Recen­te­mente com­prei o kit Friendl­yARM Mini2440, e escrevi um post intro­dutório sobre ele aqui.

Min­has impressões ini­ci­ais são muito boas. Ele é pos­sivel­mente um dos mel­hores kits exis­tentes (que con­heço) para se apren­der sobre Linux embar­cado, por ser um hard­ware robusto, pelas fer­ra­men­tas exis­tentes e pela relação custo/benefício.

Vamos ver então com um pouco mais de detal­hes a arquite­tura da CPU, o lay­out de memória e o boot­loader que vem insta­l­ado de fábrica.

CPU E O LAYOUT DE MEMÓRIA

O kit, com todas as suas inter­faces de I/O e memória, pode ser visto na figura abaixo:

A CPU é um Sam­sung S3C2440 baseado no core ARM920T, RISC, arquite­tura Har­vard e voltado para apli­cações de baixo con­sumo. O datasheet pode ser baix­ado aqui.

Tem capaci­dade de endereça­mento de até 1GB, sendo 8 ban­cos de memória de 128M sele­cionáveis através de 8 chip select’s (nGCS0…nGCS7).

A memória RAM de 64MB (2 x 32MB) está mapeada para o endereço físico 0x30000000 através do nGCS6.

Exis­tem duas memórias de pro­grama neste kit, o que acaba sendo um difer­en­cial per­ante out­ros kits ARM volta­dos para apren­dizado. O kit pos­sui 2MB de memória flash do tipo NOR e 64MB de memória flash do tipo NAND.

Para quem não con­hece, vale aqui uma expli­cação sobre as difer­enças entre estes dois tipos de memória.

Ambas foram inven­tadas na década de 80 pela Toshiba. As primeiras memórias NOR foram ven­di­das pela Intel em 88. Com tempo de resposta para apa­gar e escr­ever muito grande, mas com a pos­si­bil­i­dade de acesso à leitura em qual­quer posição de memória, foi uma apli­cação ideal para memórias do tipo ROM, para armazenar pro­gra­mas que difi­cil­mente são alter­ados, como a BIOS de PCs  e firmware de equipa­men­tos eletrônicos.

Já as memórias do tipo NAND pos­sui um tempo de escrita bem menor, e uma maior den­si­dade, ou seja, mais MB de dados pelo mesmo espaço se com­para­dos com as memórias NOR. Por outro lado, não é pos­sível acesso de leitura à qual­quer posição de memória. A leitura e gravação é feita por blo­cos de memória (4kB por exem­plo). Isso dá a ela a apli­cação ideal para armazena­mento de dados. Quando usada como memória de pro­grama, é necessário ter um boot­loader que car­rega seu con­teúdo em memória RAM para ser executado.

O kit mini2440 con­segue fazer o boot pelas duas memórias através de uma chave (NAND <-> NOR) no canto infe­rior dire­ito da imagem acima.

Ao fazer o boot pela NAND, a CPU pos­sui uma região espe­cial chamada de “Boot inter­nal SRAM”, onde são car­rega­dos e exe­cu­ta­dos os primeiros 4KB da NAND. Estes primeiros 4K de pro­grama serão os respon­sáveis por car­regar o resto do pro­grama da NAND para a RAM, e rodar a apli­cação a par­tir de lá.

Ao fazer o boot pela NOR, é car­regado o boot­loader Supervivi, que vêm insta­l­ado de fábrica. Ele é baseado no boot­loader open source vivi da Sam­sung. Vamos dar uma olhada nele com mais detalhes.

BOOTLOADER SUPERVIVI

Para aces­sar o boot­loader ligue os cabos RS232 e USB e deixe a chave de seleção de memória na posição NOR. Você pode usar qual­quer apli­cação para con­soles como o Hyper­T­er­mi­nal para Win­dows ou o mini­com para Linux. Este é o menu ini­cial do boot­loader Supervivi:

A opção “q” ofer­ece um shell para o boot­loader e as out­ras opções autom­a­ti­zam deter­mi­nada tarefa.

Ape­sar da manip­u­lação do boot­loader ser pela con­sole (porta ser­ial), a trans­fer­ên­cia de arquivos é pela USB. Você vai pre­cisar de uma apli­cação adi­cional para trans­ferir arquivos e ima­gens: DNW for Win­dows ou Usb-push for Linux. Nos nos­sos exem­p­los usare­mos um PC com Linux, mas os pro­ced­i­men­tos com Win­dows são sim­i­lares, e mais infor­mações podem ser encon­tradas no man­ual de usuário do kit aqui.

CARREGANDO UMA APLICAÇÃO STANDALONE

Para car­regar uma apli­cação stand­alone na flash NAND, basta usar a opção “a”. Esta apli­cação stand­alone pode ser qual­quer binário pronto para exe­cução. Pode ser uma sim­ples apli­cação para pis­car leds ou uma apli­cação mais com­pleta com RTOS. Vamos car­regar aqui o binário “myled.bin” na flash, que vem como exem­plo junto com o kit:

Primeiro deve­mos preparar o boot­loader para car­regar o arquivo com a opção “a”:

[a] Absolute User Application
Enter your selection: a
USB host is connected. Waiting a download.

Depois deve­mos dis­parar a trans­fer­ên­cia com a apli­cação usb-push:

$ sudo ./usbpush /media/cdrom0/sample\ code\ without\ OS/myled.bin
csum = 0x83c6
send_file: addr = 0x30000000, len = 0x0000084c

O boot­loader vai exibir o sta­tus da transferência:

Now, Downloading [ADDRESS:30000000h,TOTAL:2134]
RECEIVED FILE SIZE:    2134 (2KB/S, 1S)
Downloaded file at 0x30000000, size = 2124 bytes
Write to flash ok: skipped size = 0x0, size = 0x84c

Supervivi> part show
Number of partitions: 4
name            :       offset          size            flag
------------------------------------------------------------
vivi            :       0x00000000      0x00040000      0
param           :       0x00040000      0x00020000      0
kernel          :       0x00060000      0x00500000      0
root            :       0x00560000      0x3fa80000      0

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