【转载】 JLINKv9在迅为iTOP-4412精英板上的应用

独孤九剑17 · 发表于 2017-9-12 10:43

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本文转自：https://www.amobbs.com/thread-5680586-1-1.html

很多人买迅为iTop4412精英板，在Android或Linux+Qt跑起来后学习开发调试应用程序或驱动，但在linux内核运行前发生了什么？能进行什么开发工作？并没有完整资料。其实，只要一根百元价位的JLINKv9，就可以搭建一个实用的boot阶段程序开发环境，使我们可以深入到貌似神秘的史前时代一探究竟。

我的精英板和JLINKv9刚到手一周左右，花了两三天功夫在环境搭建上，也遇到了一些坑，幸运的是都解决了。下面我就总结介绍一下这几天的工作，希望能对感兴趣的人有所帮助，能抛砖引玉就更好了。当然，在解决问题过程中，除了靠自己积累的知识外，也参考学习了网上的一些资料，在此向作者表示谢意，并尽量列出所参考的文章。

还要声明一点，就是boot阶段的开发当然需要一定的底层硬件知识。虽然本文所涉较少，但还是提醒初学者谨慎操作，以免损坏硬件。

正文：

系统环境：win8.1+VMWare+ubuntu14.04LTS

硬件：iTop4412精英板+JLINKv9调试电缆+SD卡及读卡器。JLINKv9电缆常用JTAG接头是2.54mm间距的大头，精英板上的JTAG接口是2mm间距的小头，所以还需要购买或自制转接板和小头电缆（淘宝售价10元以内）。硬件上一个小坑是我买的JLINKv9的JTAG接口的2脚有3.3V输出（SEGGER手册上写明NC，但有3.3V输出不知为什么），而精英板的JTAG口的1脚和2脚是短路的，这就使得如果不做改动直接连接，就使得JTAG1脚的检测电压是自身2脚输出的3.3V，而不是精英版输出的1.8V，使JLINK识别目标失败。改起来很简单，吧转接板大头和小头2脚间的连线划断就可以了。

关于JLINK软件的安装，只要去SEGGER官网下载最新版的Linux版的DEB安装包，用dpkg命令安装就可以了。还应该在Windows宿主机上安装win版的JLINK软件，这样宿主机也可以识别JLINK，出问题时也可和Linux虚拟机作对照。

首先确认JLINK可以识别4412。把JLINK电缆和串口电缆接好，开启Ubuntu虚拟机，在虚拟机Wokstation->虚拟机->可移动设备菜单下把串口和SEGGER J-link与虚拟机连接好。开启虚拟机串口终端（我用的C-kermit），精英板上电进入u-boot状态。进入JLINK安装目录（缺省/opt/SEGGER/JLink/），运行 JLinkExe，如果没问题应该有VTref = 1.8xxV的目标检测电压输出（如果检测电压为3.3V，说明JTAG转接板未改，参考前面）。由于JLINKv9不直接支持4412，所以不能自动识别目标，需手动连接。按提示输入connect命令，依次输入“CORTEX-A9”，回车，“J”，回车，“-1,-1”，回车，4000，回车。界面如下图。

此时若JLINK和目标板软硬件没问题，则4412的cortex-a9 CPU#0能被识别，这正是我们期待的。截图如下。

在此基础上可以做些实验，发现如下问题：cp15协处理器读写命令无效；只能调试单核；0x02000000物理地址开始的内存无法读取，而这是关键的iROM和iRAM映射区域，史前文明的秘密宝藏就在这里。第一个问题可以在编程时用汇编指令读cp15到通用寄存器然后设置相应断点来一定程度规避。第二个问题对于调试boot阶段程序来说不是问题，因为这时本来只有CPU#0运行。第三个问题就得认真对待了。从上图可以看到此时MMU使能，物理地址已不能直接应用。我还没有深究此版本u-boot源码，不知道该段物理地址是否映射到某个虚拟地址。换个思路，可以重写一个BL2阶段的程序，该程序为目的只是一个无限循环，用JLinkExe的halt命令终止其运行，就可保留BL1刚结束而BL2刚开始时的现场。让我们实现这个思路看看会得到什么。

