摘要
本文介紹OMAP-L138_FlashAndBootUtils工具包基本框架和串口燒寫工具sfh_OMAP-L138.exe工作原理，使用方法，以及針對客戶的硬件如何修改代碼，搭建編譯環(huán)境并重新編譯，并總結(jié)了使用該工具的常見問題。
關(guān)鍵字：OMAPL138, 串口燒寫, UBL
簡介
OMAP-L138支持多種啟動模式，包括SPI，NAND，NOR等。TI為用戶提供了兩套flash燒寫工具：
(1) 使用TI 在PSP 包或OMAP-L138_FlashAndBootUtils 包中提供的flash writer 的CCS工程，通過仿真器連接硬件板，按照提示步驟燒寫flash。
(2) 使用OMAP-L138_FlashAndBootUtils工具包中的串口燒寫工具（如sfh_OMAP-L138.exe），通過串口連接，進行命令行燒寫。
本文接下來將針對第二種方式進行詳細(xì)介紹。
用戶可以從開源網(wǎng)站上下載最新的OMAP-L138_FlashAndBootUtils版本[1]。最新的版本為OMAPL138_FlashAndBootUtils_2_40，本文以此版本展開討論。
OMAP-L138_FlashAndBootUtils_2_40工具包支持TI公司的多種芯片平臺的flash燒寫，包括OMAPL138，AM1808，C6748等。工具包內(nèi)的代碼是對應(yīng)LogicPD的OMAL138/AM1808 EVM板的。如果用于用戶自己的硬件板，可能需要修改工具包中相應(yīng)代碼并重新編譯。
該工具包中包括多種flash工具及代碼。主要目錄如表1所示。
表1 OMAP-L138_FlashAndBootUtils_2_40工具包目錄結(jié)構(gòu)
1. 串口燒寫工具sfh_OMAP-L138.exe的工作原理
sfh_OMAP-L138是OMAP-L138_FlashAndBootUtils包中用于實現(xiàn)串口燒寫flash的應(yīng)用程序。與UartHost.exe[3]工具不同，UartHost.exe是UART啟動工具，不能燒寫flash。
運行sfh_OMAP-L138.exe時，通過UART啟動方式下載并運行OMAPL138/GNU/sft目錄下的AIS格式bin文件，完成芯片的初始化操作。然后通過UART與sfh進行命令交換，實現(xiàn)flash的擦除和燒寫工作。
從OMAP-L138/GNU/sft/build目錄中的makefile文件可知，編譯sft目錄內(nèi)各bin文件時需要sft.c，device.c，uart.c以及針對不同flash對應(yīng)的flash初始化文件。
例如sft_OMAPL138_SPI_MEM.bin是由sft.c，device.c，uart.c等文件與spi.c，spi_mem.c，device_spi.c一起編譯，并通過OMAP-L138/GNU/AISUtils目錄下的HexAIS_OMAP-L138.exe，根據(jù)sft目錄下的配置文件sft_hexais.ini內(nèi)的配置信息，將.out文件轉(zhuǎn)換成AIS格式的.bin文件。
2. 命令格式介紹
在命令行下輸入sfh_OMAP-L138.exe –help輸出命令格式說明如下：
sfh_OMAP-L138 <Command> [-targetType <Target>] [-flashType <FlashType>] [<Options>] [<InputFiles]各參數(shù)說明如下表所示，targetType默認(rèn)為OMAP-L138，F(xiàn)lashType默認(rèn)為SPI_MEM。使用默認(rèn)選項時相應(yīng)參數(shù)可以不輸入。
3. sfh_OMAPL138.exe常用命令的使用
sfh_OMAPL138.exe常用命令如表2所示。
表2 sfh_OMAPL138.exe常用命令表
以SPI flash啟動為例，準(zhǔn)備如下文件：
. ? sfh_OMAPL138.exe，來源于OMAP-L138_FlashAndBootUtils_2_40工具包。
. ? ubl-spi_ais.bin，來源于OMAP-L138_FlashAndBootUtils_2_40工具包。
. ? u-boot.bin，來源于SDK PSP目錄下的UBoot。
. ? u-boot-ais.bin，由UBoot編譯出的elf格式文件u-boot，通過AIS轉(zhuǎn)換工具生成。
首先將OMAL138/AM1808 EVM板設(shè)置為UART2啟動模式，S7開關(guān)設(shè)置如圖1所示。用直連串口線連接PC與EVM板，打開EVM板電源。在命令行模式下進入目錄：OMAP-L138_FlashAndBootUtils_2_40\OMAPL138\GNU。
圖1 S7開關(guān)設(shè)置
3.1全局擦除flash命令
sfh_OMAPL138.exe –targetType OMAP-L138 –flashType SPI_MEM –erase
圖2 sfh_OMAPL138.exe –erase命令運行界面
運行結(jié)果如圖2所示，如果是先上電，后執(zhí)行該命令，則需要按下板子上的reset鍵輸出“BOOTME”給上位機的sfh。
