S3C2440从NAND Flash启动和NOR FLASH启动的问题

1.为什么NAND FLASH不能直接运行程序

NAND FLASH本身是连接到了控制器上而不是系统总线上。CPU运行机制为：CPU启动后是要取指令执行的，如果是SROM、NOR FLASH 等之类的，CPU 通过地址线发个地址就可以取得指令并执行，NAND FLASH不行，因为NAND FLASH 是管脚复用，它有自己的一套时序，这样CPU无法取得可以执行的代码，也就不能初始化系统了。

NAND FLASH是顺序存取设备，不能够被随机访问，程序就不能够分支或跳转，这样你如何去设计程序。

U-BOOT 支持ARM、 PowerPC等多种架构的处理器，也支持Linux、NetBSD和VxWorks等多种操作系统，主要用来开发嵌入式系统初始化代码 bootloader。bootloader是芯片复位后进入操作系统之前执行的一段代码，完成由硬件启动到操作系统启动的过渡，为运行操作系统提供基本的运行环境，如初始化CPU、堆栈、初始化存储器系统等，其功能类似于PC机的BIOS。

2.为什么s3c2440可以从NAND FLASH启动

椐了解 NOR FLASH 是容量小，速度快，稳定性好，适合做程序存储器。

NAND FLASH 总容量大，适合做数据存储器是不能从NAND FLASH启动的，NAND FLASH是的读写时序是不能直接有ARM硬件产生的，要读写NAND FLASH是要通过程序来实现的，很明显能看出来的就是NAND FLASH只有8个数据、地址复用的数据地址接口。2410/2440可以直接从NAND FLASH启动的，因为它把NAND前面的4K映射到了RAM的空间

2.1 Flash种类

NOR FLASH地址线和数据线分开，来了地址和控制信号，数据就出来。

NAND Flash地址线和数据线在一起，需要用程序来控制，才能出数据。

通俗的说，就是光给地址不行，要先命令，再给地址，才能读到NAND的数据。而且都是在一个总线完成的。

结论是：ARM无法从NAND直接启动。除非装载完程序，才能使用NAND Flash.

装载程序只能从mask rom 或者Nor flash。

三星的2410可以从NAND FLASH启动程序,它会把第一块的前4KB复制到内部SRAM中然后从SRAM执行,也就是说,你需要编写一个长度小于4K的引导程序,作用是将主程序拷贝到SDRAM中运行(NAND FLASH地址不是线性的,程序不能直接运行,必须拷贝到线性RAM中)

3.NAND启动和NOR启动:

需要检测硬件启动方式，启动方式是由硬件OM0管脚决定的，软件无法检测硬件电平状态，但可以根据CPU的启动特性来检测。

3.1 NAND启动：

如果配置为NAND FLASH启动（启动模式选择开关拔到nand端，此时OM0管脚拉低）S3C2440的NAND控制器会自动把NAND FLASH中的前4K代码数据搬到内部SRAM中(地址为0x40000000),同时还把这块SRAM地址映射到了0x00000000地址。CPU从0x00000000位置开始运行程序。【从NAND FLASH启动CPU时，CPU会通过内部的硬件将NAND FLASH开始的4KB数据复制到称为“Steppingstone”的4KB的内部RAM中（起始地址为0），然后跳到地址0开始执行】

3.2 NOR启动：

如果配置为NOR FLASH启动（启动模式选择开关拔到nor端，此时OM0管脚拉高），0x00000000就是NOR FLASH实际的起始地址，NOR FLASH中的程序就从这里开始运行，不涉及到数据拷贝和地址映射。

3.3 总结：

NAND启动时,地址0x00000000为内部SRAM映射的地址；

NOR启动时，地址0x00000000为NOR FLASH的实际起始地址。向NOR FLASH中写数据需要特定的命令时序，而向内存中写数据可以直接向内存地址赋值。

