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X-007-UBOOT-DDR的初始化(Bubblegum-96平台)

作者：wowo 发布于：2016-7-21 22:47 分类：X Project

1. 前言

到目前为止，“X Project”在Bubblegum-96平台上的代码，都是运行在SRAM中。由于SRAM的size很小（最多也就96KB），如果要做更多的事情，就必须把DDR跑起来。不过，关于Bubblegum-96平台的DDR driver，我和codingbelief同学折腾了很久，试图找出一个最佳的方法，给大家呈现出DDR driver的开发方法和开发步骤。最终，受限于“资源”的短缺，还是失败了。

根据Bubblegum-96公开的资料，只知道它包含了一个2GB的、单bank的LPDDR，除此之外，找不到任何技术有关的细节，如LPDDR的datasheet、S900 DDR controller的说明、DDR时钟的配置等等。没有这些东西，我们根本无法完成DDR的配置，更不用说以此介绍、分析DDR driver了。

但是，虽然困难重重，“X Project”还是要进行下去，既然常规方法走不通，我们就采用一些非常规的手段，无论如何，还是能把DDR成功的初始化起来的。由于是非常规手段，当然就无法开源，也无法给大家讲解了。

因此，本文关于DDR的技术细节不多，主要目的是结合DDR的初始化，进一步介绍嵌入式linux开发的基本过程，包括如下知识点：

嵌入式Linux的启动过程。

u-boot SPL的使用场景。

u-boot启动过程中DDR初始化的流程。

2. Bubblegum-96的启动过程

由于RAM资源的短缺，嵌入式系统的启动过程是相当繁琐的，以Bubblegum-96为例：

CPU启动时，只有96KB的SRAM可用。

CPU启动时，ROM code只会从外部存储介质中（NAND、MMC、SD等）拷贝并执行2KB的代码。

首先与上面两个条件，Bubblegum-96的启动代码必须具备如下的特点。

1）软件从外部存储介质加载并执行的时候

a）第一个被执行的image，必须小于2KB（我们暂时称它为SPL，Secondary Program Loader）。

b）SPL在有限的size中，必须完成两个事情：初始化DDR；将后续的启动代码（如u-boot）从存储介质中copy到DDR中执行。

c）u-boot在DDR中运行（不再受限于系统资源），进行必要的初始化之后，将linux kernel copy到DDR中并执行。

d）linux kernel执行，并加载rootfs。

2）固件更新的时候（这里提供一种方案，将借助Android的fastboot，不唯一）

a）第一个被执行的image（SPL），必须小于SRAM的size（根据经验，Bubblegum-96平台，要小于70KB）。

b）通过ROM code的DFU程序，将SPL上传到SRAM并执行。

c）SPL初始化DDR，并将控制权重新交给ROM code的DFU程序。

d）通过ROM code的DFU程序，将u-boot（size不再受限）上传到DDR并执行。

e）u-boot中启动fastboot服务，通过fastboot协议，更新固件。

本文将基于“X Project”前面的成果，介绍通过将SPL上传到SRAM并执行、初始化DDR，然后再把u-boot上传到DDR并执行的过程。

3. 初始化过程介绍

3.1 编写DDR driver，正确初始化DDR

由于非技术的原因，这里无法多说，感兴趣的同学，可以在资料充足的情况下，在自己的板子上尝试。最终的结果，就是导出一个类似于xxx_ddr_init()的接口，该接口会被SPL调用。

3.2 在SPL的初始化代码中，调用DDR的init接口，初始化DDR，然后将控制权交回给ROM code

基于“X-003-UBOOT-基于Bubblegum-96平台的u-boot移植说明”的成果，我们已经可以在SPL的board_init_f接口中点亮一盏LED灯，现在要做的，就是调用DDR的初始化接口，如下：

