OMAP-L138_FlashAndBootUtils使用及编译指导

admin

        简介

        OMAP-L138支持多种启动模式，包括 SPI，NAND，NOR等。TI为用户提供了两套 flash烧写工具：
         
        (1) 使用 TI 在 PSP 包或 OMAP-L138_FlashAndBootUtils 包中提供的 flash writer 的 CCS工程，通过仿真器连接硬件板，按照提示步骤烧写 flash。
        (2) 使用 OMAP-L138_FlashAndBootUtils工具包中的串口烧写工具（如 sfh_OMAP-L138.exe），通过串口连接，进行命令行烧写。
         
        本文接下来将针对第二种方式进行详细介绍。
         
        用户可以从开源网站上下载最新的 OMAP-L138_FlashAndBootUtils版本[1]。最新的版本为 OMAPL138_FlashAndBootUtils_2_40，本文以此版本展开讨论。
         
        OMAP-L138_FlashAndBootUtils_2_40工具包支持 TI公司的多种芯片平台的 flash烧写，包括 OMAPL138，AM1808，C6748等。工具包内的代码是对应 LogicPD的 OMAL138/AM1808 EVM板的。如果用于用户自己的硬件板，可能需要修改工具包中相应代码并重新编译。
         
        该工具包中包括多种 flash工具及代码。主要目录如表 1所示。
         
        表 1 OMAP-L138_FlashAndBootUtils_2_40工具包目录结构

       

         

        1. 串口烧写工具 sfh_OMAP-L138.exe的工作原理

        sfh_OMAP-L138是 OMAP-L138_FlashAndBootUtils包中用于实现串口烧写 flash的应用程序。与UartHost.exe[3]工具不同，UartHost.exe是 UART启动工具，不能烧写 flash。
         
        运行 sfh_OMAP-L138.exe时，通过 UART启动方式下载并运行 OMAPL138/GNU/sft目录下的 AIS格式 bin文件，完成芯片的初始化操作。然后通过 UART与 sfh进行命令交换，实现 flash的擦除和烧写工作。
         
        从 OMAP-L138/GNU/sft/build目录中的 makefile文件可知，编译 sft目录内各 bin文件时需要 sft.c，device.c，uart.c以及针对不同 flash对应的 flash初始化文件。
         
        例如 sft_OMAPL138_SPI_MEM.bin是由 sft.c，device.c，uart.c等文件与 spi.c，spi_mem.c，device_spi.c一起编译，并通过 OMAP-L138/GNU/AISUtils目录下的 HexAIS_OMAP-L138.exe，根据 sft目录下的配置文件sft_hexais.ini内的配置信息，将.out文件转换成 AIS格式的.bin文件。
         

        2. 命令格式介绍

        在命令行下输入 sfh_OMAP-L138.exe –help输出命令格式说明如下：
         
        sfh_OMAP-L138 <Command> [-targetType <Target>] [-flashType <FlashType>] [<Options>] [<InputFiles]各参数说明如下表所示，targetType默认为 OMAP-L138，FlashType默认为 SPI_MEM。使用默认选项时相应参数可以不输入。
         

       

       

         

        3. sfh_OMAPL138.exe常用命令的使用

        sfh_OMAPL138.exe常用命令如表 2所示。

         

        表 2 sfh_OMAPL138.exe常用命令表

       

         

        以 SPI flash启动为例，准备如下文件：

         

       

•                 sfh_OMAPL138.exe，来源于 OMAP-L138_FlashAndBootUtils_2_40工具包。       
  
•                 ubl-spi_ais.bin，来源于 OMAP-L138_FlashAndBootUtils_2_40工具包。       
  
•                 u-boot.bin，来源于 SDK PSP目录下的 UBoot。       
  
•                 u-boot-ais.bin，由 UBoot编译出的 elf格式文件 u-boot，通过 AIS转换工具生成。       
  
•                  
  

        首先将 OMAL138/AM1808 EVM板设置为 UART2启动模式，S7开关设置如图 1所示。 用直连串口线连接 PC与EVM板，打开 EVM板电源。在命令行模式下进入目录：OMAP-L138_FlashAndBootUtils_2_40\OMAPL138\GNU。
         

       

        图 1 S7开关设置

         

        3.1全局擦除 flash命令

        sfh_OMAPL138.exe &ndash;targetType OMAP-L138 &ndash;flashType SPI_MEM &ndash;erase

         

       

        图 2 sfh_OMAPL138.exe &ndash;erase命令运行界面

         

        运行结果如图 2所示，如果是先上电，后执行该命令，则需要按下板子上的 reset键输出 “BOOTME”给上位机的sfh。

         

