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nandflash裸机程序分析

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它包含7个文件：

head.S
init.c
main.c
Makefile
nand.c
nand.lds

我们之前的程序都是在nandflash的前4k放代码，上电后自动拷贝到SRAM中，之后将SRAM中的代码拷贝到SDRAM中。可是当我们的程序太大超过4k的时候就不行了，因为无法将nandflash的代码完全拷贝到SRAM中去，这时就需要从nandflash中拷贝代码了。
本程序里面我们要实现的就是：将一部分代码放在nandflash的4096之后，上电后，前面一部分代码自动拷贝到SRAM中，在这段代码里面将nandflash的4096之后的程序拷贝到SDRAM中。

我们从入口函数开始分析：
@******************************************************************************
@ File：head.s
@ 功能：设置SDRAM，将程序复制到SDRAM，然后跳到SDRAM继续执行
@******************************************************************************       
.text
.global _start
_start:
                                                          @函数disable_watch_dog, memsetup, init_nand, nand_read_ll在init.c中定义
            ldr     sp, =4096                     @设置堆栈 
            bl      disable_watch_dog      @关WATCH DOG
            bl      memsetup                    @初始化SDRAM，主要是设置控制SDRAM的13个寄存器
            bl      nand_init                       @初始化NAND Flas，见注释1

                                                          @将NAND Flash中地址4096开始的1024字节代码(main.c编译得到)复制到SDRAM中
                                                          @nand_read_ll函数需要3个参数：
            ldr     r0,     =0x30000000      @1. 目标地址=0x30000000，这是SDRAM的起始地址
            mov     r1,     #4096               @2.  源地址   = 4096，连接的时候，main.c中的代码都存在NAND Flash地址4096开始处
            mov     r2,     #2048               @3.  复制长度= 2048(bytes)，对于本实验的main.c，这是足够了
            bl      nand_read                    @调用C函数nand_read，见注释2

            ldr     sp, =0x34000000         @设置栈
            ldr     lr, =halt_loop                 @设置返回地址
            ldr     pc, =main                     @b指令和bl指令只能前后跳转32M的范围，所以这里使用向pc赋值的方法进行跳转
halt_loop:
            b       halt_loop

注释1：
void nand_init(void)
{
#define TACLS   0
#define TWRPH0  3
#define TWRPH1  0

    /* 判断是S3C2410还是S3C2440 */
    if ((GSTATUS1 == 0x32410000) || (GSTATUS1 == 0x32410002))//这里表示是2410
    {
        nand_chip.nand_reset         = s3c2410_nand_reset;
        nand_chip.wait_idle          = s3c2410_wait_idle;
        nand_chip.nand_select_chip   = s3c2410_nand_select_chip;
        nand_chip.nand_deselect_chip = s3c2410_nand_deselect_chip;
        nand_chip.write_cmd          = s3c2410_write_cmd;
        nand_chip.write_addr         = s3c2410_write_addr;
        nand_chip.read_data          = s3c2410_read_data;

/* 使能NAND Flash控制器, 初始化ECC, 禁止片选, 设置时序 */
        s3c2410nand->NFCONF = (1<<15)|(1<<12)|(1<<11)|(TACLS<<8)|(TWRPH0<<4)|(TWRPH1<<0);
    }
    else
    {   /* 定义了各种操作函数 */
        nand_chip.nand_reset         = s3c2440_nand_reset; //见注释1-1
        nand_chip.wait_idle          = s3c2440_wait_idle;         //见注释1-2
        nand_chip.nand_select_chip   = s3c2440_nand_select_chip; //见注释1-3
        nand_chip.nand_deselect_chip = s3c2440_nand_deselect_chip; //见注释1-4
        nand_chip.write_cmd          = s3c2440_write_cmd; //见注释1-5
#ifdef LARGER_NAND_PAGE
        nand_chip.write_addr         = s3c2440_write_addr_lp;//大页写地址，见注释1-6
#else
nand_chip.write_addr
 = s3c2440_write_addr;//小页写地址，见注释1-7
#endif
        nand_chip.read_data          = s3c2440_read_data;  //读数据，见注释1-8

/* 设置时序 */
        s3c2440nand->NFCONF = (TACLS<<12)|(TWRPH0<<8)|(TWRPH1<<4);//这个东东在linux编程里面说过了，不再重复
        /* 使能NAND Flash控制器, 初始化ECC, 禁止片选 */
        s3c2440nand->NFCONT = (1<<4)|(1<<1)|(1<<0);
    }
    
    /* 复位NAND Flash */
    nand_reset();//见注释1-9
}

注释1-1：
/* 复位 */
static void s3c2440_nand_reset(void)
{
    s3c2440_nand_select_chip();        //选中芯片
    s3c2440_write_cmd(0xff);             // ffh是复位命令，将这个命令写入命令寄存器即可
    s3c2440_wait_idle();                     //等待就绪
    s3c2440_nand_deselect_chip();  //不选中芯片
}

注释1-2：
/* 等待NAND Flash就绪 */
static void s3c2440_wait_idle(void)
{
    int i;
    volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2440nand->NFSTAT;
    while(!(*p & BUSY))//根据NFSTAT第0位判断是否就绪，1表示就绪
        for(i=0; i<10; i++);
}

注释1-3：
/* 发出片选信号 */
static void s3c2440_nand_select_chip(void)
{
    int i;
    s3c2440nand->NFCONT &= ~(1<<1);//NFCONT寄存器的第1位用于选中芯片，0表示选中
    for(i=0; i<10; i++);   
}