/* https://github.com/wowotechX/u-boot/blob/3e92a371cf72d47d95d0e31015eb685252901793/board/actions/bubblegum/board.c */

void board_init_f(ulong bootflag)
{
    bubblegum_early_debug(1);

#ifdef HAS_DDR_SOURCE_CODE
    s900_ddr_init();
#endif

    reboot_to_adfu();
}

注1：这里之所以要加一个宏定义，是因为源代码中没有DDR的source code，避免编译错误而已。

DDR初始化完成后，需要把控制权交回给ROM code的DFU程序，这可要费一番心思，如下：

static void reboot_to_adfu(void)
{
    void (*call_adfu)(void);

    //call_adfu = (void (*)(void))0xffff5a00;
    call_adfu = (void (*)(void))0xffff0400;

    call_adfu();
    while (1);
}

我这里用了一个比较笨的方法，直接跳转到S900 ROM code的起始地址了，大家可以根据自己平台的实际情况，自行处理。

以上SPL并没有source code提供，我把编译出来的bin文件共享出来了，可参考：

https://github.com/wowotechX/tools/blob/73599ea17b517114bbf907ec002d6a3e6b475402/actions/splboot.bin

3.3 修改u-boot的代码，完善dram_init接口，告诉u-boot当前DDR的size

该过程可基于“X Project”当前的u-boot代码：https://github.com/wowotechX/u-boot。主要改动如下：

int dram_init(void)
{
    printf("dram_init\n");

    bubblegum_early_debug(11);

    /* no need do dram init in here, we have done it in SPL */

    gd->ram_size = 2 * 1024 * 1024 * 1024;    /* 2GB, TODO */

    printf("dram_init OK\n");
    return 0;
}

由于SPL已经完成了DDR初始化，这里什么事情都不需要做，只要通过gd->ram_size告知u-boot DDR的size（这里是2GB）即可。当然，这里的赋值有点粗暴，后续再完善吧。

3.4 修改u-boot的配置项，将u-boot编译到DDR中，从DDR执行

改动如下：

/* https://github.com/wowotechX/u-boot/commit/3e92a371cf72d47d95d0e31015eb685252901793?diff=unified */

-#define CONFIG_SYS_TEXT_BASE CONFIG_SPL_TEXT_BASE
-#define CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR CONFIG_SPL_STACK
+#define CONFIG_SYS_TEXT_BASE 0x11000000
+#define CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR (CONFIG_SYS_SDRAM_BASE + 0x7ff00)

/* Some commands use this as the default load address, TODO */
-#define CONFIG_SYS_LOAD_ADDR (CONFIG_SYS_SDRAM_BASE)
+#define CONFIG_SYS_LOAD_ADDR (CONFIG_SYS_SDRAM_BASE + 0x7ffc0)

S900 DDR的地址映射是从0x0开始的，我们随便找一个地址（这里是0x11000000）。编译生成新的bin文件后，进行简单的测试，具体如下。

以上可参考如下patch：

https://github.com/wowotechX/u-boot/commit/3e92a371cf72d47d95d0e31015eb685252901793

https://github.com/wowotechX/tools/commit/73599ea17b517114bbf907ec002d6a3e6b475402

4. 测试

在build目录编译完成后，按照如下的步骤执行：

1）按住Bubblegum-96的ADFU键，使板子进入DFU模式

2）按住Bubblegum-96的ADFU键不松开，将splboot.bin（就是我们的SPL image）上传到SRAM并执行

sudo ../tools/dfu/dfu bubblegum 0xe406b200 ../tools/actions/splboot.bin 1

3）执行完毕后，会重新进入DFU模式，进入后，可以松开ADFU按键。

4）将u-boot上传到DDR并执行（注意上传位置和CONFIG_SYS_TEXT_BASE 一致）

sudo ../tools/dfu/dfu bubblegum 0x11000000 out/u-boot/u-boot-dtb.bin 1

5）检查串口打印，执行成功。

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标签: SDRAM u-boot spl ddr

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