注:本文以 S3C2440 和 S5P6818为例，以S5P6818为主

1、三星 Steppingstone技术介绍

在介绍Steppingstone技术之前，需要先了解一下常用的Flash之间的区别，常见的有NOR Flash，NAND Flash，eMMC,SD等，具体有哪些区别自行百度科普，这里只需要知道烧写到NOR Flash中的代码可以直接运行，其他的都不可以。NOR Flash因为结构的原因，和SDRAM一样可以直接运行代码，也导致了NOR Flash的成本较高，显然不能满足大容量的需求，再以NAND Flash为例，容量大，但是代码不能直接运行，系统就不能启动。

所以有以下解决方案：

方案1：开发板同时设计有NOR Flash和NAND Flash，一部分代码运行在NOR Flash上，例如uboot，uboot运行之后初始化 NAND控制器和 SDRAM，同时把用户代码重定向到SDRAM中运行，重定向就是把用户代码从NAND Flash或者其他存储设备中拷贝到 SDRAM中，至此整个系统就可以运行在SDRAM内存中。

方案2：大多数情况下，开发板中没有NOR Flash，只有一块NAND Flash或者eMMC，甚至是一张SD卡，那么程序是怎么运行的，这里就要说到三星的Steppingstone（垫脚石）技术。

SOC在上电后可以自动从Flash中拷贝一部分代码到SOC的片内SRAM，所以在这一部分的代码中，通常必须完成下面内容：初始化CPU时钟，Flash控制器，SDRAM等，来实现代码重定位到内存中。

总结：Steppingstone技术就是SOC自动帮用户从Flash中复制一段代码到SOC片内SRAM中运行，完成代码重定向之后便跳转到SDRAM中运行用户程序。复制代码的大小取决于片内SRAM的大小，S3C2440 4KB，S5P6818 56KB

2、S3C2440启动流程

S3C2440支持NOR/NAND Flash，EEPROM启动，这里主要介绍 NOR Flash和NAND Flash

1）NOR Flash启动：

ARM CPU上电后通常从0地址开始执行，通常我们可以把负责启动的BootLoader（uboot）或者裸机开发中的程序烧写在NOR FLash中（此时NOR Flash的地址必须作为0地址），而把内核和文件系统放到NAND FLash中，由uboot从NAND Flash中加载到SDRAM。在这里提一下嵌入式Linux系统的大概流程开发板上电→运行uboot→加载内核→挂载根文件系统（Linux挂载的第一个文件系统称为根文件系统）→启动应用程序。

2）NAND Flash启动：

由于代码不能直接在NAND Flash上运行，所以Steppingstone技术就闪亮登场了，CPU自动复制NAND Flash的前4K代码到片内SRAM中运行。在这4K代码中，完成了部分硬件初始化，所有代码的重定位和跳转到SDRAM，和NOR启动的区别就在于4K代码自动copy，还有重定位的是所有代码，这里为什么要重定位包括uboot在内的所有代码，原因就是4K内存太小，uboot的代码都放不下，只能执行uboot的一部分功能。完成重定位和跳转之后，垫脚石的使命就算是圆满完成。

思考：了解过Flash原理的，可能都会有这么一个疑问，NAND Flash不能像NOR 和 SDRAM 一样，通过地址线发送地址，在很短的时间内就会在数据线上得到数据，也就是NAND Flash不能直接访问，需要通过NAND 控制器，可是在CPU上电的一瞬间，压根没有程序运行，怎么配置NAND 控制器？

答案就是，通过外部引脚输入高低电平来选择参数,一些可以通过寄存器设置的则使用参数默认值，一般默认值即最安全的值，能够兼容大多数芯片。见下图所示

3、S5P6818启动流程

S5P6818支持的启动模式相比S3C2440来说就比较多了，内部ROM启动方式有带纠错的NAND启动、SD/MMC启动、SPI 串行 EEPROM启动、UART、USB，我所用的这一款开发板是8G的eMMC，但是如果只是裸板开发的话，这里我们使用SD卡烧写程序来演示裸板程序，同样你也可以把uboot 内核文件系统都烧写在SD卡上来运行。

1）启动模式选择

在这么多的启动模式中，怎么选择启动模式？有了上面的S3C2440的介绍之后，相信大家已经有了一些想法，就是通过引脚配置高低电平来选择

选择了启动模式 SD MMC之后，那么问题来了，6818的SD/MMC控制器是支持3通道的，当前开发板上已经有了一块eMMC，此时如果我们想使用Micro SD卡来运行我们的裸板程序的话，怎么让CPU选择我们的SD卡？或者说在这三个通道中怎么选择想要的通道？

同样是通过配置引脚电平状态，见下图所示

CPU 会优先从SD0读取代码，读取代码失败后，则会转向下一个（SD2通道）。这里又有了一个疑问，CPU怎么知道读取的数据不正确呢，这里先简单说一下，具体后面还会涉及到，6818的boot代码是有格式要求的，在某一个位置的必须是一个指定的数据，否则就认为读取失败，转向下一个SD通道。

按照以上启动的要求，那么我们的板子就应该这么设计：eMMC接到SD2，Micro SD卡插槽接到SD0，确保Micro SD卡的启动优先级最高，方便我们的板子系统凉凉时，可以通过SD卡抢救。

2）SD/MMC启动流程

S5P6818内置了20KB的ROM，在SD/MMC启动模式中，0地址就指向了Internal ROM的入口，ROM中预置了代码能够支持多种启动方式，并且能够把用户代码从多种存储媒介中加载到内部SRAM（56KB）中，然后从SRAM中运行。

结合以上信息，启动流程大概分为这么几步：

1、开发板上电后，CPU从0地址开始执行代码，就是内部ROM的起始位置

2、内部ROM的代码首先要识别外部存储媒介是是什么类型，然后初始化相关的控制器

3、把前56KB代码拷贝到内部SRAM

4、通过设置PC跳转到内部SRAM的位置开始运行

5、执行硬件初始化，代码重定位等

4、总结

S3C2440和S5P6818这两款SOC都使用到了Steppingstone技术，都是CPU自动地帮用户执行一部分代码，不同的是，S5P6818使用到了IROMBOOT技术，能够支持的存储外设类型更多，相对来说流程也就更复杂，也许现在看来感觉两款CPU的启动流程差不多，要说的是差别体现在了代码设计上，之前也提到6818的前56KB代码的格式有一定要求，代码设计上就复杂了许多，这个下一篇安排。

插播一条消息：在我后续的学习过程中，偶然得知S5P4418 和 S5P6818并非三星公司的作品，而是韩国一家公司Nexell的作品。这让我想起来，之前吐槽6818的手册看上去乱糟糟的（有可能是我太菜），和2440的手册根本就是两种风格，现在实锤了。特意去Nexell官网看了下，确实有这两款SOC！另外，仔细看了下手册封面，是的，大意了，Powered by NEXELL

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