| Booting U-Boot on a MXS processor | 
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| This document describes the MXS U-Boot port. This document mostly covers topics | 
| related to making the module/board bootable. | 
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| Terminology | 
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| The term "MXS" refers to a family of Freescale SoCs that is composed by MX23 | 
| and MX28. | 
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| The dollar symbol ($) introduces a snipped of shell code. This shall be typed | 
| into the unix command prompt in U-Boot source code root directory. | 
|   | 
| The (=>) introduces a snipped of code that should by typed into U-Boot command | 
| prompt | 
|   | 
| Contents | 
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| 1) Prerequisites | 
| 2) Compiling U-Boot for a MXS based board | 
| 3) Installation of U-Boot for a MXS based board to SD card | 
| 4) Installation of U-Boot into NAND flash on a MX28 based board | 
| 5) Installation of U-Boot into SPI NOR flash on a MX28 based board | 
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| 1) Prerequisites | 
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| To make a MXS based board bootable, some tools are necessary. The only | 
| mandatory tool is the "mxsboot" tool found in U-Boot source tree. The | 
| tool is built automatically when compiling U-Boot for i.MX23 or i.MX28. | 
|   | 
| The production of BootStream image is handled via "mkimage", which is | 
| also part of the U-Boot source tree. The "mkimage" requires OpenSSL | 
| development libraries to be installed. In case of Debian and derivates, | 
| this is installed by running: | 
|   | 
|     $ sudo apt-get install libssl-dev | 
|   | 
| NOTE: The "elftosb" tool distributed by Freescale Semiconductor is no | 
|       longer necessary for general use of U-Boot on i.MX23 and i.MX28. | 
|       The mkimage supports generation of BootStream images encrypted | 
|       with a zero key, which is the vast majority of use-cases. In | 
|       case you do need to produce image encrypted with non-zero key | 
|       or other special features, please use the "elftosb" tool, | 
|       otherwise continue to section 2). The installation procedure of | 
|       the "elftosb" is outlined below: | 
|   | 
| Firstly, obtain the elftosb archive from the following location: | 
|   | 
|     ftp://ftp.denx.de/pub/tools/elftosb-10.12.01.tar.gz | 
|   | 
| We use a $VER variable here to denote the current version. At the time of | 
| writing of this document, that is "10.12.01". To obtain the file from command | 
| line, use: | 
|   | 
|     $ VER="10.12.01" | 
|     $ wget ftp://ftp.denx.de/pub/tools/elftosb-${VER}.tar.gz | 
|   | 
| Extract the file: | 
|   | 
|     $ tar xzf elftosb-${VER}.tar.gz | 
|   | 
| Compile the file. We need to manually tell the linker to use also libm: | 
|   | 
|     $ cd elftosb-${VER}/ | 
|     $ make LIBS="-lstdc++ -lm" elftosb | 
|   | 
| Optionally, remove debugging symbols from elftosb: | 
|   | 
|     $ strip bld/linux/elftosb | 
|   | 
| Finally, install the "elftosb" binary. The "install" target is missing, so just | 
| copy the binary by hand: | 
|   | 
|     $ sudo cp bld/linux/elftosb /usr/local/bin/ | 
|   | 
| Make sure the "elftosb" binary can be found in your $PATH, in this case this | 
| means "/usr/local/bin/" has to be in your $PATH. | 
|   | 
| 2) Compiling U-Boot for a MXS based board | 
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|   | 
| Compiling the U-Boot for a MXS board is straightforward and done as compiling | 
| U-Boot for any other ARM device. For cross-compiler setup, please refer to | 
| ELDK5.0 documentation. First, clean up the source code: | 
|   | 
|     $ make mrproper | 
|   | 
| Next, configure U-Boot for a MXS based board | 
|   | 
|     $ make <mxs_based_board_name>_config | 
|   | 
| Examples: | 
|   | 
| 1. For building U-Boot for Aries M28EVK board: | 
|   | 
|     $ make m28evk_config | 
|   | 
| 2. For building U-Boot for Freescale MX28EVK board: | 
|   | 
|     $ make mx28evk_config | 
|   | 
| 3. For building U-Boot for Freescale MX23EVK board: | 
|   | 
|     $ make mx23evk_config | 
|   | 
| 4. For building U-Boot for Olimex MX23 Olinuxino board: | 
