第十四章 SD卡启动
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1、纯粹的Flash：Nandflash，NorFlash
Nandflash、NorFlash芯片只是对存储单元做了最基本的读写接口，然后要求外部的soc来提供flash读写的控制器，产生flash的读写时序来和flash进行通信。
缺陷：读写接口时序比较复杂；内部无坏块处理机制，需要soc自己来管理flash的坏块；各家厂商的flash接口不一致，造成升级比较复杂。
Nandflash分MLC和SLC两种。SLC存储可靠性高，但是容量小，价格高，一般是512M以下，以上的就比较贵了。MLC可靠性差，但是容量大，价格低。
2、SD卡、MMC卡、MicroSD、TF卡
这些卡内部其实就是Flash存储颗粒，比直接的NandFlash芯片多了统一的外部封装和接口。
卡拥有统一的标准，如SD卡，遵照SD规范来发布。规范规定了SD卡的读写速度，读写接口时序、读写命令集、卡大小尺寸、引脚个数及定义。这样做的好处就是不同厂家的SD卡可以通用。
SD卡\MMC卡等卡类有统一的接口标准，而NAND芯片没有统一的标准，各家产品会由差异。
SD和MicroSD只是体积大小的区别，其他都是一样的。TF卡是MicroSD卡的原名，TF卡重新命名为MicroSD。
SD卡有写保护，MicroSD没有写保护。
3、iNand，MoviNand，eSSD
电子产品如手机、相机等，以前是用SD卡\TF卡扩展存储容量；但是现在都直接内置大容量FLASH芯片而不是使用外部扩展卡。
外部扩展卡时间长了卡槽可能会接触不良导致不可靠。
现在主流方向是使用iNand，MoviNand，eSSD这些来做电子产品的存储芯片。这些东西的本质还是nandflash，内部由Nand的存储颗粒构成，再集成了块设备管理单元，综合了SD卡为代表的各种卡的优势和原始nandflash芯片的优势。
优势：
◾向SD卡学习，有统一的接口标准（包括引脚定义、物理封装、接口时序）
◾向芯片学习，以芯片的方式发布，不以卡的方式发布，可以减小PCB面积。
◾内部内置了flash管理模块，提供诸如坏块管理等功能，让nand的管理更容易。其实就是在内部有一个mcu，这个mcu对flash进行管理，外部操作该芯片，其实就是操作内部的MCU。
4、SD卡的编程接口
4.1、SD卡的物理接口
对外有9个接口。9个接口中有2个地、1个电源、6个信号线。
针脚的定义：
4.2、SD协议与SPI协议
SD卡不能直接通过接口给地址来访问，访问需要按照一定的接口协议（时序）来访问。非总线的访问。
SD卡虽然只有一种物理接口，但是支持的通信协议有两种：SD协议和SPI协议。
4.2.1、SPI协议特点
低速、接口操作时序比较简单，适合单片机。
SPI协议是单片机中广泛使用的一种通信协议，并不是为SD卡专门发明的。
SPI协议相对SD协议来说速度比较低。
SD卡支持SPI协议，就是为了单片机方便使用。
4.2.2、SD协议特点
高速、接口时序复杂，适合有SDIO接口的Soc。
SD协议是专门用来和SD卡通信的。但是现在有些其他的芯片也在用SD协议，如wifi芯片。
SD协议要求soc中有SD控制器，运行在高速率下，要求soc的主频不能太低。
4.3、210的SD\MMC控制器（1031页）
该控制器可以工作在52M时钟下，可以实现8-bit数据访问。
框图：
SD卡内部除了存储单元FLASH外，还有SD卡管理模块，soc和SD卡通信时，通过9针引脚以SD协议\SPI协议向SD卡管理模块发送命令、时钟、数据等信息，然后从SD卡返回信息给soc来交互。工作时每一个任务（初始化SD卡，读数据，写数据，擦除等等）都需要一定的时序来完成（所谓时序就是先向SD卡发送XXX命令，SD卡回xx消息，然后再向SD卡发送xxx命令）。
5、210的SD卡启动
5.1、soc为何要支持SD卡启动
soc支持的启动方式越多，将来使用时就越方便，用户可选择性就越大，soc的适用面就越广。
SD卡启动好处：可以不借用专用的烧录工具（如jlink）情况下对SD卡进行刷机，然后刷机后的SD卡插入卡槽，soc即可启动。可以用SD卡启动进行量产刷机。
如210开发板，板子上的iNand是空的，此时无法启动，这时候官方会把事先做好的量产卡插入SD卡槽，开发板是用iNand启动。因为此时iNand是空的，所以第一启动失败，会转而第二启动，就从外部SD2通道的SD卡启动，启动后执行刷机对iNand进行刷机，刷机完成后自动重启。这时候重启，因为iNand中已经有程序了，所以可以从iNand中启动。
5.2、SD卡启动的难点
SRAM、DDR都是总线式访问的，SRAM不需要初始化即可直接使用而DDR需要初始化后才能使用，但是总之CPU可以直接和SRAM\DRAM打交道；而SD卡需要时序访问，CPU不能直接和SD卡打交道。
NorFlash读取时可以总线式访问，所以NorFlash启动非常简单，可以直接启动，但是SD\nandflash不行。
