STM32F746-DISCO移植U-Boot 2019.07

STM32F746-DISCO移植U-Boot 2019.07

硬件平臺介紹

Stm32f746-disco:
片內Flash：1MB
片內SRAM：340KB
SDRAM: 8MB
QSPI Flash: 16MB

源碼及編譯器

U-Boot2019.07 源碼 https://ftp.denx.de/pub/u-boot/
交叉編譯鏈 gcc-arm-none-eabi-7-2018-q2-update-linux.tar.bz2
系統：Fedora

U-Boot啓動過程及分析

U-Boot 編譯完成後會生成2個文件 spl/u-boot-spl.bin和u-boot.bin，分別燒錄在兩段地址，或者合併後燒錄；也即U-Boot實際是分紅兩個階段，SPL階段+UBOOT階段。
其中，SPL階段負責解析設備樹（設備樹中具備dm-pre-reloc屬性的元素會在SPL階段解析），初始化SDRAM，配置時鐘，引導UBOOT。SPL必須燒寫在0x08000000處，即片內FLASH首地址，由於STM32會自動從該地址處執行第一行代碼。
開發過IAP的同窗應該比較清楚，開發第二階段代碼須要設置中斷向量表偏移量，使用MDK時須要在設置頁設置偏移，使用GCC則須要配合LDS腳本搬移代碼。 UBOOT階段，相對於SPL階段就是第二段代碼，負責 relocate自身向量表等操做，由於uboot.bin不可能燒寫在FLASH首地址，必須重定向中斷向量表，才能正確響應中斷。該偏移地址實際是在配置uboot時設置，即在make menuconfig 後 Boot images->Text Base設置的地址。
是否能夠不進入SPL直接進入UBOOT階段，答案是不行的，由於SDRAM的配置（包含dm-pre-reloc屬性）等實在SPL階段完成，UBOOT階段不在配置SDRAM，直接搬移自身至SDRAM，可想而知，SDRAM還沒有配置，搬移自身也不可能發生。若是須要快速啓動，實際上能夠不進入UBOOT階段，直接從SPL階段引導系統，只需 make menuconfig 後SPL/TPL -> Activate Falcon Mode 便可使能快速啓動。

代碼或配置修改

1. 取消快速啓動； make menuconfig 取消 SPL/TPL -> Activate Falcon Mode

只修改上述1處，發現u-boot.bin只能燒寫在 0x08008000處即片內flash 第2個bank才能正常啓動uboot，修改Text Base燒寫在其餘位置會致使錯誤不能啓動uboot。查看代碼發現 configs/stm32f746-sico.h 第72行 #define CONFIG_SYS_UBOOT_START 0x080083FD 實際上 0x83FD=0x8000+2554+1； 若是CONFIG_SYS_UBOOT_START未定義，則CONFIG_SYS_UBOOT_START纔等於CONFIG_SYS_TEXT_BASE，即以前定義的Text Base才能生效。所以第72行代碼註釋，便可設置任意地址燒寫u-boot.bin。最後，分析下爲何偏移至0x83FD就能進入，8000爲燒寫u-boot.bin的地址，2554爲中斷向量表的地址（vector_m.S），+1即將最後1位置1，應該是用thumb指令，跳轉到reset中。

2. 註釋掉 configs/stm32f746-sico.h 第72行
   //#define CONFIG_SYS_UBOOT_START 0x080083FD

主要參考了這位同窗的實現：https://github.com/huayuguo/uboot-stm32h743_eth

編譯過程及燒寫

解壓源碼進入根目錄，依次執行下列命令

1. make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-eabi- stm32f746-disco_defconfig
2. make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-eabi- menuconfig
3. make
4. 使用ST-Link(Linux平臺) 或者 STM32 ST-LINK Utility(Win平臺)將 spl/u-boot-spl.bin燒寫在0x08000000，u-boot.bin燒寫在0x08008000處。

執行及打印信息

由於修改了部分代碼，打印信息可能與官方不一樣。

U-Boot SPL 2019.07 (Sep 04 2019 - 11:59:40 +0800)
Trying to boot from XIP
mkimage signature not found - ih_magic = 20050000
Jumping to U-Boot
loaded - jumping to U-Boot...
image entry point: 0x8010001


U-Boot 2019.07 (Sep 02 2019 - 11:49:34 +0800)

Model: STMicroelectronics STM32F746-DISCO board
DRAM:  8 MiB
set_rate not implemented for clock index 4
set_rate not implemented for clock index 4
set_rate not implemented for clock index 4
Flash: 1 MiB
MMC:   sdio1@40012c00: 0
In:    serial
Out:   serial
Err:   serial
usr button is at LOW LEVEL
Net:   
Warning: ethernet@40028000 (eth0) using random MAC address - 2a:e6:dd:03:0c:36
eth0: ethernet@40028000
Hit SPACE in 3 seconds to stop autoboot.
U-Boot > setenv ipaddr 192.168.66.69
U-Boot > setenv serverip 192.168.66.66
U-Boot > tftp c0300000 uImage
Speed: 100, full duplex
Using ethernet@40028000 device
TFTP from server 192.168.66.66; our IP address is 192.168.66.69
Filename 'uImage'.
Load address: 0xc0300000
Loading: #################################################################
         #################################################################
         #################################################################
         #################################################################
         #####################################
         727.5 KiB/s
done
Bytes transferred = 1519448 (172f58 hex)
U-Boot > tftp c0500000 stm32f746-disco.dtb
Speed: 100, full duplex
Using ethernet@40028000 device
TFTP from server 192.168.66.66; our IP address is 192.168.66.69
Filename 'stm32f746-disco.dtb'.
Load address: 0xc0500000
Loading: ###
         580.1 KiB/s
done
Bytes transferred = 14858 (3a0a hex)
U-Boot > env set bootargs "root=/dev/ram console=ttySTM0,115200"
U-Boot > bootm c0300000 - c0500000
## Booting kernel from Legacy Image at c0300000 ...
   Image Name:   linux
   Image Type:   ARM Linux Kernel Image (uncompressed)
   Data Size:    1519384 Bytes = 1.4 MiB
   Load Address: c0300000
   Entry Point:  c0300000
   Verifying Checksum ... OK
## Flattened Device Tree blob at c0500000
   Booting using the fdt blob at 0xc0500000
   Loading Kernel Image ... OK
   Using Device Tree in place at c0500000, end c0506a09

Starting kernel ...

[    0.000000] Booting Linux on physical CPU 0x0
[    0.000000] Linux version 4.19.69 (yhang@localhost.localdomain) (gcc version 7.3.1 20180622 (release) [ARM/embedded-7-branch revision 261907] (GNU Tools for Arm Embedded Processors 7-2018-q2-update)) #1 PREEMPT Thu Sep 5 09:03:24 CST 2019
[    0.000000] CPU: ARMv7-M [410fc271] revision 1 (ARMv7M), cr=00000000
[    0.000000] CPU: PIPT / VIPT nonaliasing data