基于龙芯2K1000移植uboot之DDR

移植环境
开始移植
额外说明

移植环境

CPU：LS2K1000
DDR：SCB13H8G162BF-13KI
编译环境：Ubuntu16.04+gcc-4.9.3-64-gnu
GCC来源：GCC
uboot来源：uboot
工具：龙芯的EJTAG调试工具。
硬件平台采用了，紫光双片1GB DDR3组成的内存。

开始移植

原理图如下：

自己设计的DDR，代码八成是跑步起来的。肯定要做DDR的移植，这里我们就需要借助龙芯的EJTAG来进行程序烧录和调试。首先进行CPU的ID读取，确保CPU能正常工作。读出来如下图所示，就可以进行UBOOT的烧写了，这里的前提是UBOOT能正常烧录并启动。
注意：上电后必须要按power键才能读到到CPU的ID，power键所接引脚为ACPI_PWRBTNn。

在对代码熟悉之后，可以看到DDR相关的初始化都在汇编阶段
这里面我们只需关注文件：board/loongson/ls2k/lowlevel_init.S，对于DDR具体的初始化流程请自行补课。

内存参数

dli     s1, DDR_S1

那么这个参数的含义是什么呢？
在board/loongson/mm/ddr_config_define.h文件中的87行开始看宏定义，这里我就直接贴上我的理解：

bit	含义
S1[31:30]	颗粒类型:2’b10 代表 DDR2,2’b11 代表 DDR3
S1[29]	是否包含 ECC 颗粒:1’b1 代表包含,1’b0 代表不包含
S1[28]	DIMM 类型:1’b1 代表 RDIMM,1’b0 代表 UDIMM
S1[27]	DIMM 数据宽度:1’b1 代表 32 位,1’b0 代表 64 位
S1[26:24]	行地址位数:设置为实际的行地址位数与 16 的差值
S1[23	BANK 数量:1’b1 代表 8 个 BANK,1’b0 代表 4 个 BANK
S1[22]	ADDR MIRROR:1’b1 代表使能,1’b0 代表不使能
S1[21:20]	列地址位数:设置为 12与实际的列地址位数的差值
S1[19:16]	CS_MAP:对应的 CS 是否连接内存条,分别为 CS3、CS2、CS1 、 CS0
S1[15]	颗粒的数据宽度:1’b1 代表 x16 颗粒,1’b0 代表 x8 颗粒
S1[14:8]	总的内存容量:该值以 512M 为单位
S1[7:4]	保留
S1[3: 2]	内存通道: 2’b00 表示两个通道, 2’b01:仅使用 MC0, 2’b10 :仅使用 MC1
S1[1:0]	节点号

好了，知道DDR_S1参数的含义了，那我们找到原先的定义并加以修改即可。
原先的S1参数定义在：board/loongson/ls2k/config.mk

PLATFORM_CPPFLAGS +=-DDDR3_DIMM -DLSMC_2 -DLOONGSON_2K  -DDIMM_ID=0x54 -DDDR_PARAM_018="0x2020202016100000" -DBEEP_GPIO=0 -DDDR_S1=0xc0911004 -DNO_AUTO_TRFC #-DRESERVED_COREMASK=2 -DDISABLE_HARD_LEVELING

查阅DDR手册，关于SCB13H8G162BF-13KI内存颗粒的参数：
64M words x 16 bits x 8 banks &
Two 512Mbit x 8 dies stacked (x16)
Row address: A0 to A15
Column address: A0 to A9

bit	含义	bit	含义
S1[31:30]	`DDR3：2’b11`	S1[21:20]	`列地址10位，差值为2：2’b10`
S1[29]	不包含：1’b0	S1[19:16]	CS0：4’b0001
S1[28]	无：1’b0	S1[15]	`数据宽度16：1’b1`
S1[27]	64 位：1’b0	S1[14:8]	`2GB：7’b0000100`
S1[26:24]	`行地址16位，差值为0：3’b000`	S1[7:4]	保留：4’b0000
S1[23]	`8 个 BANK：1’b1`	S1[3: 2]	仅使用 MC0：2’b01
S1[22]	`不使能：1’b0`	S1[1:0]	节点号为0：2’b00

