case 25us wait */
else
udelay(10); 其中NAND_WAIT_READY(nand)，在smdk2410.h中定义为 #define NAND_WAIT_READY(nand) NF_WaitRB() 而NF_WaitRB()在smdk2410.c中定义为 static inline void NF_WaitRB(void)
{
S3C2410_NAND * const nand = S3C2410_GetBase_NAND(); while (!(nand->NFSTAT & (1<<0)));
} 这个编译器死活说NF_WaitRB()未定义，就算是我在cmd_nand.c中加上这样一句也不起作用 extern void NF_WaitRB(void) 也许是我C学的不好，搞不清楚多个文件共同编译的时候static inline的引用关系，不管它，我把这些宏中定义的函数的申明放在了cmd_nand.c中，为了不太无耻，我在前面加上了针对SMDK2410的选择性编译。（请注意，下面这些代码拷贝到cmd_nand.c中的适当位置，cmd_nand.c中有许多选择性编译的宏，注意放的位置，不要被忽略掉了） /*-----------------------------------------------------------------------
* NAND flash basic functions
* Added by Lu Xianzi 2006.5.27
* Copied from board/mpl/vcma9/vcma9.h & vcma9.c
*/#if (CONFIG_SMDK2410)#include <s3c2410.h>
typedef enum {
NFCE_LOW,
NFCE_HIGH
} NFCE_STATE;static inline void NF_Conf(u16 conf)
{
S3C2410_NAND * const nand = S3C2410_GetBase_NAND(); nand->NFCONF = conf;
}static inline void NF_Cmd(u8 cmd)
{
S3C2410_NAND * const nand = S3C2410_GetBase_NAND(); nand->NFCMD = cmd;
}static inline void NF_CmdW(u8 cmd)
{
NF_Cmd(cmd);
udelay(1);
}static inline void NF_Addr(u8 addr)
{
S3C2410_NAND * const nand = S3C2410_GetBase_NAND(); nand->NFADDR = addr;
}static inline void NF_SetCE(NFCE_STATE s)
{
S3C2410_NAND * const nand = S3C2410_GetBase_NAND(); switch (s) {
case NFCE_LOW:
nand->NFCONF &= ~(1<<11);
break; case NFCE_HIGH:
nand->NFCONF |= (1<<11);
break;
}
}static inline void NF_WaitRB(void)
{
S3C2410_NAND * const nand = S3C2410_GetBase_NAND(); while (!(nand->NFSTAT & (1<<0)));
}static inline void NF_Write(u8 data)
{
S3C2410_NAND * const nand = S3C2410_GetBase_NAND(); nand->NFDATA = data;
}static inline u8 NF_Read(void)
{
S3C2410_NAND * const nand = S3C2410_GetBase_NAND(); return(nand->NFDATA);
}static inline void NF_Init_ECC(void)
{
S3C2410_NAND * const nand = S3C2410_GetBase_NAND(); nand->NFCONF |= (1<<12);
}static inline u32 NF_Read_ECC(void)
{
S3C2410_NAND * const nand = S3C2410_GetBase_NAND(); return(nand->NFECC);
}extern ulong nand_probe(ulong physadr);static inline void NF_Reset(void)
{
int i; NF_SetCE(NFCE_LOW);
NF_Cmd(0xFF); /* reset command */
for(i = 0; i < 10; i++); /* tWB = 100ns. */
NF_WaitRB(); /* wait 200~500us; */
NF_SetCE(NFCE_HIGH);
}static inline void NF_Init(void)
{
#if 0 /* a little bit too optimistic */
#define TACLS 0
#define TWRPH0 3
#define TWRPH1 0
#else
#define TACLS 0
#define TWRPH0 4
#define TWRPH1 2
#endif NF_Conf((1<<15)|(0<<14)|(0<<13)|(1<<12)|(1<<11)|(TACLS<<8)|(TWRPH0<<4)|(TWRPH1<<0));
/*nand->NFCONF = (1<<15)|(1<<14)|(1<<13)|(1<<12)|(1<<11)|(TACLS<<8)|(TWRPH0<<4)|(TWRPH1<<0); */
/* 1 1 1 1, 1 xxx, r xxx, r xxx */
/* En 512B 4step ECCR nFCE=H tACLS tWRPH0 tWRPH1 */ NF_Reset();
}void nand_init(void)
{
