ＡＲＭ ＪＴＡＧ口在寫入ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ中的應用

摘要：該文描述了如何使用JTAG口直接操作ARM CPU寫FLASH芯片的流程。對致力于嵌入式操作系統學習人員有所幫助。

關鍵詞：嵌入式；ARM；JTAG

中圖分類號：TP338文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)27-2099-02

Write BOOTLOADER to FLASH with ARM JTAG

TANG De-jun

(Ningbo Yi-zhou Investment Group Co.， Ltd.，Ningbo 315100，China)

Abstract: This dissertation describe how to write program of bootloader to boot flash. Embedded operating system dedicated to the study staff help.

Key words: ARM; JTAG; embedded system

在ARM7/ARM9的應用中，一個最重要的步驟是Bootloader如何寫入。目前，大部分人使用編程器來寫入Bootloader程序到啟動FLASH芯片中，然后把啟動FLASH芯片插入芯片座來達到啟動的目的。這種方法有以下幾個麻煩：1) 需要焊接一個FLASH芯片的插座，FLASH芯片型號根據封裝分有PLCC和TSOP和FPGA三種，PLCC是使用最廣泛的用作啟動芯片的封裝，TSOP和FPGA插座在實際生產過程中非常麻煩；2) 啟動FLASH容量不夠，大部分應用需要增加一片操作系統和應用程序存放的FLASH芯片；3) 生產工序工位增加了，貼片生產時需要增加一個工位來預先寫入程序到FLASH芯片。本文向廣大嵌入式研發工程師提供一種通用ARM芯片的JTAG接口，在沒有啟動程序或有程序的情況下，重新寫入啟動程序的方法。

要使用ARM JTAG接口，需要一個JTAG連接器到計算機。獲取JTAG連接器的方法有很多，這不是本文的重點，這里不多描述JTAG連接器。

有了ARM JTAG連接器后，根據JTAG連接的方法，連接的到計算機。我們使用最簡單、連接到計算機并口的標準JTAG連接器來作介紹。

使用HJATG軟件進行和目標ARM CPU的通信調試（HJATG軟件可以在www.hjtag.com免費獲取）。

在計算機上安裝H-JTAG，給目標板加電，在計算機上執行H-JTAG 。

設置電纜類型按圖標 ：JTAG類型有兩種，根據電纜類型選擇sdt JTAG（標準JTAG接口）或wiggler電纜，一般使用sdt JTAG。

設置使用并行口的端口：按圖標 選擇LPT1或LPT2，一般選擇LPT1。

設置CPU的目標類型：在CPU自動選擇沒有檢測到時，按圖標 適當選擇ARM7或ARM9，選擇總線模式Little Endian（地位字節在前）或Big Endian（高位字節在前），根據硬件設定一般選擇Little Endian。

按圖標 ，應當檢測處CPU的型號代碼，不同的CPU型號，檢測處的CPU型號代碼不同，意味不同的ARM內核，檢測KS8695X所示代碼是ARM9 0x00922F0F。

安裝ARM Developer Suite（ADS1.2）。

執行AXD Debugger，在Options|Configure Target…下配置連接目標板所使用的動態庫文件，選擇ADD按紐，找到H-JTAG，找到文件H-JTAG.dll，選擇確定，回到配置界面。

選擇OK按紐，回到操作界面，選擇Processor Views | Memory菜單，打開內存顯示窗口，鼠標右鍵點擊內存顯示窗口，在彈出菜單中選擇Size中選擇32bits，即使用32位數據顯示格式。在地址欄內填入相應地址，應能顯示相應地址值。注意：在有MMU控制器的CPU，一旦啟用MMU，內存單元受到保護，顯示地址為邏輯地址，不是物理地址，也無法操作相應的寄存器物理地址。

解讀處理器資料，找到可以通過JTAG控制的內存空間。如處理器內有可以控制的內部RAM，設置相應寄存器，使RAM可以讀寫（一般內部SRAM大部分為指令CACHE和數據CACHE，通過部分寄存器可以時SRAM設定作為內部RAM使用，大部分ARM7內都有SRAM）。

例如：S3C4510B設置SYSCFG用以配置內部RAM，令SYSCFG = 0xE7FFFF86，即配置內部SRAM到地址0x03ffe0000

又例如：在W90N740中CAHCON寄存器，設置內部SRAM用途，所幸的是缺省內部SRAM可用，在地址0xFFE00000開始。

在內部有MMU單元的CPU，內部cache大都不可能設定為內部RAM，需要通過設定外部的SDRAM來成為可用的RAM空間，下面以KS8695X為例來說明如何設定SDRAM成為JTAG調試程序的可用RAM空間。

在KS8695X處理器中，復位后SYSCFG寄存器在地址0x03ff0000，這個寄存器地址沒有改變的話，整個寄存器組都在0x03ff0000~0x03ffffff之間。

禁止一切中斷令寄存器INTEN(0x03ffE024) = 0 。

配置啟動FLASH芯片的地址范圍到0x02800000~0x02C00000之間，4M字節地址范圍，ROMCON0(0x03ff4010) = 0xAFE80070，ERGCON(0x03ff4020) = 0x00000002。

配置SDRAM在0x00000000~0x01000000地址范圍(16M字節)，寬度為32位數據，4個Bank，令SDCON0(0x03ff4030) = 0x3FC0000E。