|   | 
|     $ make mx23_olinuxino_config | 
|   | 
| Lastly, compile U-Boot and prepare a "BootStream". The "BootStream" is a special | 
| type of file, which MXS CPUs can boot. This is handled by the following | 
| command: | 
|   | 
|     $ make u-boot.sb | 
|   | 
| HINT: To speed-up the build process, you can add -j<N>, where N is number of | 
|       compiler instances that'll run in parallel. | 
|   | 
| The code produces "u-boot.sb" file. This file needs to be augmented with a | 
| proper header to allow successful boot from SD or NAND. Adding the header is | 
| discussed in the following chapters. | 
|   | 
| NOTE: The process that produces u-boot.sb uses the mkimage to generate the | 
|       BootStream. The BootStream is encrypted with zero key. In case you need | 
|       some special features of the BootStream and plan on using the "elftosb" | 
|       tool instead, the invocation to produce a compatible BootStream with the | 
|       one produced by mkimage is outlined below. For further details, refer to | 
|       the documentation bundled with the "elftosb" package. | 
|   | 
|     $ elftosb -zf imx23 -c arch/arm/cpu/arm926ejs/mxs/u-boot-imx23.bd \ | 
|         -o u-boot.sb | 
|     $ elftosb -zf imx28 -c arch/arm/cpu/arm926ejs/mxs/u-boot-imx28.bd \ | 
|         -o u-boot.sb | 
|   | 
| 3) Installation of U-Boot for a MXS based board to SD card | 
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|   | 
| To boot a MXS based board from SD, set the boot mode DIP switches according to | 
| to MX28 manual, section 12.2.1 (Table 12-2) or MX23 manual, section 35.1.2 | 
| (Table 35-3). | 
|   | 
| The SD card used to boot U-Boot must contain a DOS partition table, which in | 
| turn carries a partition of special type and which contains a special header. | 
| The rest of partitions in the DOS partition table can be used by the user. | 
|   | 
| To prepare such partition, use your favourite partitioning tool. The partition | 
| must have the following parameters: | 
|   | 
|     * Start sector .......... sector 2048 | 
|     * Partition size ........ at least 1024 kb | 
|     * Partition type ........ 0x53 (sometimes "OnTrack DM6 Aux3") | 
|   | 
| For example in Linux fdisk, the sequence for a clear card follows. Be sure to | 
| run fdisk with the option "-u=sectors" to set units to sectors: | 
|   | 
|     * o ..................... create a clear partition table | 
|     * n ..................... create new partition | 
|         * p ............. primary partition | 
|         * 1 ............. first partition | 
|         * 2048 .......... first sector is 2048 | 
|         * +1M ........... make the partition 1Mb big | 
|     * t 1 ................... change first partition ID | 
|         * 53 ............ change the ID to 0x53 (OnTrack DM6 Aux3) | 
|     * <create other partitions> | 
|     * w ..................... write partition table to disk | 
|   | 
| The partition layout is ready, next the special partition must be filled with | 
| proper contents. The contents is generated by running the following command | 
| (see chapter 2)): | 
|   | 
|     $ ./tools/mxsboot sd u-boot.sb u-boot.sd | 
|   | 
| The resulting file, "u-boot.sd", shall then be written to the partition. In this | 
| case, we assume the first partition of the SD card is /dev/mmcblk0p1: | 
|   | 
|     $ dd if=u-boot.sd of=/dev/mmcblk0p1 | 
|   | 
| Last step is to insert the card into the MXS based board and boot. | 
|   | 
| NOTE: If the user needs to adjust the start sector, the "mxsboot" tool contains | 
|       a "-p" switch for that purpose. The "-p" switch takes the sector number as | 
|       an argument. | 
|   | 
| 4) Installation of U-Boot into NAND flash on a MX28 based board | 
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|   | 
| To boot a MX28 based board from NAND, set the boot mode DIP switches according | 
| to MX28 manual section 12.2.1 (Table 12-2), PORT=GPMI, NAND 1.8 V. | 
|   | 
| There are two possibilities when preparing an image writable to NAND flash. | 
|   | 
|     I) The NAND wasn't written at all yet or the BCB is broken | 
|     ---------------------------------------------------------- | 
|        In this case, both BCB (FCB and DBBT) and firmware needs to be | 