以前只有NorFlash可以作为启动介质。后面三星在2440中使用了stepping stone技术，让nandflash也可以作为启动介质。
Stepping stone技术就是在soc内部而内置4KB的SRAM，然后开机时soc根据OMpin判断用户设置的启动方式，如果是NandFlash启动，则soc的启动部分的硬件直接从外部NandFlash中读取开头的4KB到内部SRAM中作为启动代码。
Stepping stone技术进一步发展，在6410芯片中得到完善，在210芯片时已经成熟。210中有96K的IRAM，并且有一段iROM作为BL0,BL0再去启动BL1。
5.3、210的启动过程回顾
210首先执行内部的iROM（也就是BL0），BL0会判断Ompin来决定从哪个设备启动，如果启动设备是SD卡，则BL0会从SD卡读取前16KB到SRAM中区启动执行（这部分就是BL1,这就是steppingstone技术）
BL1执行之后剩下的就是软件的事情了，soc就不用去操心了。
5.4、SD卡启动流程
分为bin文件小于16KB和大于16KB两种情况：
第一种情况：bin镜像文件小于16KB，这时候相当于整个镜像文件作为BL1被steppingstone直接硬件加载执行。
第二种情况：bin镜像文件大于16KB。这时候就要把整个镜像分为2部分：第一部分16KB大小，第二部分是剩下的大小。然后第一部分作为BL1启动，负责去初始化DRAM并且将第二部分加载到DRAM中去执行。
5.5、IROM是怎样读取SD卡\NandFlash？
三星在iROM中内置了部分代码去初始化了SD卡\NandFlash，并且内置了读取各种SD卡\NandFlash的代码在iROM中，BL0执行时就是通过调用这些device copy函数来读取外部SD卡\NandFlash中的BL1。
5.6、Soc支持SD卡启动的秘密（iROM代码）
三星soc支持SD卡\NandFlash启动，主要是依靠stepping stone技术。具体在210中支持stepping stone技术的是内部的iROM代码。
6、启动文档中描述的MMC设备使用
要使用MMC设备，要设置三个全局变量。
globalBlockSize：MMC设置的块数目
flobalSDHCInfoBit： MMC卡的参数设置
V210_SDMMC_BASE: MMC卡的操作通道，硬件会检测OMpin的值设置这个值，从而让程序判断操作哪一个通道的MMC卡，210总共有4个通道的SD\MMC，0和2通道可以作为启动。
内置的拷贝函数
对于SD\MMC，使用CopySDMMCtoMem函数，地址是在0xd0037f95。这是一个函数指针。
使用方法：
第一个参数：通道号，可以是0-3。但是在210中，只使用了通道0和通道2，所以这里值为0或者2。
第二个参数：块地址，起始块地址
第三个参数：块大小，复制数据的块的个数
第四个参数：内存地址，复制数据的目的地址
第五个参数：决定卡的initial，一般给0。
返回值：bool类型，成功或者失败。
6.1、扇区和块
早期的存储设备的存储单元不是以字节为单位，而是以扇区为单位。也就是读写的最小单元就是扇区，不能只读取或写扇区中的部分区域。
一个扇区有好多个字节，一般是512字节，但是也有其他的，比如1024字节，2048字节，4096字节。但是因为最早是512字节，很多的软件（如操作系统和文件系统）已经默认了512这个数字，因此后来的硬件虽然物理上可能支持更大的扇区，但是实际上一般还是兼容512字节扇区这种操作方法。
一个扇区可以看成是一个块block（块的概念就是：不是一个字节，是多个字节组成一个共同的操作单元块），所以就把这一类的设备称为块设备。
Linux里有个mtd驱动，就是用来管理块设备的。
FLASH以块为单位来读写，就决定了启动时device copy函数只能以整块为单位来读取SD卡。
SD卡的扇区和块大小是一样的，512字节。
6.2、用函数指针方式调用device copy函数
第一种方法：宏定义方式来调用。好处是简单方便，坏处是编译器不能帮我们做参数的静态类型检查。
第二种方法：使用函数指针调用。
6.3、三星推荐的SD卡分布。
三星，对于SD卡的程序分布，有推荐的方案，我们最好按照三星规定的程序分布，将程序分布到SD卡中。
N，M自己分配。BL1被放在SD卡的第1块。
BL1要完成：关看门狗、设置栈、开icache，初始化DDR，从SD卡复制BL2到DDR中特定位置，跳转执行BL2.
BL1在SD卡中必须以Block1开始（block0不能用），长度定为16KB（也就是32个block）；BL1理论上可以从33扇区开始，但是实际上为了安全都会留一些空扇区作为隔离，比如可以从45扇区开始。
代码：
注意从SD卡复制数据到ram中的第二个参数是块地址，如45块，就是45，不是45*512。
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原文首发于骏的世界博客
作者：卢骏.
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