        3.2烧写单个 AIS格式的应用程序

        sfh_OMAP-L138.exe &ndash;targetType OMAP-L138 &ndash;flashType SPI_MEM -flash_noubl u-boot-ais.bin
         
        OMAP-L138的 RBL支持 AIS格式，可以在启动过程中通过 AIS格式文件中的配置信息初始化芯片，如 PLL，DDR等。这样就可以直接将程序加载到片外内存，而不受片上内存大小限制，省略二级 Boot。
         
        编译 UBoot时，在 UBoot根目录下会生成一个 elf格式的 u-boot文件，如图 3所示，在 AISgen.exe工具里添加 PLL，DDR等配置参数，将此文件转换成 AIS格式的 bin文件，可以直接烧写并启动。
         

       

        图 3 AISgen 配置界面

         

        该命令将 AIS格式的 UBoot文件写到 flash的起始地址。命令执行显示结果如图 4所示：重新上电，从图 5启动信息可见没有 UBL的运行信息，是直接从 UBoot运行的。
         

       

        图 4 sfh_OMAPL138.exe &ndash;flash_noubl命令运行界面

         

        重新上电，从图 5启动信息可见没有 UBL的运行信息，是直接从 UBoot运行的。
         

       

        图 5 从 UBoot直接运行界面

        3.3烧写 UBL和 UBoot

        sfh_OMAP-L138.exe &ndash;targetType OMAP-L138 &ndash;flashType SPI_MEM -flash ubl-spi-ais.bin u-boot.bin命令执行结果显示如图 5所示。该命令将 ubl-spi-ais.bin写到 flash的起始地址，u-boot.bin写到 flash的0x10000的偏移地址。
         

       

        图 6 sfh_OMAPL138.exe &ndash;flash命令运行界面

         

        UBL和 UBoot烧写完后，关闭 EVM板电源，按图 6所示，将 EVM板的 S7开关设为 SPI flash启动。
         

       

        图 7 S7开关设置为 SPI Flash启动

         

        打开串口终端如 Hyper terminal，打开 EVM板电源，串口终端输出信息如图 7所示，表示 UBL和 UBoot成功烧写，并成功从 SPI flash启动
         

       

        图 8 终端调试信息输出

         

        使用 sfh_OMAP-L138.exe烧写 UBL和 UBoot时，建议使用工具包自带的 UBL。因为 UBoot的烧写地址，要与 UBL的读取地址一致，这样 UBL运行时，才能正确的读取 UBoot。工具包自带的 UBL与烧写工具保证了这一点。其它版本的 UBL需要用户自行确认。

         

        4. 根据硬件改动修改 serial flash utility

        开发者自己的硬件板与 TI的 EVM比较，会影响工具使用的不同部分可能存在于：

         

        （1） DDR型号

        （2） FLASH型号

        （3） 时钟频率

        （4） UART配置

         

        4.1 DDR参数修改

        EVM板用的是 mDDR，大多数用户用的是 DDR2，需要修改 OMAP-L138/Common/src/device.c文件中函数Uint32 DEVICE_ExternalMemInit( )的 5个 DDR参数值。这个函数同样被 UBL调用，如果不用 UBL，则要在AISgen界面里配置正确的 DDR参数。
         
        可使用 TI提供的 DDR寄存器配置工具[5]。根据 DDR手册进行 DDR参数的计算，
         

        4.2  SPI flash

        如果更改了 SPI flash的硬件连接，可在 OMAP-L138\Common\include\device_spi.h文件中修改配置。

         

        #define DEVICE_SPIBOOT_PERIPHNUM (1)//选择 SPI1

         

        #define DEVICE_SPI_UBL_HDR_OFFSET (0*1024)//ubl在 SPI flash中的偏移地址

         

        #define DEVICE_SPI_APP_HDR_OFFSET (64*1024)//application image在 SPI flash中的偏移地址如果更换了与 EVM板不同的 SPI flash，必要时需要修改如下两个文件：

         

        OMAP-L138\Common\drivers\include\Spi_mem.h

        OMAP-L138\Common\drivers\src\Spi_mem.c

         

        4.3  NAND flash

        NAND flash的数据位宽配置在 OMAP-L138\Common\include\device_async_mem.h文件中定义：

         

        #define DEVICE_ASYNC_MEM_NANDBOOT_BUSWIDTH (DEVICE_BUSWIDTH_8BIT)

         

        如果 NAND flash更换的与 EVM上的不同，必要时需要修改如下两个文件

         