配置 RAS CAS反應時間SDGCON(0x03ff4038) = 0x0000000A。

發送一個空命令到SDRAM，令SDBCON(0x03FF403C) = 0x00030000。

發送一個預先充電命令到SDRAM，令SDBCON(0x03FF403C) = 0x00010000。

設置SDRAM刷新時間，REFTIM (0x03FF4040) = 0x000000168。

配置SDRAM命令寄存器，令SDBCON(0x03FF403C) = 0x00020033。

到此SDRAM配置完成，可以使用了。

在地址0x00000001， 0x00000002， 0x00000004， 0x00000008， 0x00000010， 0x00000020， 0x00000040， 0x00000080， 0x00000100， 0x00000200， 0x00000400， 0x00000800， 0x00001000， 0x00002000， 0x00004000， 0x00008000， 0x00010000， 0x00020000， 0x00040000， 0x00080000， 0x00100000， 0x00200000， 0x00400000， 0x00800000地址寫入測試數據，確認硬件沒有錯誤。如果同一單元SDRAM訪問有時有錯誤，可以修改寄存器CLKCON(0x03FF0004)降低總線頻率，保證SDRAM訪問正確。以上配置寄存器可以通過執行下面的配置文件來解決。

現在我們可以在SDRAM空間內執行匯編程序了。直接執行C語言程序，現在還不行，因為C語言需要的各類參數還沒有初始化。在0x8000位置執行下面的匯編程序：

;# Enter UNDEF mode and set up the UNDEF stack pointer

msr cpsr_c， #MODE_UNDEF | I_BIT | F_BIT

ldr sp， =UNDEF_STACK

;# Enter FIQ mode and set up the FIQ stack pointer

msr cpsr_c， #MODE_FIQ | I_BIT | F_BIT

ldr sp， =FIQ_STACK

;# Enter IRQ mode and set up the IRQ stack pointer

msr cpsr_c， #MODE_IRQ | I_BIT | F_BIT

ldr sp， =IRQ_STACK

;# Enter SVC mode and set up the SVC stack pointer

msr cpsr_c， #MODE_SVC | I_BIT | F_BIT

ldr sp， =SVC_STACK

;# Enter SYS mode and set up the SYS stack pointer for temperary use

msr cpsr_c， #MODE_SYS | I_BIT | F_BIT

ldr sp， =RAM_LIMIT_TMP

;# Enter ABT mode and set up the ABT stack pointer

msr cpsr_c， #MODE_ABT | I_BIT | F_BIT

ldr sp， =ABT_STACK

執行完這個文件后，各種模式下堆棧指針就可以安全使用了，這時C語言程序已經可以直接在SDRAM中執行了。

以下面程序為主體，可以直接通過程序在FLASH的任意位置寫任何內容了，在FLASH的起始區域寫入Bootloader當然也是可以的：

size=(int)((unsigned int)(bootloader_tail)-(unsigned int)(bootloader_entry));

uprintf(\"bin size is %d bytes\\"，size);

nextAddress = FLASH_BASE;//+0x40000;//linux zImage

if(size % 4 !=0)

i =(size(~0x3))+0x4; //word aligment

else

i = size;

src=(unsigned int)bootloader_entry;

dest=(unsigned int)nextAddress;

uprintf(\"Address:%08x\"，dest);

while(i)

{

uputchar('.');

blockSize=flash[flash_type].BlockSize(dest);

flash[flash_type].BlockErase(dest， blockSize);

if( i < blockSize )blockSize=i; // Check if > a block size

flash[flash_type].BlockWrite(dest， (UCHAR *)src， blockSize);

src+=blockSize;

dest+=blockSize;

i-=blockSize;

}

uprintf(\" OK!\\");

uprintf(\"Verifing \");

// Verify program

if(size % 4 !=0)

i =(size(~0x3))+0x4; //word aligment

else

i = size;

src=(unsigned int)bootloader_entry;

dest=(unsigned int)nextAddress;（下轉第2106頁）

（上接第2100頁）

blockSize=flash[flash_type].BlockSize((unsigned int)src);

blockSize=blockSize-1;

j = 0;

while(i)

{

if( (iblockSize)==0x0 )uputchar('.');

if( *((volatile unsigned int *)src) != *((volatile unsigned int *)dest) )

{

uprintf(\"\ERROR: A:0x%08x W:0x%08x R:0x%08x!!\\"，dest，*((volatile unsigned int *)src)，*((volatile unsigned int*)dest));

break;

}

src+=4;

dest+=4;

i-=4;

}

if(i==0) uprintf(\" OK!\\");

通過ARM CPU的JTAG接口控制ARM CPU直接操作CPU的外圍電路，可以讓我們在調試硬件時，能夠在32位復雜的系統下，很清除的知道外圍電路的工作情況，能一步一步排除各種硬件錯誤，直到系統能夠穩定的工作。使用JTAG接口寫入Bootloader只是其中的一個特例。當然這種方法也不是萬能的，外設要求CPU反應速度快時就無法滿足要求了。

實際我們通過JTAG接口來控制ARM CPU來調試的程序，一般不能太大。因為JTAG傳輸電纜會有誤碼，太大的程序很難保證它的可靠性。

希望本文能為致力于嵌入式操作系統學習人員，提供一點點幫助。

參考文獻：

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注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”