3.2燒寫單個AIS格式的應(yīng)用程序
sfh_OMAP-L138.exe –targetType OMAP-L138 –flashType SPI_MEM -flash_noubl u-boot-ais.bin
OMAP-L138的RBL支持AIS格式，可以在啟動過程中通過AIS格式文件中的配置信息初始化芯片，如PLL，DDR等。這樣就可以直接將程序加載到片外內(nèi)存，而不受片上內(nèi)存大小限制，省略二級Boot。
編譯UBoot時，在UBoot根目錄下會生成一個elf格式的u-boot文件，如圖3所示，在AISgen.exe工具里添加PLL，DDR等配置參數(shù)，將此文件轉(zhuǎn)換成AIS格式的bin文件，可以直接燒寫并啟動。
圖3 AISgen 配置界面
該命令將AIS格式的UBoot文件寫到flash的起始地址。命令執(zhí)行顯示結(jié)果如圖4所示：重新上電，從圖5啟動信息可見沒有UBL的運行信息，是直接從UBoot運行的。
圖4 sfh_OMAPL138.exe –flash_noubl命令運行界面
重新上電，從圖5啟動信息可見沒有UBL的運行信息，是直接從UBoot運行的。
圖5 從UBoot直接運行界面
3.3燒寫UBL和UBoot
sfh_OMAP-L138.exe –targetType OMAP-L138 –flashType SPI_MEM -flash ubl-spi-ais.bin u-boot.bin命令執(zhí)行結(jié)果顯示如圖5所示。該命令將ubl-spi-ais.bin寫到flash的起始地址，u-boot.bin寫到flash的0x10000的偏移地址。
圖6 sfh_OMAPL138.exe –flash命令運行界面
UBL和UBoot燒寫完后，關(guān)閉EVM板電源，按圖6所示，將EVM板的S7開關(guān)設(shè)為SPI flash啟動。
圖7 S7開關(guān)設(shè)置為SPI Flash啟動
打開串口終端如Hyper terminal，打開EVM板電源，串口終端輸出信息如圖7所示，表示UBL和UBoot成功燒寫，并成功從SPI flash啟動
圖8 終端調(diào)試信息輸出
使用sfh_OMAP-L138.exe燒寫UBL和UBoot時，建議使用工具包自帶的UBL。因為UBoot的燒寫地址，要與UBL的讀取地址一致，這樣UBL運行時，才能正確的讀取UBoot。工具包自帶的UBL與燒寫工具保證了這一點。其它版本的UBL需要用戶自行確認(rèn)。
4. 根據(jù)硬件改動修改serial flash utility
開發(fā)者自己的硬件板與TI的EVM比較，會影響工具使用的不同部分可能存在于：
（1）DDR型號
（2）FLASH型號
（3）時鐘頻率
（4）UART配置
4.1 DDR參數(shù)修改
EVM板用的是mDDR，大多數(shù)用戶用的是DDR2，需要修改OMAP-L138/Common/src/device.c文件中函數(shù)Uint32 DEVICE_ExternalMemInit( )的5個DDR參數(shù)值。這個函數(shù)同樣被UBL調(diào)用，如果不用UBL，則要在AISgen界面里配置正確的DDR參數(shù)。
可使用TI提供的DDR寄存器配置工具[5]。根據(jù)DDR手冊進行DDR參數(shù)的計算，
4.2 SPI flash
如果更改了SPI flash的硬件連接，可在OMAP-L138\Common\include\device_spi.h文件中修改配置。
#define DEVICE_SPIBOOT_PERIPHNUM (1)//選擇SPI1
#define DEVICE_SPI_UBL_HDR_OFFSET (0*1024)//ubl在SPI flash中的偏移地址
#define DEVICE_SPI_APP_HDR_OFFSET (64*1024)//application image在SPI flash中的偏移地址如果更換了與EVM板不同的SPI flash，必要時需要修改如下兩個文件：
OMAP-L138\Common\drivers\include\Spi_mem.h
OMAP-L138\Common\drivers\src\Spi_mem.c
4.3 NAND flash
NAND flash的數(shù)據(jù)位寬配置在OMAP-L138\Common\include\device_async_mem.h文件中定義：
#define DEVICE_ASYNC_MEM_NANDBOOT_BUSWIDTH (DEVICE_BUSWIDTH_8BIT)
如果NAND flash更換的與EVM上的不同，必要時需要修改如下兩個文件
OMAP-L138\Common\drivers\include\Device_nand.h
OMAP-L138\Common\drivers\src\Device_nand.c
4.4 NOR flash
NOR flash是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，除了時序參數(shù)之外，一般不需要修改，NOR flash相關(guān)代碼文件如下：
OMAP-L138_FlashAndBootUtils_2_40\Common\drivers\src\nor.c