见注释1-4：
/* 取消片选信号 */
static void s3c2440_nand_deselect_chip(void)
{
    s3c2440nand->NFCONT |= (1<<1);//参考注释1-3
}

注释1-5：
/* 发出命令 */
static void s3c2440_write_cmd(int cmd)
{
    volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2440nand->NFCMD;
    *p = cmd;//就是将命令写到命令寄存器里面，很简单
}

注释1-6：
/* 大页写地址，分5个周期写入 */
static void s3c2440_write_addr_lp(unsigned int addr)
{
int i;
volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2440nand->NFADDR;
int col, page;
         //#define NAND_SECTOR_SIZE_LP    2048
         //#define NAND_BLOCK_MASK_LP     (NAND_SECTOR_SIZE_LP - 1)
col = addr & NAND_BLOCK_MASK_LP;  //收下地址前11位，屏蔽高位
page = addr / NAND_SECTOR_SIZE_LP;//屏蔽地址前11位，收下高位
/* 分5个周期将地址写到地址寄存器里面 */
*p = col & 0xff;
 /* Column Address A0~A7 */
for(i=0; i<10; i++);
*p = (col >> 8) & 0x0f; 
/* Column Address A8~A11 */
for(i=0; i<10; i++);
*p = page & 0xff;
/* Row Address A12~A19 */
for(i=0; i<10; i++);
*p = (page >> 8) & 0xff;
/* Row Address A20~A27 */
for(i=0; i<10; i++);
*p = (page >> 16) & 0x03;/* Row Address A28~A29 */
for(i=0; i<10; i++);
}

注释1-7：
/*小页写地址，分4个周期写入*/
static void s3c2440_write_addr(unsigned int addr)
{
    int i;
    volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2440nand->NFADDR;
    
    *p = addr & 0xff;
    for(i=0; i<10; i++);
    *p = (addr >> 9) & 0xff;
    for(i=0; i<10; i++);
    *p = (addr >> 17) & 0xff;
    for(i=0; i<10; i++);
    *p = (addr >> 25) & 0xff;
    for(i=0; i<10; i++);
}

注释1-8：
/* 读取数据 */
static unsigned char s3c2440_read_data(void)
{
    /* 很简单，就是将数据从数据寄存器里面读出来 */
    volatile unsigned char *p = (volatile unsigned char *)&s3c2440nand->NFDATA;
    return *p;
}

注释1-9：
/* 在第一次使用NAND Flash前，复位一下NAND Flash */
static void nand_reset(void)
{
    nand_chip.nand_reset();//不解释
}

注释2：
首先要知道的是，r0、r1、r2保存着nand_read函数的三个参数，依次对应
目标、源、大小
/* 读函数 */
void nand_read(unsigned char *buf, unsigned long start_addr, int size)
{
    int i, j;

#ifdef LARGER_NAND_PAGE
    if ((start_addr & NAND_BLOCK_MASK_LP) || (size & NAND_BLOCK_MASK_LP)) {
        return ;    /* 地址或长度不对齐 */
    }
#else
    if ((start_addr & NAND_BLOCK_MASK) || (size & NAND_BLOCK_MASK)) {
        return ;    /* 地址或长度不对齐 */
    }
#endif

    /* 选中芯片 */
    nand_select_chip();
    for(i=start_addr; i < (start_addr + size);) {
      /* 发出READ0命令 */
      write_cmd(0);

      /* Write Address */
      write_addr(i);
#ifdef LARGER_NAND_PAGE
      write_cmd(0x30);
#endif
      wait_idle();

#ifdef LARGER_NAND_PAGE
      for(j=0; j < NAND_SECTOR_SIZE_LP; j++, i++) {
#else
  for(j=0; j < NAND_SECTOR_SIZE; j++, i++) {
#endif
          *buf = read_data();//读走一页数据到buf中
          buf++;
      }
    }

    /* 取消片选信号 */
    nand_deselect_chip();
    
    return ;
}

总结一下：
（1）选中芯片
（2）发送00h
（3）发出地址
（4）发30h
（5）等待就绪
（6）读一页数据
完全是按着时序图来的哦！

接着我们跳到主函数里面：
发现还是那个点灯的程序，好吧！掠过！

我们最后来看一看连接文件和Makefile文件：
SECTIONS { 
  firtst  
0x00000000 : { head.o init.o nand.o}
  second  0x30000000 : AT(4096) { main.o }
} 
我们看到这个程序被分成两段，第一段从0地址开始，第二段加载地址是4096处开始的，也就是从4k之后开始的，它不会被自动加载到SRAM中。

objs := head.o init.o nand.o main.o  @这里是一个定义，下面会使用的

nand.bin : $(objs)
arm-linux-ld -Tnand.lds
-o nand_elf $^  @根据连接文件进行连接，因为没有源文件，所以会到下面去查找依赖
arm-linux-objcopy -O binary -S nand_elf $@ 生成二进制文件
arm-linux-objdump -D -m arm  nand_elf > nand.dis@反汇编

%.o:%.c
arm-linux-gcc -Wall -c -O2 -o $@ $<  @所有的.c文件只编译不连接

%.o:%.S
arm-linux-gcc -Wall -c -O2 -o $@ $<  @所有的.S文件只编译不连接

clean:
rm -f  nand.dis nand.bin nand_elf *.o