STM32F746-DISCO移植U-Boot 2019.07

STM32F746-DISCO移植U-Boot 2019.07

硬件平台介绍

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

源码及编译器

U-Boot2019.07 源码 https://ftp.denx.de/pub/u-boot/
交叉编译链 gcc-arm-none-eabi-7-2018-q2-update-linux.tar.bz2
系统：Fedora

U-Boot启动过程及分析

U-Boot 编译完成后会生成2个文件 spl/u-boot-spl.bin和u-boot.bin，分别烧录在两段地址，或者合并后烧录；也即U-Boot实际是分红两个阶段，SPL阶段+UBOOT阶段。
其中，SPL阶段负责解析设备树（设备树中具备dm-pre-reloc属性的元素会在SPL阶段解析），初始化SDRAM，配置时钟，引导UBOOT。SPL必须烧写在0x08000000处，即片内FLASH首地址，由于STM32会自动从该地址处执行第一行代码。
开发过IAP的同窗应该比较清楚，开发第二阶段代码须要设置中断向量表偏移量，使用MDK时须要在设置页设置偏移，使用GCC则须要配合LDS脚本搬移代码。 UBOOT阶段，相对于SPL阶段就是第二段代码，负责 relocate自身向量表等操做，由于uboot.bin不可能烧写在FLASH首地址，必须重定向中断向量表，才能正确响应中断。该偏移地址实际是在配置uboot时设置，即在make menuconfig 后 Boot images->Text Base设置的地址。
是否能够不进入SPL直接进入UBOOT阶段，答案是不行的，由于SDRAM的配置（包含dm-pre-reloc属性）等实在SPL阶段完成，UBOOT阶段不在配置SDRAM，直接搬移自身至SDRAM，可想而知，SDRAM还没有配置，搬移自身也不可能发生。若是须要快速启动，实际上能够不进入UBOOT阶段，直接从SPL阶段引导系统，只需 make menuconfig 后SPL/TPL -> Activate Falcon Mode 便可使能快速启动。

代码或配置修改

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

只修改上述1处，发现u-boot.bin只能烧写在 0x08008000处即片内flash 第2个bank才能正常启动uboot，修改Text Base烧写在其余位置会致使错误不能启动uboot。查看代码发现 configs/stm32f746-sico.h 第72行 #define CONFIG_SYS_UBOOT_START 0x080083FD 实际上 0x83FD=0x8000+2554+1； 若是CONFIG_SYS_UBOOT_START未定义，则CONFIG_SYS_UBOOT_START才等于CONFIG_SYS_TEXT_BASE，即以前定义的Text Base才能生效。所以第72行代码注释，便可设置任意地址烧写u-boot.bin。最后，分析下为何偏移至0x83FD就能进入，8000为烧写u-boot.bin的地址，2554为中断向量表的地址（vector_m.S），+1即将最后1位置1，应该是用thumb指令，跳转到reset中。

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

主要参考了这位同窗的实现：https://github.com/huayuguo/uboot-stm32h743_eth

编译过程及烧写

解压源码进入根目录，依次执行下列命令

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平台) 或者 STM32 ST-LINK Utility(Win平台)将 spl/u-boot-spl.bin烧写在0x08000000，u-boot.bin烧写在0x08008000处。

执行及打印信息

由于修改了部分代码，打印信息可能与官方不一样。

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