OMAP-L138_FlashAndBootUtils_2_40\Common\drivers\include\nor.h
OMAP-L138\Common\src\device_async_mem.c
OMAP-L138\Common\include\device_async_mem.h
OMAP-L138_FlashAndBootUtils_2_40\Common\drivers\src\ async_mem.c
4.5 時鐘及PLL
如果外部輸入時鐘頻率不是24MHz，則需要OMAP-L138\Common\src\device.c文件中函數(shù)DEVICE_PLL0Init()和DEVICE_PLL1Init()的參數(shù)值。
函數(shù)原型Uint32 DEVICE_PLL0Init(Uint8 clk_src, Uint8 pllm, Uint8 prediv, Uint8 postdiv, Uint8 div1 ,Uint8 div3, Uint8 div7)中pllm是PLL的倍頻系數(shù)，主頻計算公式為：
函數(shù)DEVICE_PLL1Init()參數(shù)含義與PLL0的類同，為DDR提供時鐘。
4.6 UART配置
如果系統(tǒng)主頻發(fā)生變化，相應(yīng)的模塊時鐘也改變，調(diào)試串口的分頻值需要做相應(yīng)調(diào)整，否則串口輸出會因為波特率不正確而出現(xiàn)亂碼。根據(jù)不同的主頻修改OMAP-L138\Common\src\device_uart.c中DEVICE_UART_config的UART時鐘分頻系數(shù)divider的值，得到合適的UART波特率。
如果不是用UART2做為調(diào)試串口，修改OMAP-L138\Common\include\ device_uart.h文件中的DEVICE_UART_PERIPHNUM定義。
5. OMAP-L138_FlashAndBootUtils編譯環(huán)境搭建
在根據(jù)硬件改動，修改了代碼后，需要對工具包重新編譯，生成UBL和sfh_OMAP-L138.exe。如果在Linux下使用此工具，需要在Linux下進行編譯（具體編譯過程參考參考文獻4）。下面介紹如何在Windows環(huán)境下搭建OMAP-L138_FlashAndBootUtils的編譯環(huán)境。
編譯環(huán)境需要的幾個工具如下[6]：
（1）cygwin
（2）.NET framework
（3）ARM Compiler tools(CodeSourcery G++ Lite)
（4）C6x Compiler Tools
（5）CCSV5
5.1 Cygwin安裝
從http:/ / www. cygwin. com/下載并運行在線安裝工具setup.exe，注意安裝路徑中不能帶有空格。具體步驟如下：
1） 選擇從互聯(lián)網(wǎng)安裝；也可以選擇先下載，再從本地安裝。
圖9 cygwin安裝界面1
2） 選擇安裝路徑。
圖10 cygwin安裝界面2
3） 可選擇直接連接或使用代理。
圖11 cygwin安裝界面3
4） 選擇從哪個網(wǎng)址或者服務(wù)器上進行下載。
圖12 cygwin安裝界面4
5） 選擇安裝包
圖13 cygwin安裝界面4
一般選擇以下三項，其他默認(rèn)即可。
• Devel-->make: The GNU version of the 'make' utility
• Devel-->subversion: A version control subsystem
• Editor-->vim (or similar)
安裝后要先運行一次cygwin 后，才會在cygwin/home/下出現(xiàn)Administrator 目錄，進入該目錄，修改.bashrc。
同時，需要驗證變量TMP和TEMP是否包含/tmp。使用如下命令：
echo $TMP
echo $TEMP
如果找不到"unset TMP" and "unset TEMP"，可在cygwin\home\[user]\.bashrc 文件中添加如下命令創(chuàng)建：
export TMP=/tmp
export TEMP=/tmp
設(shè)置完后，重新打開cygwin即可。至此，cygwin安裝完成。
5.2 NET framework
從下面網(wǎng)址下載安裝最新的.NET Framework(4.0或者更高的版本)
http:/ / www. microsoft. com/downloads/details.aspx?FamilyID=9cfb2d51-5ff4-4491-b0e5-b386f32c0992&displaylang=en
安裝默認(rèn)路徑為C盤。然后將C#編譯器路徑添加到windows系統(tǒng)環(huán)境變量中。進入目錄
C:\WINDOWS\Microsoft.NET\Framework查看軟件的版本號并復(fù)制，如
C:\WINDOWS\Microsoft.NET\Framework\v4.0.30319。然后右鍵我的電腦->屬性->高級->環(huán)境變量，如圖13所示，選擇系統(tǒng)變量中的path 點擊編輯，在原有變量值后粘帖添加剛剛復(fù)制的內(nèi)容，路徑之間以’;’分隔。至此，Net Framework安裝結(jié)束。
