Nand Flash的VIVI装载器的解析及改进
nand flash的vivi装载器的解析及改进
引言
在操作系统启动前，要先运行一段程序．这段程序就是bootloader，即启动装载程序，它相当于pc机上的bios。通过这段程序，可以实现硬件设备的初始化，建立内存卒问映射等一系列初始化工作，从而将系统的软硬件环境初始化为一个合适的状态．以便为装载操作系统作好准备。在系统加电或复位后，cpu通常都是从一个预先定义的地址上取指令，而在嵌入式系统中，通常将某种类型的固态存储设备(如rom、fiash等)映射到此地址处。通过烧写工具把bootloader的映像烧写到这种固态存储设备上，在系统加电或复位后cpu就可以从这种固态存储设备上取指令执行bootloader以实现系统的启动。由于在rom及flash等存储设备中程序的执行速度与效率不及程序在ram中的执行速度与效率，因此在嵌入式程序设计中，通常都会有程序拷贝的操作。所谓程序拷贝，就是在程序运行过程中，通过软件的方法将周化在rom或flash中的程序拷贝到ram中，然后再跳转到ram相应地址继续执行程序。
1 系统硬件平台及vivi简介
本实验平台的处理器采用的是samsung公司的s3c2410．它是基于arm920t内核的处理器，片外存储器采用了64mb的sdram、32mb的nand flash、2mb的nor flash及4kb的片上sram，其中sdram映射到基地址为ox30000000的存储空间，本实验平台支持两种方式启动，即nand fiash启动和nor flash启动，这两种启动方式以跳线方式进行选择。
vivi是由韩国mizi公司开发的一种针对arm9的bootloader，支持s3c2410。与其它的boot loader相比，它具有容易理解，易于移植等优点。它有两种工作模式：启动加载模式和下载模式。它的启动分为两个阶段，stage1阶段和stage2阶段。stage1主要用汇编语言编写，主要进行与cpu核有关的一些寄存器的配置以及进行一些必要的初始化工作，这部分代码与具体的cpu体系结构依赖性很大。stage2用一般的c语言编写，用来实现一些初始化工作，如建立内存映射，初始化驱动等，这部分代码会被拷贝到ram中执行。本文要研究和论述的主要在stage1阶段。
2 nand flash启动过程分析
nand flash使用i/o口串行地存取数据，它不映射到存储空间中任何一个bank区域上．对nand flash的渎写操作通过串行数据总线进行传输。nand flash以页(page)为单位进行读写，以块(block)为单位进行擦除，本文用到的nand flash页(page)大小为(512+16)byte，块(block)大小等于32个页的大小。每页的最后16byte不用于存储程序数据，它主要用于存储ecc校验、标志位等信息。对nand flash的操作主要是通过向nand f1ash控制器发送命令来进行的，对不同型号的nand flash，其命令有所不同。由于nand flash以块(block)为单位进行擦除，以页为单位进行写入，所以擦除与写入的速度都很快。
由于nand flash不能芯片内执行，s3c2410必须提供一种机制支持从nand flash启动。s3c2410提供了这样一种机制，当设置为nand flash启动时，系统加电或复位后，使能nand flash控制器的自动启动模式，nand flash中的前4kb代码自动地被拷贝到位于cpu内部的称为steppingstone的sram中，这是启动代码的第一次拷贝，这次拷贝由硬件自动完成．然后这块sram被映射到存储空间中的0x00000000处，cpu从这个地址处开始执行启动代码。
由于cpu内部的sram仅有4kb，不能保证整个vivi都被从nand flash中拷贝到cpu内部的sram中，所以这前4kb的代码要保证完成把整个vivi从nand flash拷贝到执行效率更高的ram中运行以及程序的跳转任务，此时从nand flash到sdarm的拷贝过程就是所谓的软件拷贝。
3 程序拷贝过程分析
3．1 vivi的编译与链接
编泽器对程序的处理要经过预编译阶段、编译阶段、汇编阶段及链接阶段，每个目标文件都有一系列段(section)，输入文件的段(section)称为输入段(input section)．输出文件的段(section) 则称为输出段(output section)。在vivi的链接过程中，用到了一个链接脚本文件，它描述了各个输入文件的各个段(section)如何映射到输出文件的各个(section)中，并控制输出文件中secrion和符号的内存布局，此内存布局决定了vlvi的运行时域。在此阶段，链接器ld利用链接脚本把各种目标文件和库文件链接起来，并重定向它们的数据，完成符号解析，最后把所有的目标文件链接成为一个可执行的目标文件，即为可烧写到flash中的vivi映像。针对本系统开发板的vivi链接脚本对原链脚本进行了改进，添加了第行，下文的论述会用到此处的变量vivi end。
sections{
．=0x33f00000；
．text ：{ * (．text)}
．data allgn(4) ：{ * (．data)}
．bss align(4)：{ * (．bss) * (common)}
vivi_end=．：
}
其中：sections表示段。第行表示当前地址为0x33f00000，它是text段的起始地址，也是运行时域的起始地址。第行用了通配符*表示所有字符，这里的意思就是说指定的每个目标文件的text section的内容都放到同一个．text中。第行表示指定的每个目标文件的data section的内容都放到问一个.data中，而且要四字节对齐。每行表示指定的每个目标文件的bss section的内容都放到同一个．bss中，所有的普通符号都放到common中，也要四字节对齐。第行是把当前地址赋值给变量vivi_end，它也是运行时域的末地址。
