使用Linux操作系统启动SPI Flash的方法 (linux spi flash启动)

在嵌入式系统开发中，SPI Flash被广泛应用于固件存储。为了使这些固件能够被嵌入式系统启动，需要在启动过程中加载SPI Flash的固件。本文将介绍如何。

一、SPI Flash介绍

SPI Flash是一种存储系统，采用串行外设接口(SPI)传输数据。它拥有较小的封装体积和低功耗特性，适用于嵌入式系统中的固件存储。

在一个SPI Flash芯片内部，有一个串行存储器(single-bit storage memory)和一些控制逻辑。SPI Flash的存储器可以被分成一个或多个扇区(sector)，每个扇区有其对应的擦除命令。SPI Flash还有一个页(page)的概念，每个页中可以存储多个字节数据。

二、Linux系统启动过程

在介绍如何使用Linux操作系统启动SPI Flash之前，先介绍一下Linux操作系统的启动过程。

1. BIOS/UEFI

当一个计算机或嵌入式系统开机时，CPU会执行BIOS或UEFI，它们是一种在计算机开机时执行的系统软件。BIOS/UEFI会检测系统硬件并初始化它们，然后加载并转移控制到启动介质。

2. Bootloader

下一步是启动程序加载器(bootloader)的执行。启动程序加载器位于启动介质的某个位置。它的作用是在硬件和内核之间建立一个桥梁。启动程序加载器会将Linux内核从启动介质中加载到内存中，并将控制权转移到内核。

3. Kernel

内核是操作系统的核心，它提供了系统资源管理和进程调度等功能。启动程序加载器把内核加载到内存中后，它还需要传递一个命令行内核参数。这个命令行内核参数包含了内存布局、设备树文件位置等信息。

4. Init

内核启动后会执行之一个用户空间进程(init)。init是用户空间的之一个进程，它会执行系统初始化，并负责启动各种系统服务。

三、启动SPI Flash的方法

在嵌入式系统开发中，SPI Flash通常被用作系统的固件存储。在Linux系统启动时，也需要从SPI Flash中加载一些固件。

1. SPI Flash读取

在嵌入式系统中，SPI Flash读取的过程通常是在Linux内核启动前进行。对于ARM平台，这一过程通常是在U-Boot中完成。

在U-Boot中，SPI Flash设备可以使用spi_flash命令进行读取。spi_flash命令的语法格式如下：

spi_flash

其中，是SPI Flash设备号；是设备在内存中的基址；是从SPI Flash读取数据的地址；是需要读取的字节数。

通过spi_flash命令读取的数据可以通过tftp命令写入网络盘中。

2. 内核支持

Linux内核也需要支持SPI Flash。内核需要支持SPI总线控制器和SPI Flash驱动程序。SPI总线控制器是通用驱动程序，用于控制整个SPI总线。SPI Flash驱动程序是特定设备驱动程序，用于控制SPI Flash设备。

下面是一些SPI Flash驱动程序的例子：

– Winbond W25Q16BV

– Micron/Numonyx N25Q128A13ESE40F

– Macronix MX25L12805D

– Atmel AT45DBXXX

在内核编译时，需要将相应的驱动程序编译进内核。这可以通过内核配置选项完成。

3. 设备树

在Linux内核启动后，内核需要知道SPI Flash的存储器能够在哪个地址空间里找到。这需要通过设备树(dts)实现。

在设备树中，需要为SPI Flash添加一个spi节点。spi节点需要包含几个属性：

– spi-flash：类型，表示这是一个SPI Flash设备。

– compatible：设备类型和版本号。

– reg：访问设备时的地址范围。

例如，下面是一个设备树中SPI Flash的节点定义：

spi0: spi@020230 {

spi-flash@0 {

compatible = “winbond,w25q16bv”;

reg = ;

}

}

4. 内核驱动程序

内核驱动程序也需要知道SPI Flash设备的位置和属性。驱动程序通常会将连接到SPI总线的所有设备枚举出来，并为每个设备配置相应的驱动程序。

在Linux内核中，使用mtd(“Memory Technology Devices”)子系统来管理SPI Flash设备。通过这个子系统，开发人员可以将SPI Flash设备包装成一组字符设备，以允许应用程序通过标准文件I/O操作访问设备。mtd子系统的文件包含在Linux内核源代码树的drivers/mtd目录中。

SPI Flash设备驱动程序通常需要完成以下任务：

– 识别SPI Flash设备，即读取设备的厂商ID、型号ID等信息。

– 正确地把SPI Flash设备映射到内存空间，并选择适当的内核存储桶(bucket)。

– 实现读/写/擦除等函数，以允许应用程序对设备进行操作。

四、

在Linux操作系统启动SPI Flash的过程中，需要完成以下任务：

– 在U-Boot中使用spi_flash命令读取SPI Flash中的固件。

– 在内核编译时将SPI Flash设备和驱动程序编译进内核。

– 在设备树中为SPI Flash设备添加spi节点，并配置相应的属性。

– 在mtd子系统中创建SPI Flash设备驱动程序，实现相关函数以允许应用程序对设备进行操作。

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嵌入式Linux启动过程，从上电开始。。。谢谢了

具体采用的方式取决于滚哪OM0、OM1两个引脚

OM所决定的启动方式

OM=00时，处理器从NAND Flash启动

OM=01时，处理器从16位宽度的ROM启动

OM=10时，处理器从32位宽度大孝码的ROM启动。

OM=11时，处理器慎掘从Test Mode启动。

cpuddrflash启动顺序

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1 之一阶段引导启动

在嵌入式系统的启动中之一个运行的函数并不是我们通常所理解的main函数，实际上在运行main函数之前已经完成了诸如cpu，flash等的初始化工作，并且为c代码提供了基础运行环境，这一部分工作就是我们所谓的之一阶段的引导启动。

这一阶段涉及的硬件包陵世括电源开关、cpu（核，寄存器，内部rom和内部ram）、外部的管脚、flash和ddr，系统对这些硬件由内而外，逐层初始化，核心流程是搬移代码然后执行。 编程语言涉及汇编语旅山言和c语言，其中汇编语言主要实现cpu内部初始化过程，如向量表，中断等，代码初始是在cpu内部的rom中，被搬移到ram中执行，最后为c语言的执行做好准备。c语言部分的代码，通常是完成flash，ddr，外部管脚的初始化，代码初始是放到flash中，搬移到ddr中执行，直到引拆汪中导完成交接给uboot，进行第二阶段的引导或者直接可以裸跑程序了。

1. 启动CPU，读取BIOS，从BIOS中加载启动程序，读取启动程序的之一个扇区，这个扇区是引导扇区，也就是boot sector；

2. 加载boot sector中的内容，这个内容是boot loader，它举磨李会游尺读取操作系统的内核，比如Linux内核；

3. 加载操作系统内核，然后开始初始化操作系统，加载驱动程序，比如硬盘驱动程序，显卡驱动程序等；

4. 加载操作系统的核心文件，比如文件系统，网络协议，进程管理等；

5. 加载用户程序，比如桌面环境，浏览器，邮件客户端等；

6. 启动用户程序，完成系统启动，进入操正迟作系统的桌面环境。

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