其实只需要改上面红色部分，其余位为2K1000芯片架构特性，不用改。所以最后的DDR_S1为0xc0a18404。

其他相关参数修改
添加参数：CONFIG_DDR_32BIT，这个主要是因为我们的板子上只用了2个16数据宽度的DDR组成的32位数据宽度。
这里顺便将board/loongson/ls2k/config.mk中的DDR参数提取到include/configs/ls2k.h文件中，最后如下：

/* ls2k ddr配置  2片1G DDR*/
#define DDR3_DIMM
#define LSMC_2
#define DDR_PARAM_018  0x3535353516100000
#define DDR_FREQ DDR_CLOCK_RATE/1000000
#define DDR_S1 0xc0a18404
#define CONFIG_DDR_32BIT
#define ARB_LEVEL

3.将board/loongson/ls2k/lowlevel_init.S代码中下面一行注释掉，因为我们板子上需要使用DDR_A15这个管脚：

//#define  DISABLE_DDR_A15

4.将board/loongson/ls2k/loongson_mc2_param.S拷贝一份为loongson_mc2_param-ddr32bit.S，并在loongson_mc2_param-ddr32bit.S中添加以下代码：

#ifdef CONFIG_DDR_32BIT
#define _DDR_PARAM_1c0(x) 0x3030c80c03042003
#define _DDR_PARAM_1f0(x) 0x000801e4ff050101
#define _DDR_PARAM_210(x) 0x0008010e00030006
#elif defined(CONFIG_DDR_16BIT)
#define _DDR_PARAM_1c0(x) 0x3030c80c03042003
#define _DDR_PARAM_1f0(x) 0x000801e4ff030101
#define _DDR_PARAM_210(x) 0x0008010d00030006
#else
//#define _DDR_PARAM_1f0(x) 0x000801e4ff000101
//#define _DDR_PARAM_210(x) 0x0008010f00030006
#define _DDR_PARAM_1c0(x) x
#define _DDR_PARAM_1f0(x) x
#define _DDR_PARAM_210(x) x
#endif#ifdef DDR_CLOCK_MASK
#define _DDR_PARAM_140(x) 0x0003000001ff0100|DDR_CLOCK_MASK
#elif !defined(DDR_PARAM_140)
#define _DDR_PARAM_140(x) x
#else
#define _DDR_PARAM_140(x) DDR_PARAM_140
#endif

编译，烧写后看启动log如下：

msize = 0x00000004
1f7c210700103f49
The uncache data is:
00000000:  5555555500000000
00000008:  aaaaaaaa3018b02b
00000010:  3333333355555555
00000018:  ccccccccaaaaaaaa
00000020:  7777777700000000
00000028:  88888888053c2a47
00000030:  1111111177777777
00000038:  eeeeeeee88888888

好了，到这里，至少数据的高32位正确了。

但是这个问题一直没有调试思路，看了几天，发现第2步中，多添加了一个参数ARB_LEVEL。改为如下即可，uboot就可以跑起来了：

/* ls2k ddr配置  2片1G DDR*/
#define DDR3_DIMM
#define LSMC_2
#define DDR_PARAM_018  0x3535353516100000
#define DDR_FREQ DDR_CLOCK_RATE/1000000
#define DDR_S1 0xc0a18404
#define CONFIG_DDR_32BIT
//#define ARB_LEVEL

调试记录参见：源码改动

额外说明

AUTO_DDR_CONFIG //自动探测内存的开关,当板卡使用内存条时需要打开此选项,颗粒需要关闭
DDR_RESET_REVERT //如内存RESET管脚接了反向器需要关闭此宏
这个DDR_RESET_REVERT参数也比较重要，这个是根据DDR RESET管脚外部电路上是加了反相器，决定是否使能。我这里加了如下图所示：
具体追下源码board/loongson/ls2k/loongson_mc2_param-ddr32bit.S：

#ifdef DDR_RESET_REVERT
#define DDR_PARAM_150 0x00000000f0020000   //reset pad
#endif
...
MC0_DDR3_CTRL_0x150: .dword DDR_PARAM(150, 0x00020000f0020000)

也就是未定义DDR_RESET_REVERT时，程序默认是开启反相模式。这种模式下,复位信号引脚在进行内存实际控制的时候,有效电平与一般的控制模式相反。