对于S3C2440处理器 M[1:0]选择01 或 10时：norflash基地址为0x00000000 ，SRAM顶端地址0x40000FFF。上电后处理器直接从0x00000000处取出指令，arm处理器的SP（堆栈指针寄存器）指向0x40000FFF。

OM[1:0]选择00，S3C2440会启用内部的SRAM缓冲器会将nandflash中的前4KB大小的程序自动拷贝到BootSRAM中。BootSRAM基地址0x00000000，顶端0x00000FFF。上电后，arm处理器从0x00000000取出第一条指令，arm处理器的SP（堆栈指针寄存器）指向0x00000FFF。

4.从Nand Flash启动U-BOOT的基本原理

4.1 前4K问题

如果S3C2410被配置成从Nand Flash启动(配置由硬件工程师在电路板设置), S3C2410的Nand Flash控制器有一个特殊的功能,在S3C2410上电后,Nand Flash控制器会自动的把Nand Flash上的前4K数据搬移到4K内部RAM中,并把0x00000000设置内部RAM的起始地址,CPU从内部RAM的0x00000000位置开始启动。这个过程不需要程序干涉。程序员需要完成的工作,是把最核心的启动程序放在Nand Flash的前4K中。

4.2 程序大于4K时怎么办？

那么当程序大于 4k 的时候，当我们以 nand flash启动后，前面的4Kb 被拷贝到片内RAM中去执行（自动完成）。我们在这前4K的程序中初始化SDRAM(SDRAM 使用前需要初始化) ，然后将剩下的程序拷贝到 SDRAM中（不是只有4kb 被拷贝到片内RAM中执行了嘛）然后跳转到 SDRAM中去执行剩下的程序。

那么也就是说通常当程序大于 4kb的时候，我们就需要把程序拷贝到SDRAM中去运行。（程序小于4KB 那么也就可以不用拷贝了，以nand flash方式启动后，程序全被拷贝到片内4kb的 RAM中去运行。）

那么，既然程序大于4kb的时候需要从nand flash中拷贝到 SDRAM中去运行。自然可以想到烧到nand flash中的程序前面一部分代码应该是初始化SDRAM(程序最终需要拷贝到SDRAM中去运行）和将NAND flash中的剩余的程序拷贝到SDRAM中去（全考过去也行，方便点），然后跳转到SDRAM中执行。

4.2 启动程序的安排

由于Nand Flash控制器从Nand Flash中搬移到内部RAM的代码是有限的,所以在启动代码的前4K里,我们必须完成S3C2410的核心配置以及把启动代码(U-BOOT)剩余部分搬到RAM中运行。

u-boot源码不支持从nand flash启动，可是s3c2410支持从nand flash启动，开发板(sbc-2410x)加电后s3c2410将nand flash的前4k(保存有u-boot的部分功能--拷贝功能--把nand flash中的内容拷贝到SDRAM)拷贝到sram(s3c2410芯片内的sram)。这就需要修改u-boot源码，增加u-boot的功能: 使u-boot在得到执行权后能够将其自身拷贝到开发板上SDRAM中，以便处理器能够执行u-boot。

Nand Flash的命令、地址、数据都通过I/O口发送，管脚复用，这样做的好处是，可以明显减少NAND FLASH的管脚数目，将来如果设计者想将NAND FLASH更换为更高密度、更大容量的，也不必改动电路板。

5.为什么NOR启动要将sp设置为0x40000000+4096

用NOR启动时，片内的存储控制器的BANK0-BANK7这8个BANK都对应了其他用途，所以设计者在BANK7结束的地址0x40000000的地方作为NOR FLASH的启动地址，而NAND FLASH启动的地址则是0x00000000。

因为对于启动文件.S来说，4K的空间是足够存放，代码段、BSS......和堆栈段了，因为堆栈的SP是从高地址往低地址移动的，所以要将堆栈的起始地址放在堆栈段的高地址。

你也可以不用设置成4096，但要保证堆栈的长度不能和下面其他段重叠，若重叠，就会出BUG，保险值是4096（4K,见上图），因为SRAM就是4K设计的。

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