成都网站建设服务有什么,兰州官网排名推广,网站开发与spark,西安网络关键词排名DM365的视频处理涉及到三个相关处理器#xff0c;分别是视频采集芯片、ARM处理器和视频图像协处理器#xff08;VICP#xff09;#xff0c;整个处理流程由ARM核协调。视频处理主要涉及三个处理流程#xff0c;分别是视频采集、视频编码和对编码后的视频的处理#xff0c… DM365的视频处理涉及到三个相关处理器分别是视频采集芯片、ARM处理器和视频图像协处理器VICP整个处理流程由ARM核协调。视频处理主要涉及三个处理流程分别是视频采集、视频编码和对编码后的视频的处理为了提高性能通常为每个处理流程提供一个处理线程。 视频采集 TVP5146将采集到的视频数据转化为数字信号并将这些数据送入DM365的BT656接口然后通过Resize得到所需要的分辨率然后将这些数据写入到指定的内存中这些内存空间由cmem模块分配。cmem模块用于分配连续的存储空间连续的存储空间可以提高数据的读写效率。 视频编码 VICP从指定的存储空间中读入视频数据并将这些数据编码为指定的视频/图像格式然后将编码后的数据写入到指定的存储空间这些存储空间通常也是由cmem模块分配。 编码数据处理 ARM从指定的内存空间中获取编码后的视频数据可以将这些编码后的数据保存到本地或远端也可以使用RTP协议发送到网络。 整个过程由ARM核协调为了提高效率大量使用DMA操作和cmem模块分配的连续存储空间。 作者德州仪器现场技术支持工程师 孟海燕
概要
本文介绍了DM368 NAND Flash启动的原理并且以DM368 IPNC参考设计软件为例介绍软件是如何配合硬件实现启动的。
关键字NAND Flash启动RBLUBL
芯片上电后是如何启动实现应用功能的这是许多工程师在看到处理器运行的时候通常都会问的一个问题。下面我们就以德州仪器的多媒体处理芯片TMS320DM368为例介绍它的NAND Flash启动原理以及实现。
一NAND Flash启动原理
德州仪器的多媒体处理芯片TMS320DM368可以实现1080P30 h264的编码已经广泛的使用在了网络摄像机的应用中。DM368可以支持NOR Flash, NAND Flash, UART, SD Card启动等多种启动方式。对于NAND启动DM365支持的特性如下
1. 不支持一次性全部固件下载启动。相反的需要使用从NAND flash把第二级启动代码UBL复制到ARM的内存AIM将控制转交给用户定义的UBL。
2. 支持最大4KB页大小的NAND。
3. 支持特殊数字标志的错误检测在加载UBL的时候会尝试最多24次。例如在NAND的第1个block没有找到特殊数字标志会到下一个block继续查找一直到查找到第24个block。
4. 支持30KB大小的UBLDM365有32KB的内存其中2KB用作了RBL的堆栈剩下的空间可以放UBL
5. 用户可以选择在RBL执行的时候是否需要支持DMAI-cache例如加载UBL的时候
6. 使用并且需要4位硬件ECC支持每512字节需要ECC位数小于或等于4位的NAND Flash。
7. 支持需要片选信号在Tr读时间为低电平的NAND Flash。
在网络网络摄像机的应用中为了节约成本有一些用户使用了NAND Flash启动方式。图1 就是从上电到Linux启动的一个概要的流程图。首先RBLROM boot loader从NAND上读取UBLuser boot loader并且复制到ARM的内存里面。UBL运行在ARM的内存里初始化系统例如初始化DDR。然后UBL从NAND Flash里面读取U-Boot的内容并且复制到DDR里运行。DDR里面运行的U-Boot又从NAND Flash里面读取Linux内核代码并且复制到DDR上然后启动内核。这样DM365的系统就从上电到完成Linux内核启动然后就可以运行相应的应用程序了。 图1 NAND Flash启动流程
下面我们会一步一步的介绍从上电到Linux启动是如何实现的。
首先我们需要提到的一个概念是RBL也就是ROM Boot Loader ROM启动代码。在DM368芯片上有一块ROM的区域地址从0x00008000到 0x0000 BFFF这块区域就是存放RBL代码的地方。ROM上的代码是在芯片出厂前就烧写好的用户是不能修改的。在DM368上除了AEMIF Nor Flash启动其他的启动方式都需要运行RBL。
无论是上电复位热复位还是看门狗复位在复位信号由低到高的时候DM368芯片会检测BTSEL[2:0]引脚启动选择引脚。只要检测到电平不是001也就是不是AEMIF NOR Flash启动ARM程序就会从ARM的ROM的地址0x00008000地址开始执行。
RBL首先会读取BOOTCFG寄存器里面的BTSEL信息如果发现BTSEL的状态是000就会得知配置的是NAND Flash启动NAND启动模式开始执行。注意为了保证NAND启动正常运行需要保证在复位的时候DEEPSLEEPZ/GIO0引脚拉高。在确认启动是NAND后首先RBL会初始化最高2KB的内存为堆栈并且关闭所以中断。然后RBL会读取NAND的ID信息然后在RBL的代码里面的NAND ID 列表从而得知更详细的NAND Flash的信息例如页page大小等对EMIF做好相应的配置。DM368支持启动的NAND的ID信息可以在参考文档1ARM子系统用户手册里面找到。硬件选型时请务必选择在NAND ID列表里面支持的NAND芯片。