|        written to NAND. To generate NAND image containing all these, | 
|        there is a tool called "mxsboot" in the "tools/" directory. The tool | 
|        is invoked on "u-boot.sb" file from chapter 2): | 
|   | 
|          $ ./tools/mxsboot nand u-boot.sb u-boot.nand | 
|   | 
|        NOTE: The above invokation works for NAND flash with geometry of | 
|          2048b per page, 64b OOB data, 128kb erase size. If your chip | 
|          has a different geometry, please use: | 
|   | 
|          -w <size>    change page size (default 2048 b) | 
|          -o <size>    change oob size (default 64 b) | 
|          -e <size>    change erase size (default 131072 b) | 
|   | 
|          The geometry information can be obtained from running U-Boot | 
|          on the MX28 board by issuing the "nand info" command. | 
|   | 
|        The resulting file, "u-boot.nand" can be written directly to NAND | 
|        from the U-Boot prompt. To simplify the process, the U-Boot default | 
|        environment contains script "update_nand_full" to update the system. | 
|   | 
|        This script expects a working TFTP server containing the file | 
|        "u-boot.nand" in it's root directory. This can be changed by | 
|        adjusting the "update_nand_full_filename" variable. | 
|   | 
|        To update the system, run the following in U-Boot prompt: | 
|   | 
|          => run update_nand_full | 
|   | 
|        In case you would only need to update the bootloader in future, | 
|        see II) below. | 
|   | 
|     II) The NAND was already written with a good BCB | 
|     ------------------------------------------------ | 
|        This part applies after the part I) above was done at least once. | 
|   | 
|        If part I) above was done correctly already, there is no need to | 
|        write the FCB and DBBT parts of NAND again. It's possible to upgrade | 
|        only the bootloader image. | 
|   | 
|        To simplify the process of firmware update, the U-Boot default | 
|        environment contains script "update_nand_firmware" to update only | 
|        the firmware, without rewriting FCB and DBBT. | 
|   | 
|        This script expects a working TFTP server containing the file | 
|        "u-boot.sb" in it's root directory. This can be changed by | 
|        adjusting the "update_nand_firmware_filename" variable. | 
|   | 
|        To update the system, run the following in U-Boot prompt: | 
|   | 
|          => run update_nand_firmware | 
|   | 
|     III) Special settings for the update scripts | 
|     -------------------------------------------- | 
|        There is a slight possibility of the user wanting to adjust the | 
|        STRIDE and COUNT options of the NAND boot. For description of these, | 
|        see MX28 manual section 12.12.1.2 and 12.12.1.3. | 
|   | 
|        The update scripts take this possibility into account. In case the | 
|        user changes STRIDE by blowing fuses, the user also has to change | 
|        "update_nand_stride" variable. In case the user changes COUNT by | 
|        blowing fuses, the user also has to change "update_nand_count" | 
|        variable for the update scripts to work correctly. | 
|   | 
|        In case the user needs to boot a firmware image bigger than 1Mb, the | 
|        user has to adjust the "update_nand_firmware_maxsz" variable for the | 
|        update scripts to work properly. | 
|   | 
| 5) Installation of U-Boot into SPI NOR flash on a MX28 based board | 
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|   | 
| The u-boot.sb file can be directly written to SPI NOR from U-Boot prompt. | 
|   | 
| Load u-boot.sb into RAM, this can be done in several ways and one way is to use | 
| tftp: | 
|        => tftp u-boot.sb 0x42000000 | 
|   | 
| Probe the SPI NOR flash: | 
|        => sf probe | 
|   | 
| (SPI NOR should be succesfully detected in this step) | 
|   | 
| Erase the blocks where U-Boot binary will be written to: | 
|        => sf erase 0x0 0x80000 | 
|   | 
| Write u-boot.sb to SPI NOR: | 
|        => sf write 0x42000000 0 0x80000 | 
|   | 
| Power off the board and set the boot mode DIP switches to boot from the SPI NOR | 
| according to MX28 manual section 12.2.1 (Table 12-2) | 
|   | 
| Last step is to power up the board and U-Boot should start from SPI NOR. |