        OMAP-L138\Common\drivers\include\Device_nand.h

        OMAP-L138\Common\drivers\src\Device_nand.c

         

        4.4  NOR flash

        NOR flash是标准设备，除了时序参数之外，一般不需要修改，NOR flash相关代码文件如下：

         

        OMAP-L138_FlashAndBootUtils_2_40\Common\drivers\src\nor.c

        OMAP-L138_FlashAndBootUtils_2_40\Common\drivers\include\nor.h

        OMAP-L138\Common\src\device_async_mem.c

        OMAP-L138\Common\include\device_async_mem.h

        OMAP-L138_FlashAndBootUtils_2_40\Common\drivers\src\ async_mem.c

         

        4.5  时钟及 PLL

        如果外部输入时钟频率不是 24MHz，则需要 OMAP-L138\Common\src\device.c文件中函数DEVICE_PLL0Init()和 DEVICE_PLL1Init()的参数值。

        函数原型 Uint32 DEVICE_PLL0Init(Uint8 clk_src, Uint8 pllm, Uint8 prediv, Uint8 postdiv, Uint8 div1 ,Uint8 div3, Uint8 div7)中 pllm是 PLL的倍频系数，主频计算公式为：

       

         

        函数 DEVICE_PLL1Init()参数含义与 PLL0的类同，为 DDR提供时钟。

         

        4.6  UART配置

        如果系统主频发生变化，相应的模块时钟也改变，调试串口的分频值需要做相应调整，否则串口输出会因为波特率不正确而出现乱码。根据不同的主频修改 OMAP-L138\Common\src\device_uart.c中 DEVICE_UART_config的 UART时钟分频系数 divider的值，得到合适的 UART波特率。

         

        如果不是用 UART2做为调试串口，修改 OMAP-L138\Common\include\ device_uart.h文件中的DEVICE_UART_PERIPHNUM定义。

         

        5.   OMAP-L138_FlashAndBootUtils编译环境搭建

        在根据硬件改动，修改了代码后，需要对工具包重新编译，生成 UBL和 sfh_OMAP-L138.exe。如果在 Linux下使用此工具，需要在 Linux下进行编译（具体编译过程参考参考文献 4）。下面介绍如何在Windows环境下搭建OMAP-L138_FlashAndBootUtils的编译环境。

         

        编译环境需要的几个工具如下[6]：

         

        （1） cygwin

        （2） .NET framework

        （3） ARM Compiler tools(CodeSourcery G++ Lite)

        （4） C6x Compiler Tools

        （5） CCSV5

        5.1  Cygwin安装

        从 http:/ / www. cygwin. com/下载并运行在线安装工具setup.exe，注意安装路径中不能带有空格。具体步骤如下：

         

       

•                 选择从互联网安装；也可以选择先下载，再从本地安装。
  

       

        图 9 cygwin安装界面 1

         

       

•                 选择安装路径。
  

       

        图 10 cygwin安装界面 2

         

       

•                 可选择直接连接或使用代理。
  

       

        图 11 cygwin安装界面 3

         

       

•                 选择从哪个网址或者服务器上进行下载。
  

       

        图 12 cygwin安装界面 4

       

•                 选择安装包
  

       

        图 13 cygwin安装界面 4

        一般选择以下三项，其他默认即可。

        &bull; Devel-->make: The GNU version of the &#39;make&#39; utility

        &bull; Devel-->subversion: A version control subsystem

        &bull; Editor-->vim (or similar)

        安装后要先运行一次 cygwin 后，才会在 cygwin/home/下出现 Administrator 目录，进入该目录，修改.bashrc。

        同时，需要验证变量TMP和 TEMP是否包含/tmp。使用如下命令：

        echo $TMP

        echo $TEMP

        如果找不到"unset TMP" and "unset TEMP"，可在cygwin\home\[user]\.bashrc 文件中添加如下命令创建：

        export TMP=/tmp

        export TEMP=/tmp

        设置完后，重新打开cygwin即可。至此，cygwin安装完成。

         

        5.2  NET framework

        从下面网址下载安装最新的.NET Framework(4.0或者更高的版本)

        http:/ / www. microsoft. com/downloads/details.aspx?FamilyID=9cfb2d51-5ff4-4491-b0e5-b386f32c0992&displaylang=en

         

        安装默认路径为 C盘。然后将 C#编译器路径添加到 windows系统环境变量中。进入目录

        C:\WINDOWS\Microsoft.NET\Framework查看软件的版本号并复制，如

        C:\WINDOWS\Microsoft.NET\Framework\v4.0.30319。然后右键我的电脑->属性->高级->环境变量，如图 13所示，选择系统变量中的 path 点击编辑，在原有变量值后粘帖添加刚刚复制的内容，路径之间以’;’分隔。至此，Net Framework安装结束。