我利用较新版（建议2017以后）的u-boot源码改造生成SPL的方式产生所需要的BL2程序。ARM交叉工具链用Linaro的arm-eabi-系列。按照上述思路，只要在u-boot源码的arch/arm/cpu/armv7/start.S的第一条指令改为跳转自身地址的指令即可。但经过实验，以此生成的BL2程序在精英板运行后，JLinkExe检测到的VTref为0V，JLINK无法连接目标。由此猜想是BL2程序缺少必要的电源管理设置。参考网上文章http://blog.csdn.net/techping/article/details/69911634，找到该文中arch/arm/mach-exynos/board.c的电源管理部分代码，根据相关4412的寄存器地址，查4412手册知道要设置PSHOLD引脚输出，又对照精英板的原理图，发现PSHOLD信号确实是控制电源管理芯片的，就用汇编实现此功能。修改后的start.S入口处代码如下：

reset:
/* Allow the board to save important registers */
/*b save_boot_params*/
ldr r1, =0x1002330c
ldr r0, [r1]
dmb
ldr r2, =0x300
orr r0, r0, r2
dmb
str r0, [r1]

ldr r1, =0x11000c08
mov r0, #0
dmb
str r0, [r1]
reset11:
breset11

那u-boot的配置用什么？也是这篇网文建议用三星origen板子的配置改。只要把include/configs/origen.h中#define CONFIG_SPL_TEXT_BASE 的值改为0x02023400即可。这个地址是三星提供的BL1程序对它引导的BL2程序的要求。此配置项的作用就是生成SPL程序的lds链接文件的.ram区域的起始地址和设置.TEXT段的起始地址（二者相同），这可在SPL的Makefile文件中看到。然后在新版u-boot目录下运行make origen_defconfig，配置完后交叉编译新版u-boot即可。此时在新版u-boot源码目录下生成spl目录，其中的u-boot-spl.bin就是我们要得到的BL2程序镜像。

下面的工作需要借用精英板光盘提供的CodeSign4SecureBoot_SCP目录文件和旧版u-boot源码。在旧版u-boot源码下有个mkbl2程序是用来生成最终14K大小的bl2.bin文件的，但此程序有问题，用它生成会产生Unsupported szie错误。网上有改过的该程序源码，为方便我直接粘贴如下

/*
* Copyright (c) 2010 Samsung Electronics Co., Ltd.
*             http://www.samsung.com/
*
* This program is free software; you can redistribute it and/or modify
* it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
* published by the Free Software Foundation.
*/

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int main (int argc, char *argv[])
{
FILE       *fp;
unsigned char src;
char       *Buf, *a;
int    BufLen;
int    nbytes, fileLen;
unsigned int checksum = 0;
int    i;

if (argc != 4)
{
      printf("Usage: mkbl1 <source file> <destination file> <size> \n");
      return -1;
}

BufLen = atoi(argv[3]);
Buf = (char *)malloc(BufLen);
memset(Buf, 0x00, BufLen);

fp = fopen(argv[1], "rb");
if( fp == NULL)
{
      printf("source file open error\n");
      free(Buf);
      return -1;
}

fseek(fp, 0L, SEEK_END);
fileLen = ftell(fp);
fseek(fp, 0L, SEEK_SET);
/*
if ( BufLen > fileLen )
{
      printf("Usage: unsupported size\n");
      free(Buf);
      fclose(fp);
      return -1;
}
*/
//nbytes = fread(Buf, 1, BufLen, fp);
if(BufLen > fileLen)
      nbytes = fread(Buf, 1, fileLen, fp);
else
      nbytes = fread(Buf, 1, BufLen, fp);
/*
if ( nbytes != BufLen )
{
      printf("source file read error\n");
      free(Buf);
      fclose(fp);
      return -1;
}
*/
fclose(fp);

