ADSP-SC589开发板更换SPI FLASH并从flash引导内核与文件系统

前情提要：目前本人正在用ADSP-SC589开发板做开发，希望实现内核与文件系统都从SPI FLASH启动，但板子上原来的SPI FLASH太小了，于是更换了镁光的MT25QU01GBBB FLASH芯片。但是要想使开发板适配新的FLASH，需要对u-boot源码、设备树保存地址、内核保存地址以及文件系统的引导方式进行一定的修改。以下记录修改过程。

开发环境
开发板：ADSP-SC589 EZ-kit;
原有的FLASH芯片：W25Q128FV;
新的FLASH芯片：MT25QU01GBBB;
u-boot版本：经过ADI公司剪裁的u-boot，可在开发板产品页下载。

1 修改u-boot源码

新的FLASH芯片大体上可以与u-boot原来的SPI驱动兼容，但需要修改一下u-boot中的SPI FLASH ID，以使新的芯片可以被识别。

1.1 修改结构体数组spi_flash_params_table[]

结构体数组spi_flash_params_table[]位于uboot源码/driver/mtd/spi/sf_params.c文件下，它定义了u-boot支持的flash芯片的相关信息。

数组中元素的典型格式为

	{"W25Q128BV",	   0xef4018, 0x0,	64 * 1024,   256, RD_FULL,	    WR_QPP | SECT_4K},

"W25Q128BV"：代表芯片名称；
0xef4018：前两字节代表芯片的厂商ID，后四字节代表芯片的设备ID；
0x0：代表extend ID；
64 * 1024：代表页的大小；
256：代表页的数量；
RD_FULL：读命令的枚举列表；
WR_QPP | SECT_4K：一些特殊参数。

以上信息一般都可以从芯片手册中找到。

我的MT25QU01GBBB芯片ID为0x20，设备ID为0xBB21，extend ID为0x1040，页大小为64K，页的数量为2048。

为了尽量少改写内容以免出错，我在原有芯片W25Q128FV的信息的基础上进行修改，芯片名与读命令列表、特殊参数保持不变，其余项按照MT25QU01GBBB芯片手册上的内容进行修改，最后得到：

{"W25Q128BV",	   0x20bb21, 0x1040,	64 * 1024,   2048, RD_FULL,	    WR_QPP | SECT_4K}

1.2 宏定义CONFIG_SPI_FLASH_WINBOND

修改完成后，若程序能正常编译修改过的代码段，则跳过此步；若不能正常编译，则还需添加宏定义CONFIG_SPI_FLASH_WINBOND。

打开文件uboot源码/configs/sc_adi_common.h，找到其中

#ifdef CONFIG_SPI_FLASH_ALL
 ... ...

一段，将其修改为：

#ifndef CONFIG_SPI_FLASH_WINBOND
# define CONFIG_SPI_FLASH_WINBOND

1.3 修改宏定义SPI_FLASH_CFI_MFR_WINBOND

由于我们直接采用原芯片的框架进行FLASH识别，需要将原芯片的厂商编号修改成新芯片的。WINBOND是我们原芯片的制造商，其厂商编号为0xef；我们使用的新芯片的厂商ID则是0x20.因此需要将uboot源码/driver/mtd/spi/sf_internal.h文件中的宏定义SPI_FLASH_CFI_MFR_WINBOND从0xef修改为0x20。

1.4 使flash支持16MB以上地址

修改开发板的配置文件uboot/configs/sc589-ezkit.h，增加宏定义

#define CONFIG_SPI_FLASH_BAR

如不增加此宏定义，uboot的spi flash驱动将只能识别16MB以下的地址，如果强行使用大于16MB的地址，会导致读写出现问题。并且会报错：

SF: Warning - Only lower 16MiB accessible,Full access #define CONFIG_SPI_FLASH_BAR