接下来RBL会在NAND Flash的第1块的第0个页开始查找UBL的描述符。如果没有找一个合法的UBL的特殊数字标志RBL会继续到下一个块的第0个页查找描述符最多第24个块。RBL会到多个块里面查找描述符是根据NAND Flash本身容易与坏块的特点而设计的。24块应该足以避免NAND Flash坏块的影响。
如RBL在某块里面找到了合法的UBL描述符这个块号block number就会写到ARM内存最后的32位0x7FFC~0x8000用于调试时候使用然后UBL描述符的具体内容将被读取并且处理。UBL描述符告诉RBL关于下载和将控制权交给UBL所需要的信息具体见表1. 第0页地址 32位 描述 0 0xA1AC Edxx 特殊数字标志 4 UBL入口地址 用户启动代码的入口地址绝对地址 8 UBL使用的页数 页数用户启动diamond的大小 12 UBL开始的块号 开始存放用户启动代码的块号block number 16 UBL开始的页数 开始存放用户启动代码的页数 20 PLL设置-M PLL设置- 倍率仅在特殊数字标准表示PLL使能的时候有效 24 PLL设置-N PLL设置- 分率仅在特殊数字标准表示PLL使能的时候有效 28 快速EMIF设置 快速EMIF设置仅在特殊数字标准表示快速EMIF启动的时候有效 表1 NAND UBL描述符
一旦用户需要的启动设置配置好RBL就会从0x0020第地址开始把UBL搬移到ARM内存。在从NAND读取UBL的过程中中RBL会使用4位的硬件ECC对NAND Flash上的数据进行检错和纠错。如果因为其他原因读失败复制会立即停止RBL会在下个块里面继续寻找特殊数字标志。
对于UBL的描述符有几点注意事项
1. 入口地址必须在0x0020到0x781C之间
2. 存放UBL的页必须是连续的页可以分布在多个块内总共大小必须小于30KB。
3. UBL的起始块号block number可以是和存放UBL描述符的块号一样。
4. 如果UBL的起始块号是和存放UBL描述符的块号一样 那UBL的起始页数一定不可以和UBL描述符存放的页数一样。
但RBL根据UBL描述符里提供的UBL大小信息将UBL全部成功复制到ARM内存后RBL会跳到UBL起始地址这样芯片的控制权就交给了UBLUBL开始在ARM内存里运行了。
也许你会问既然RBL可以把NAND Flash上的内容复制到ARM内存里运行为什么我们不直接把U-Boot复制到内存运行原因是ARM内存太小。一般的U-Boot都是大于100KB而DM365上可以用于启动的内存只有30KB。也许你又要问了那为什么不把U-Boot直接复制到DDR上运行DDR有足够大的空间这个原因是芯片上电后并无法知道用户在DM365的DDR2接口上接的DDR信息RBL也就无法初始化DDR在RBL运行的阶段DDR是不可用的。这也是为什么UBL里面初始化DDR是它的一项重要任务。
当NAND启动失败的时候RBL会继续尝试MMC/SD启动方式。如果你系统使用NAND启动但NAND上的内容损坏了如果你的板子上有SD卡接口也可以改变启动方式那你可以用SD卡先把系统启动起来然后重新烧写NAND Flash上的内容。这可以作为产品失效后在客户侧的一个补救方法。
二NAND Flash启动的软件配合实现
现在我们知道了DM368 NAND Flash启动的原理下面我们来看看软件是如何根据并配合硬件的要求实现启动的。在DM368 IPNC的软件包里面有一个工具的目录里面有预先编译好的烧写NAND的CCS的可执行文件 UBL的二进制文件以及相关源码。
刚才在介绍NAND Flash启动原理的时候我们提到了RBL需要到NAND Flash上面搜索特殊数字标志。这个特殊数字标志就是由烧写NAND的CCS的工程写到Flash上的。在flash_utils_dm36x_1.0.0\flash_utils_dm36x\DM36x\CCS\NANDWriter\src\nandwriter.c里面的LOCAL_writeHeaderAndData()函数就是用来写描述符的。
// Setup header to be written
headerPtr (Uint32 *) gNandTx;
headerPtr[0] nandBoot-magicNum; //Magic Number
headerPtr[1] nandBoot-entryPoint; //Entry Point
headerPtr[2] nandBoot-numPage; //Number of Pages
#if defined(IPNC_DM365) || defined(IPNC_DM368)
headerPtr[3] blockNum3; //Starting Block Number
headerPtr[4] 0; //Starting Page Number - always start data in page 1 (this header goes in page 0)
对比表1你可看到headerPtr[3]的内容是用来存放UBL代码的起始块号。这里3的意思就是UBL是存放在UBL描述符所放块号后面的第三块里面。headerPtr[4] 0表示是从第0页开始存放。当然这个值用户是可以修改的。只要你烧写UBL代码的位置和描述符里面的起始块/页数一致就可以了。