for(i = 0;i < (14 * 1024) - 4;i++)
{
      checksum += (unsigned char)(Buf);
# P3 F6 l8 B4 K. Q3 v1 f% i" Y }
! _" h/ y$ L+ ^ *(unsigned int*)(Buf+i) = checksum;
; h: c( y& r$ ]
8 |- h/ d! _: ?0 J/ | fp = fopen(argv[2], "wb");  ! k2 Q* [( t5 X8 H1 ]8 G
if (fp == NULL)
1 B* c; E+ l3 f {
4 F+ |* a6 r* K# b: x  P       printf("destination file open error\n");  ) j$ Z' n4 H: C' `1 G
      free(Buf);
5 H7 S/ C. V& z& U       return -1;  ' y( c+ ^7 {( a4 g5 f$ n, |6 D
}
' `+ m) i" s& V; I! U  6 P7 c& n3 ~0 E, Y1 [  }% ?% `
a = Buf;  % j  ~5 |0 h$ g: M- f; S
nbytes  = fwrite( a, 1, BufLen, fp);
1 C1 L' t+ L3 x' P- Z
$ l1 V4 y, I* ?+ D  v, D if ( nbytes != BufLen )
$ d& H( o) N- S9 b$ D {
" T2 x- V/ v3 K* T8 h5 v       printf("destination file write error\n");  9 v7 Y1 o9 z4 J+ h  m
      free(Buf);  3 C8 Z: h. `* U* a
      fclose(fp);
# B) Y& Y; ]# N       return -1;  + ?8 k3 |( S% w
}
4 {6 A/ b7 `" S9 D# q6 ~. S3 G! h
. j' x  k1 z$ U+ P3 |, p" P; m free(Buf);  1 P) o& ^$ T+ c/ p, `( B
fclose(fp);
9 C" |: C- _) M9 d: U( x
! f5 Y. b  X( q' K return 0;
) d8 o0 u1 F$ E$ I# u}

读者可用此源码本地编译生成可用的mkbl2程序来代替旧版的。然后把编译新版u-boot生成的u-boot-spl.bin拷贝在旧版u-boot源码下。在旧版u-boot源码目录下运行如下命令

./mkbl2 u-boot-spl.bin bl2.bin 14336 生成可用的bl2.bin镜像。把bl2.bin拷贝到CodeSign4SecureBoot_SCP目录下，并把旧版u-boot目录下的E4412_N.bl1.bin拷贝到CodeSign4SecureBoot_SCP目录下。在CodeSign4SecureBoot_SCP目录下新建一shell脚本文件my_build_bin.sh，内容如下

#!/bin/sh7 f7 q/ G n# H5 _9 z! r
cat E4412_N.bl1.bin bl2.bin all00_padding.bin > u-boot-iTOP-4412.bin
9 h' M% v/ D+ [mv u-boot-iTOP-4412.bin ~/iTop/iTop4412_uboot/

其中mv命令的目标目录是我的旧版u-boot源码目录，读者应改为自己的相应路径。

在CodeSign4SecureBoot_SCP目录下运行./my_build_bin命令，在旧版u-boot目录下就有u-boot-iTop-4412.bin文件生成，该文件大小正好为24k，就是我们要烧到SD卡的启动镜像，包括BL1和BL2阶段的程序。然后参考ITop4412 精英板手册出厂前首次烧录TF卡方法用旧版u-boot目录下的mkuboot命令制作SD卡。把SD卡插入精英板，拨码开关设置为TF卡启动模式，启动精英板，用JLinkExe连接目标板，此时输出部分截图如下

03.jpg (56.88 KB, 下载次数: 0)

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2017-9-12 10:42 上传

可以看到此时MMU是关闭的。现在用mem再查看0x02000000物理地址区域，可以访问了！貌似JLINK不支持一次读取大量内存内容，我用savebin命令分次读取了iROM在0x02000000的64k映像，合并成一个文件，并用arm-eabi-objdump反汇编之，就可以弄清完整史前时代的来龙去脉了。下面是iROM程序的反汇编成果的开始部分，有兴趣的读者可以留邮箱，我会把完整的64k iROM程序镜像发给你。