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不会被ai取代的职业
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电气设备的接地施工
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有机阳离子和金属掺杂效应对二维无铅基钙钛矿光伏性能影响
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当AIoT遇上tinyML是否会成为MCU供应链下一个新商机
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本实验平台的处理器采用的是samsung公司的s3c2410．它是基于arm920t内核的处理器，片外存储器采用了64mb的sdram、32mb的nand flash、2mb的nor flash及4kb的片上sram，其中sdram映射到基地址为ox30000000的存储空间，本实验平台支持两种方式启动，即nand fiash启动和nor flash启动，这两种启动方式以跳线方式进行选择。
vivi是由韩国mizi公司开发的一种针对arm9的bootloader，支持s3c2410。与其它的boot loader相比，它具有容易理解，易于移植等优点。它有两种工作模式：启动加载模式和下载模式。它的启动分为两个阶段，stage1阶段和stage2阶段。stage1主要用汇编语言编写，主要进行与cpu核有关的一些寄存器的配置以及进行一些必要的初始化工作，这部分代码与具体的cpu体系结构依赖性很大。stage2用一般的c语言编写，用来实现一些初始化工作，如建立内存映射，初始化驱动等，这部分代码会被拷贝到ram中执行。本文要研究和论述的主要在stage1阶段。
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nand flash使用i/o口串行地存取数据，它不映射到存储空间中任何一个bank区域上．对nand flash的渎写操作通过串行数据总线进行传输。nand flash以页(page)为单位进行读写，以块(block)为单位进行擦除，本文用到的nand flash页(page)大小为(512+16)byte，块(block)大小等于32个页的大小。每页的最后16byte不用于存储程序数据，它主要用于存储ecc校验、标志位等信息。对nand flash的操作主要是通过向nand f1ash控制器发送命令来进行的，对不同型号的nand flash，其命令有所不同。由于nand flash以块(block)为单位进行擦除，以页为单位进行写入，所以擦除与写入的速度都很快。
由于nand flash不能芯片内执行，s3c2410必须提供一种机制支持从nand flash启动。s3c2410提供了这样一种机制，当设置为nand flash启动时，系统加电或复位后，使能nand flash控制器的自动启动模式，nand flash中的前4kb代码自动地被拷贝到位于cpu内部的称为steppingstone的sram中，这是启动代码的第一次拷贝，这次拷贝由硬件自动完成．然后这块sram被映射到存储空间中的0x00000000处，cpu从这个地址处开始执行启动代码。
由于cpu内部的sram仅有4kb，不能保证整个vivi都被从nand flash中拷贝到cpu内部的sram中，所以这前4kb的代码要保证完成把整个vivi从nand flash拷贝到执行效率更高的ram中运行以及程序的跳转任务，此时从nand flash到sdarm的拷贝过程就是所谓的软件拷贝。
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3．1 vivi的编译与链接
编泽器对程序的处理要经过预编译阶段、编译阶段、汇编阶段及链接阶段，每个目标文件都有一系列段(section)，输入文件的段(section)称为输入段(input section)．输出文件的段(section) 则称为输出段(output section)。在vivi的链接过程中，用到了一个链接脚本文件，它描述了各个输入文件的各个段(section)如何映射到输出文件的各个(section)中，并控制输出文件中secrion和符号的内存布局，此内存布局决定了vlvi的运行时域。在此阶段，链接器ld利用链接脚本把各种目标文件和库文件链接起来，并重定向它们的数据，完成符号解析，最后把所有的目标文件链接成为一个可执行的目标文件，即为可烧写到flash中的vivi映像。针对本系统开发板的vivi链接脚本对原链脚本进行了改进，添加了第行，下文的论述会用到此处的变量vivi end。
sections{
．=0x33f00000；
．text ：{ * (．text)}
．data allgn(4) ：{ * (．data)}
．bss align(4)：{ * (．bss) * (common)}
vivi_end=．：
}
其中：sections表示段。第行表示当前地址为0x33f00000，它是text段的起始地址，也是运行时域的起始地址。第行用了通配符*表示所有字符，这里的意思就是说指定的每个目标文件的text section的内容都放到同一个．text中。第行表示指定的每个目标文件的data section的内容都放到问一个.data中，而且要四字节对齐。每行表示指定的每个目标文件的bss section的内容都放到同一个．bss中，所有的普通符号都放到common中，也要四字节对齐。第行是把当前地址赋值给变量vivi_end，它也是运行时域的末地址。
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