圖14 windows環(huán)境變量設(shè)置
5.3 C6x Compiler Tools
在CCSV5安裝目錄下ccsv5\tools\compiler\c6000_7.3.4即為C6x編譯器目錄，在CCSV3.3下的路徑為CCStudio_v3.3\C6000\cgtools\bin。如果沒有安裝CCS，從下面網(wǎng)址下載TI的C6x 編譯工具并安裝，如不確認(rèn)版本則下載最新版本。
https:/ / www-a. ti. com/ downloads/ sds_support/ TICodegenerationTools/download. htm
將C6x編譯器路徑添加到windows環(huán)境變量。
5.4 ARM Compiler tools(CodeSourcery G++ Lite)
從下面網(wǎng)址下載安裝GCC交叉編譯器。注意交叉編譯工具的安裝目錄名不能含有空格，否則編譯時會報錯。
https://sourcery.mentor.com/sgpp/lite/arm/portal/release858
修改OMAP-L138_FlashAndBootUtils_2_40\Common\build.mak文件中的ARM_TOOLS_PATH變量為交叉編譯器的安裝路徑。例如ARM_TOOLS_PATH?=C:\\CodeSourcery\\arm-2009q1-203\\
5.5 CCSV5
如果需要用CCS編譯工程，則安裝CCS。
6. 編譯OMAP-L138_FlashAndBootUtils
6.1查看環(huán)境變量
打開cygwin，輸入export，查看環(huán)境變量是否設(shè)置成功。顯示如下，黑色加粗的目錄為之前添加的環(huán)境變量。
如未添加成功，可以使用如下命令添加：
export PATH=<arm-compiler-root>/bin:<MS-.NET-Root>:<C6000-Compiler-Root>/bin:$PATH
6.2 編譯工具包
cd OMAP-L138
如果只是編譯命令行工具（如sfh_OMAP-L138），而不需要重新編譯CCS 工程，則進入GNU目錄進行編譯；如果只需要重新編譯CCS工程，則進入CCS目錄進行編譯；如果兩者都需要，則在OMAP-L138這個目錄進行編譯。編譯命令如下：
make clean
make
7. 使用serial flash utility常見問題及解決方法
7.1收不到“BOOTME”
在帶電情況下，復(fù)位芯片，如果還是收不到正確的“BOOTME”，檢查BOOTMODE設(shè)置，串口終端波特率等參數(shù)設(shè)置，串口線連接方式。
7.2 停在Waiting for SFT on the OMAP-L138…
如圖14 所示，這種情況的原因通常有兩種：一是由于DDR 參數(shù)配置不正確從而導(dǎo)致程序運行異常，不能返回正確的指令給主機；二是硬件原因，可能是焊接，或硬件連接上的錯誤造成的?？梢酝ㄟ^仿真器連接目標(biāo)板用BSL庫提供的測試程序驗證一下DDR，和相應(yīng)的flash。如果沒有仿真器，可以通過間接的方法，比如用AISgen 工具包里提供的UART 啟動工具UartHost.exe 來加載運行測試程序，檢測DDR，flash 等，將測試結(jié)果通過串口回傳顯示，或者設(shè)置GPIO的狀態(tài)來反映。
圖15 sfh_OMAP-L138.exe命令運行異常
7.3 燒寫中途停止
如圖15所示，燒寫在中途停止，這種情況通常是因為DDR工作不穩(wěn)定，原因可能是DDR布線問題導(dǎo)致信號完整性差，可以嘗試降低DDR時鐘，并用示波器測量信號質(zhì)量。
DDR不穩(wěn)定也可能表現(xiàn)在能成功燒寫，但運行不正常，通常表現(xiàn)為串口打印停在解壓或啟動內(nèi)核階段。
圖16 sfh_OMAP-L138.exe命令運行異常信息
7.4 啟動后串口沒打印
燒寫成功，啟動后串口沒打印，檢查U-boot里的調(diào)試串口配置，默認(rèn)為UART2。
參考文獻：
(1) http://sourceforge.net/projects/dvflashutils/files/OMAP-L138/v2.40/
(2) AISgen工具下載地址：http://www-s.ti.com/sc/techlit/sprab41.zip
(3) http://www.ti.com/lit/an/spraba5b/spraba5b.pdf
(4) http://processors.wiki.ti.com/index.php/Serial_Boot_and_Flash_Loading_Utility_for_OMAP-L138
(5) http://processors.wiki.ti.com/images/d/db/MDDR_DDR2_Memory_Controller_Register_Calc_Rev4.zip
(6) http://processors.wiki.ti.com/index.php/Rebuilding_the_Flash_and_Boot_Utils_Package