         

       

        图 14 windows环境变量设置

         

        5.3  C6x Compiler Tools

        在 CCSV5安装目录下 ccsv5\tools\compiler\c6000_7.3.4即为 C6x编译器目录，在 CCSV3.3下的路径为CCStudio_v3.3\C6000\cgtools\bin。如果没有安装 CCS，从下面网址下载 TI的 C6x 编译工具并安装，如不确认版本则下载最新版本。

         

        https://www-a.ti.com/downloads/sds_support/TICodegenerationTools/download.htm

         

        将C6x编译器路径添加到windows环境变量。

         

        5.4  ARM Compiler tools(CodeSourcery G++ Lite)

        从下面网址下载安装 GCC交叉编译器。注意交叉编译工具的安装目录名不能含有空格，否则编译时会报错。

         

        https://sourcery.mentor.com/sgpp/lite/arm/portal/release858

         

        修改 OMAP-L138_FlashAndBootUtils_2_40\Common\build.mak文件中的 ARM_TOOLS_PATH变量为交叉编译器的安装路径。例如ARM_TOOLS_PATH?=C:\\CodeSourcery\\arm-2009q1-203\\

         

        5.5  CCSV5

        如果需要用 CCS编译工程，则安装 CCS。

         

        6. 编译 OMAP-L138_FlashAndBootUtils

         

        6.1查看环境变量

        打开 cygwin，输入 export，查看环境变量是否设置成功。显示如下，黑色加粗的目录为之前添加的环境变量。

         

       

       

         

        如未添加成功，可以使用如下命令添加：

        export PATH=<arm-compiler-root>/bin:<MS-.NET-Root>:<C6000-Compiler-Root>/bin:$PATH

         

        6.2 编译工具包

        cd OMAP-L138

        如果只是编译命令行工具（如 sfh_OMAP-L138），而不需要重新编译 CCS 工程，则进入 GNU目录进行编译；如果只需要重新编译 CCS工程，则进入 CCS目录进行编译；如果两者都需要，则在 OMAP-L138这个目录进行编译。编译命令如下：

         

        make clean

        make

         

        7. 使用serial flash utility常见问题及解决方法

         

        7.1收不到“BOOTME”

        在带电情况下，复位芯片，如果还是收不到正确的“BOOTME”，检查 BOOTMODE设置，串口终端波特率等参数设置，串口线连接方式。

         

        7.2 停在 Waiting for SFT on the OMAP-L138…

        如图 14 所示，这种情况的原因通常有两种：一是由于 DDR 参数配置不正确从而导致程序运行异常，不能返回正确的指令给主机；二是硬件原因，可能是焊接，或硬件连接上的错误造成的。可以通过仿真器连接目标板用 BSL库提供的测试程序验证一下 DDR，和相应的 flash。如果没有仿真器，可以通过间接的方法，比如用 AISgen 工具包里提供的 UART 启动工具 UartHost.exe 来加载运行测试程序，检测 DDR，flash 等，将测试结果通过串口回传显示，或者设置 GPIO的状态来反映。

         

       

        图 15 sfh_OMAP-L138.exe命令运行异常

         

        7.3 烧写中途停止

        如图 15所示，烧写在中途停止，这种情况通常是因为 DDR工作不稳定，原因可能是 DDR布线问题导致信号完整性差，可以尝试降低 DDR时钟，并用示波器测量信号质量。

         

        DDR不稳定也可能表现在能成功烧写，但运行不正常，通常表现为串口打印停在解压或启动内核阶段。

         

       

        图 16 sfh_OMAP-L138.exe命令运行异常信息

         

        7.4 启动后串口没打印

        烧写成功，启动后串口没打印，检查U-boot里的调试串口配置，默认为UART2。

         

        参考文献：

        (1) http://sourceforge.net/projects/dvflashutils/files/OMAP-L138/v2.40/

        (2) AISgen工具下载地址：http://www-s.ti.com/sc/techlit/sprab41.zip

        (3) http://www.ti.com/lit/an/spraba5b/spraba5b.pdf

        (4) http://processors.wiki.ti.com/index.php/Serial_Boot_and_Flash_Loading_Utility_for_OMAP-L138

        (5) http://processors.wiki.ti.com/images/d/db/MDDR_DDR2_Memory_Controller_Register_Calc_Rev4.zip

        (6) http://processors.wiki.ti.com/index.php/Rebuilding_the_Flash_and_Boot_Utils_Package