irom:    fileformat binary  l% j0 r4 X5 l/ B2 l" z7 P4 [% I

* K" Z0 m2 r* [1 ?( w3 c% I  E
* @; J: |; X* HDisassembly of section .data:: c% m; l; i; l0 Y8 e8 S1 J
( v9 e* j& ]: n& o. C
00000000 <.data>:
0 H$ e- ?. t8 `7 Y& E    0: ea000006 b 0x20
5 S8 T5 b7 u% z7 ^+ N' u) @% m+ L% d    4: eafffffe b 0x4! S, ^; \# Y/ S+ ^
   8: eafffffe b 0x8# [7 h& c9 F, k* I) g- H1 V, g3 i
   c: eafffffe b 0xc5 o' U7 [9 ~: a- G8 D# {! V' D0 v
   10: eafffffe b 0x10
1 I- i. U* g' L" D6 C) v% p  T    14: eafffffe b 0x14
% n1 W: d/ D9 }! g& g% f    18: ea00301a b 0xc088
2 B1 E  X% V9 n: e7 C' M    1c: ea00301b b 0xc090  c6 v$ D; e1 G8 V: b
   20: e59f01a4 ldr r0,[pc, #420]  ; 0x1cc
  ]1 N2 ^( x6 D6 S+ ]$ V8 o; |6 g    24: e3a01000 mov r1,#0- h! T( L( y" z
   28: e5801000 str r1,[r0]
( n8 p2 L# _6 u$ U5 g- y& e9 T    2c: e59f019c ldr r0,[pc, #412]  ; 0x1d08 a4 y9 z3 S5 G. r
   30: e5900000 ldr r0,[r0]
, a- l' Y/ D  q. Z) {  Y% B    34: e200003e and r0,r0, #62 ; 0x3e% {% L6 A( t) e( v, ~
   38: e330003e teq r0,#62 ; 0x3e
  }8 z8 O2 r; t" ^! i7 P    3c: 1a00000d bne 0x78
1 H3 n4 u  T$ B! A+ r    40: e59f018c ldr r0,[pc, #396]  ; 0x1d4
( r# }3 [4 z' c6 d9 r* U4 |5 \    44: e5900000 ldr r0,[r0]+ N4 S" Z, x. A6 K5 A) \1 J3 |
   48: e3100001 tst r0,#1! Z* ~' G) z0 U" V
   4c: 1a000009 bne 0x789 u) i9 Y' b/ B4 T$ j5 y7 Y
   50: e59f2180 ldr r2,[pc, #384]  ; 0x1d8
; q1 j' e; V, P+ ~    54: e5922000 ldr r2,[r2]
! F( m+ R) S- F. [/ Q/ E    58: e3e03000 mvn r3,#0; C! Y1 J6 [$ L0 I2 ]0 t
   5c: e1120003 tst r2,r3
( A# C3 x: I" S7 ]) o+ x6 E" U2 v    60: 1a000003 bne 0x74
( `$ s# J- Q4 T5 v2 G) N6 s4 r    64: e59f0170 ldr r0,[pc, #368]  ; 0x1dc
# x( Z4 n+ }' R2 e    68: e59f1170 ldr r1,[pc, #368]  ; 0x1e0
  ^- o& o' M  R2 T    6c: e5801000 str r1,[r0]3 t7 M" H, G+ _* y/ f3 L2 V( ]$ k
   70: e59f2164 ldr r2,[pc, #356]  ; 0x1dc
6 X4 u) s+ }5 {" x, P$ e    74: e1a0f002 mov pc,r2
3 K4 s. k, H9 ^; v( w    78: e321f0d3 msr CPSR_c,#211 ; 0xd3/ M! A% ^, H" `: K" T4 R; H0 T! Y
   7c: ee110f10 mrc 15,0, r0, cr1, cr0, {0}3 |9 S6 K% \- F7 H
   80: e3c00001 bic r0,r0, #19 \* y. G# E. Y0 ^, `- I
   84: e3c00004 bic r0,r0, #4
5 Z- @; ^: a# w; I2 C2 ]1 R    88: e3a02281 mov r2,#268435464  ; 0x10000008& {- v  [; E. ]7 y4 x
   8c: e5923000 ldr r3,[r2]- ^' q4 ?" e) |( m# p