S3C2410_NAND * const nand = S3C2410_GetBase_NAND(); NF_Init();
#ifdef DEBUG
printf("NAND flash probing at 0x%.8lX\n", (ulong)nand);
#endif
printf ("%4lu MB\n", nand_probe((ulong)nand) >> 20);
}#endif /* (CONFIG_SMDK2410) */ 然后把下面这些宏定义放在smdk2410.h中 /*-----------------------------------------------------------------------
* NAND flash settings
* Added by Lu Xianzi 2006.5.27
* Copied from include/conifgs/vcma9.h
*/
#if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NAND)#define CFG_MAX_NAND_DEVICE 1 /* Max number of NAND devices */
#define SECTORSIZE 512#define ADDR_COLUMN 1
#define ADDR_PAGE 2
#define ADDR_COLUMN_PAGE 3#define NAND_ChipID_UNKNOWN 0x00
#define NAND_MAX_FLOORS 1
#define NAND_MAX_CHIPS 1#define NAND_WAIT_READY(nand) NF_WaitRB()#define NAND_DISABLE_CE(nand) NF_SetCE(NFCE_HIGH)
#define NAND_ENABLE_CE(nand) NF_SetCE(NFCE_LOW)
#define WRITE_NAND_COMMAND(d, adr) NF_Cmd(d)
#define WRITE_NAND_COMMANDW(d, adr) NF_CmdW(d)
#define WRITE_NAND_ADDRESS(d, adr) NF_Addr(d)
#define WRITE_NAND(d, adr) NF_Write(d)
#define READ_NAND(adr) NF_Read()
/* the following functions are NOP's because S3C24X0 handles this in hardware */
#define NAND_CTL_CLRALE(nandptr)
#define NAND_CTL_SETALE(nandptr)
#define NAND_CTL_CLRCLE(nandptr)
#define NAND_CTL_SETCLE(nandptr)/* #define CONFIG_MTD_NAND_VERIFY_WRITE 1 *//* This definition above is commented by Lu Xianzi. 2006.05.28
Because there's no definition of a macro called __mem_pci,
there will be a link error.
*/
#define CONFIG_MTD_NAND_ECC_JFFS2 1#endif /* CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NAND */ 注 意这段宏定义中与vcma9.h中不同的是我标记红色的部分，网上的一些移植说明没有解决这个问题，导致最后的链接无法通过。事实上，我这样做取消了 cmd_nand.c中对NAND Flash的写校验和ECC校验。__mem_pci是一个什么东西我也不知道，在U-Boot目录下搜索包含“__mem_pci”字串的文件也没有找 到，除了使用它的/include/asm/io.h。顺便说一下，这个麻烦是从cmd_nand.c中的nand_write_page函数中 readb(nand->IO_ADDR)这个宏开始的，你可以用Source Navigator查找一下引用，最后就指向没有__mem_pci宏的这个问题。希望有高手看到这篇文章，并给我指出解决的办法，呵呵。
做完这些修改，就再来一次老步骤 make distcleanmake smdk2410_configmake……………… 生 成了U-Boot.bin。NAND Flash的驱动到此完成，好不好使呢？试试看。上次我们已经在板子里烧写进了U-Boot，是一个可以支持串口传输的U-Boot，要是现在还用 sjf2410往里烧U-Boot.bin就太冤大头了。可以利用串口进行传输，操作步骤如下：使用超级终端，建立一个连接：文件〉新建连接；名称随便，图表随便，确定；连接时使用选择你的开发板所接的COM口；端口设置中，每秒位数选115200，数据位选8，奇偶校验选无，停止位选1，数据流控制选“无”。打开开发板的电源，出现以下提示： U-Boot 1.1.2 (May 28 2006 - 08:20:50)U-Boot code: 33F80000 -> 33F99A14 BSS: -> 33F9DB0C
RAM Configuration:
Bank #0: 30000000 64 MB
Flash: 1 MB
*** Warning - bad CRC, using default environmentIn: serial
Out: serial
Err: serialLXZROB # loadb ## Ready for binary (kermit) download to 0x33000000 at 115200 bps... loadb 这个指令以kermit协议从串口下载二进制文件到开发板的内存中，默认下载到0x33000000。当然你可以改在别的地址，例如：loadb 30000000就是下载到0x30000000。这时候选择超级终端菜单上：传送〉发送文件，文件名选择编译好的U-Boot.bin，协议选择 Kermit，点发送。可以看到发送进度。发送结束出现提示： ## Total Size = 0x00019a14 = 104980 Bytes