在IPNC的代码里面UBL的描述符是会从NAND Flash的第1个块开始写如果块是好的就放在第1块的第0页。如果第1块是坏的就会把UBL的描述符写入到下一个块的第0页。IPNC的代码里面没有将UBL描述符可能有的块号从1到24块这是RBL搜索的范围它只是从第1块到第3块。如果UBL描述符放在第1块那如果第4块是好的话UBL的代码就从第4块的第0页开始放。
#elif defined(IPNC_DM368)
// Defines which NAND blocks the RBL will search in for a UBL image
#define DEVICE_NAND_RBL_SEARCH_START_BLOCK (1)
#define DEVICE_NAND_RBL_SEARCH_END_BLOCK (3)
在nandwriter.c里面你还可以看到UBL的入口地址是固定的0x100。
gNandBoot.entryPoint 0x0100; // This fixed entry point will work with the UBLs
要了解为什么是0x100你就必须要看一下UBL的源码。在UBL源码的UBL.cmd文件里面你可以看到下面的定义将入口地址放在boot的地方而boot的运行地址就是0x100。
-e boot //指定入口地址为boot
...
MEMORY
{
...
UBL_I_TEXT (RX) : origin 0x00000100 length 0x00004300
...
UBL_F_TEXT (R) : origin 0x020000E0 length 0x00004300
...
}
SECTIONS
{
...
.text : load UBL_F_TEXT, run UBL_I_TEXT, LOAD_START(FLASHTEXTStart), LOAD_SIZE(FLASHTEXTSize)
{
*(.boot)
. align(4);
*(.text)
. align(4);
}
....
}
在UBL的源码boot.c里面有强制把启动的最初代码放在了boot的section里面。
#if defined(__TMS470__)
...
#pragma CODE_SECTION(boot,.boot);
#endif
void boot(void)
{
...
}
这样从cmd的配置以及代码指定代码段UBL的程序就能确保是从0x100的地址开始运行。
UBL启动U-Boot的过程借鉴了RBL启动UBL的原理。烧写描述符也是用同样的LOCAL_writeHeaderAndData()函数。在nandwriter.c里面我们把U-Boot的代码叫做应用代码APP。
// Defines which NAND blocks are valid for writing the APP data
#define DEVICE_NAND_UBL_SEARCH_START_BLOCK (8)
#define DEVICE_NAND_UBL_SEARCH_END_BLOCK (10)
下面是IPNC启动后串口最初的打印。
Valid magicnum, 0xA1ACED66, found in block 0x00000008.
DONE
Jumping to entry point at 0x81080000.
我们可以看到UBL是指第8块的地方找到了U-Boot的描述符这个DEVICE_NAND_UBL_SEARCH_START_BLOCK的定义是一致的。
IPNC代码支持在U-Boot里面更新UBL或者U-Boot自己。下面是烧写ubl和U-Boot在U-Boot下的命令。
烧写ubl
nand write 0x80700000 0x080000 0x08000
烧写U-Boot
nand write 0x80700000 0x160000 0x28000
要了解为什么NAND Flash的烧写地址是0x80000和0x160000这还是需要了解nandwriter.c里面的烧写流程。从前面的内容我们可以得知nandwriter.c烧写UBL是从134块开始的而烧写U-Boot是从8311块。在IPNC上使用的NAND Flash是2K一个页每个块128KB。所以UBL烧写的地址是128KBx40x80000而烧写U-Boot的地址是128Kx110x160000。
所以如果在没有NAND Flash坏块的情况下nandwriter.c会把UBL的描述符烧写在第1块第0页上把UBL的代码烧写在第4块第0页上把U-BootAPP的描述符烧写在第8块第0页上把U-Boot的代码烧写在第11块第0页上。这样芯片在上电确认是NAND Flash启动后RBL在执行的时候就会找到UBL相应的描述符把UBL加载的ARM内存里运行。而UBL又找到了U-Boot的描述符把U-Boot加载到DDR上运行。最后U-Boot加载uImage并启动了Linux完成了从上电到Linux启动的整个过程。
三结束语
每个芯片一般都有多种启动方式各个芯片的启动方式都有所不同但又有类似的地方。上面的介绍也可以作为学习其他芯片其他启动方式的一个参考。
最后感谢李斌在本文整理过程中的帮助
参考文献
1. TMS320DM36x Digital Media System-on-Chip (DMSoC) ARM Subsystem Users Guide Literature Number: SPRUFG5A
2. TMS320DM368 datasheet Literature Number: SPRS668C