1.5 修改u-boot ip地址和网关地址

本小节内容与FLASH关系不大，纯粹是为了我个人方便。

由于u-boot的默认ip地址与我tftp服务器不在一个网段，每次刷u-boot的时候都要设置环境变量，非常麻烦。但可以通过以下方法设置u-boot的IP地址，防止每次都要更改，节约了时间。

打开文件uboot源码/configs/sc_adi_common.h，找到其中Network Settings部分，修改相关参数。

2 修改内核驱动文件

2.1 修改spi_nor_ids结构体

修改内核源码/drivers/mtd/spi-nor/spi-nor.c文件中的结构体数组spi_nor_ids[]，将其中的"w25q128"一项改为

{ "w25q128", INFO(0x20bb21, 0x1040, 64 * 1024, 2048, SECT_4K| SPI_NOR_QUAD_READ) },

2.2 修改函数set_quad_mode

修改文件内核源码/drivers/mtd/spi-nor/spi-nor.c中的函数set_quad_mode，将以下段落注释掉：

case CFI_MFR_ST:
		status = micron_quad_enable(nor);
		if (status) {
			dev_err(nor->dev, "Micron quad-read not enabled\n");
			return -EINVAL;
		}
		return status;

修改此函数的原因：

因为我使用的镁光公司的芯片，厂商代码为0x20，与意法半导体的厂商代码相同。因此此函数会自动使用意法半导体的QUAD驱动，而这种驱动是不能适用于我们的芯片的。因此我们需要把调用意法半导体QUAD驱动的这一段代码注释掉，这样此函数就会使用Spansion的驱动了，这种驱动适用于我们的芯片。

3 修改设备树以设置flash分区

修改本开发板的设备树源码sc89-ezkit.dts，找到spi_2下的flash设备节点，将flash：后的w25q32@0改为w25q128@0，将三个分区的reg<>改成如下图所示：

reg变量的第一个数字表示分区的起始地址，第二个数字表示分区的大小。我将flash的mtd分区分为3个，分别命名为uboot、kernel和root file system。在设置分区时一定要注意各分区不要有重叠。

4 将设备树、内核、文件系统烧写进FLASH

在开始烧写前，请确定你已经将要烧写的设备树文件、内核镜像和jffs2格式的文件系统镜像放入主机的**/tftpboot**目录下。

4.1 烧写设备树

打开minicom，进入uboot命令行，输入以下指令：

$ sf probe 2:1
$ tftp ${loadaddr} sc589-ezkit.dtb
$ sf erase 0x100000 0x40000
$ sf write ${loadaddr} 0x100000 ${filesize}

设备树已烧写至flash地址0x100000处。

4.2 烧写内核

本步骤应使用此文章中第6节如何配置与编译适用于ADSP-SC589的U-boot和Linux内核生成的不含文件系统的uImage镜像。

在minicom中输入以下命令：

$ tftp ${loadaddr} uImage
$ sf erase 0x800000 0x800000
$ sf write ${loadaddr} 0x800000 ${filesize}

内核已烧写至flash地址0x800000处。

4.3 烧写文件系统

在minicom中输入以下命令

$ tftp ${loadaddr} rootfs.jffs2
$ sf erase 0x2000000 0x4000000
$ sf write ${loadaddr} 0x2000000 ${filesize}

设备树已烧写至flash地址0x2000000处，同时该地址也是mtd分区mtdblock2的起始地址。

5 配置uboot环境变量

在minicom控制台中设置以下环境变量，将u-boot配置为使用norflash上的文件系统。

$ set flashargs set bootargs root=/dev/mtdblock2 rw rootwait rootfstype=jffs2 clkin_hz=(25000000) earlyprintk console=ttySC0,57600
$ set flashboot 'run flashargs; sf probe 2:1;sf read ${dtbaddr} 0x100000 0x40000;sf read ${loadaddr} 0x800000 0x800000;bootm ${loadaddr} - ${dtbaddr}'
$ set bootcmd run flashboot
$ save

配置完后重启开发板，即可自动从spi flash中引导Linux内核及文件系统。

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