## Start Addr = 0x33000000 这时可以测试新的修改好不好使： LXZROB # go 33000000
## Starting application at 0x33000000 ...
U-Boot 1.1.2 (May 28 2006 - 08:36:42)U-Boot code: 33F80000 -> 33F99A14 BSS: -> 33F9DB0C
RAM Configuration:
Bank #0: 30000000 64 MB
Flash: 1 MB
NAND: 64 MB
*** Warning - bad CRC, using default environmentIn: serial
Out: serial
Err: serial
LXZROB # go 指令可以直接执行内存地址上的程序，例如刚才下载到0x33000000的新的支持NAND的U-Boot，可以看到出现了“NAND: 64MB”这一项。输入help，你会看到比刚才的U-Boot多了一组指令nand，输入help nand，可以看到更加细节的指令： LXZROB # help nand
nand info - show available NAND devices
nand device [dev] - show or set current device
nand read[.jffs2[s]] addr off size
nand write[.jffs2] addr off size - read/write `size' bytes starting
at offset `off' to/from memory address `addr'
nand erase [clean] [off size] - erase `size' bytes from
offset `off' (entire device if not specified)
nand bad - show bad blocks
nand read.oob addr off size - read out-of-band data
nand write.oob addr off size - read out-of-band data 输入nand info，可以看到： LXZROB # nand infoDevice 0: Samsung unknown 64Mb at 0x4e000000 (64 MB, 16 kB sector) 说明我们的驱动成功了。也可以试试其他指令。 但是现在在NOR Flash中的U-boot还是不支持NAND的，需要重新烧写。U-Boot支持自己烧写自己。先看看NOR Flash的情况： LXZROB # flinfoBank # 1: AMD: 1x Amd29LV800BB (8Mbit)
Size: 1 MB in 19 Sectors
Sector Start Addresses:
00000000 (RO) 00004000 (RO) 00006000 (RO) 00008000 (RO) 00010000 (RO)
00020000 00030000 00040000 00050000 00060000
00070000 00080000 00090000 000A0000 000B0000
000C0000 000D0000 000E0000 000F0000 (RO) 一共有19个sector，其中前5个总计128kb的sector有U-Boot程序，是写保护的。要烧写首先要去掉写保护： LXZROB # protect off 0 1ffff
Un-Protected 5 sectors
LXZROB # flinfoBank # 1: AMD: 1x Amd29LV800BB (8Mbit)
Size: 1 MB in 19 Sectors
Sector Start Addresses:
00000000 00004000 00006000 00008000 00010000
00020000 00030000 00040000 00050000 00060000
00070000 00080000 00090000 000A0000 000B0000
000C0000 000D0000 000E0000 000F0000 (RO) 可以看到写保护已经去掉，擦除： LXZROB # erase 0 1ffff
Erasing sector 0 ... ok.
Erasing sector 1 ... ok.
Erasing sector 2 ... ok.
Erasing sector 3 ... ok.
Erasing sector 4 ... ok.
Erased 5 sectors 然后烧写： LXZROB # cp.b 33000000 0 19a14
Copy to Flash... done cp.b 是用来拷贝内存信息的，其格式为cp [.b, .w, .l] source target count，输入这样的指令是因为刚才把程序下载到了0x33000000，NOR Flash的起始地址是0x0，下载的程序长度为0x19a14。重启开发板，U-Boot的烧写就完成了。
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