   90: e3130501 tst r3,#4194304 ; 0x4000004 i% Q' A' }8 t/ v
   94: 0a000002 beq 0xa4
) }# t0 o" v/ z. U9 Q    98: e3c00a01 bic r0,r0, #4096 ; 0x1000
2 k/ M9 x% f) f4 a8 ]9 ~2 C    9c: ee010f10 mcr 15,0, r0, cr1, cr0, {0}/ b, i1 e' _) y+ @, i) a
   a0: ea000006 b 0xc0! A, g% o8 y# L9 f0 |+ a
   a4: e3a00000 mov r0,#0
% A* a5 @$ X: N2 G1 n    a8: ee080f17 mcr 15,0, r0, cr8, cr7, {0}% e! p" D1 w* h; m* M7 i  u
   ac: ee070f15 mcr 15,0, r0, cr7, cr5, {0}/ t5 A/ t. x& W' W
   b0: eb0022ea bl  0x8c609 Z( s. Y- i- ?2 o
   b4: ee110f10 mrc 15,0, r0, cr1, cr0, {0}& D4 d2 s" [2 G$ `0 l9 z) R+ o
   b8: e3800a01 orr r0,r0, #4096 ; 0x1000* e6 s5 _% r% x0 c8 Q, Q% A
   bc: ee010f10 mcr 15,0, r0, cr1, cr0, {0}+ p5 o8 r9 y# F6 n
   c0: ee10cfb0 mrc 15,0, ip, cr0, cr0, {5}
  ?2 ?" e* o0 l# Z! q    c4: e20cc003 and ip,ip, #32 _% L, j, i! j( k4 g
   c8: e59f2114 ldr r2,[pc, #276]  ; 0x1e4+ M" ]  _! Q' S5 m! i
   cc: e082010c add r0,r2, ip, lsl #2' s5 S3 h0 H! G# Q2 r5 Z
   d0: e35c0000 cmp ip,#05 F2 ]: r2 l8 T1 ^3 r/ h
   d4: 1a0022da bne 0x8c44
/ w( q, _# E+ @. D    d8: e59f0108 ldr r0,[pc, #264]  ; 0x1e80 [. V0 f) G/ Z& s; i: g
   dc: e5900000 ldr r0,[r0]( O/ ?' ?" U9 F  l9 c
   e0: e3a01102 mov r1,#-2147483648 ; 0x80000000# d0 Z% b1 _2 O+ H
   e4: e1100001 tst r0,r1
! a1 d: j  ^! ], i- z% q    e8: 0a000024 beq 0x180- |' G' C& u$ [$ b) \# V
   ec: e59f00f8 ldr r0,[pc, #248]  ; 0x1ec  ~) O5 |2 z: z0 p
   f0: e5900000 ldr r0,[r0]' c. n. {/ W. Y3 j) K# G
   f4: e3100001 tst r0,#1
* o) p0 L9 o, D: u    f8: 0a000020 beq 0x180
, {# L4 _4 Z. L# M; A2 U; t: c    fc: e59f00ec ldr r0,[pc, #236]  ; 0x1f0* n9 P; s! V* k8 E2 n! b
   100: e5900000 ldr r0,[r0]

至此，我们的史前时代探险完成了。作为一个有价值的副产品，我们也建立了用JLINK搭建的boot阶段程序调试环境。下面我简要介绍下gdb调试环境的搭建。

退出JLinkExe，运行JLinkGDBServer -device CORTEX-A9 -speed 4000命令，则JLinkGDBServer就与目标建立了连接，并等待gdb连入。在另一个虚拟终端下运行arm-eabi-gdb命令，在(gdb)提示符下输入target remote localhost:2331命令与JLinkGDBServer建立连接，用file命令关联新版u-boot源码spl目录下的u-boot-spl文件，就可以进行源码级调试了。这样，我们就搭建了一个实用的boot阶段程序调试环境，并可以借用新版u-boot源码平台开发属于自己的boot程序了。

附主要参考的文章链接：

http://blog.csdn.net/techping/article/details/69911634

http://www.cnblogs.com/humaoxiao/p/4166230.html

http://blog.csdn.net/lizuobin2/article/details/52832857

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