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纯净的硅(初级)

i.MX6ULL嵌入式Linux开发2-uboot移植实践 [复制链接]

本帖最后由 DDZZ669 于 2021-7-29 23:29 编辑

        上篇文章,我们介绍了如何使用NXP原厂的uboot进行编译和烧写,将uboot运行在自己的开发板上。NXP原厂的uboot,直接烧录到我的开发板中,LCD的驱动是不正常的,需要进行修改。本篇我们就来继续研究uboot,使得uboot能匹配我们自己的开发板

        修改uboot以匹配开发板的方式有两种,一种是在NXP原厂开发板i.MX 6ULL EVK的文件上进行修改,另一种仿造NXP的开发板文件,添加自己的开发板文件。

        为了能更多的了解uboot,我们使用代码改动较大的第二种方式进行uboot的移植。

        在修改uboot之前,先来看一下uboot的源码结构。

1 uboot源码结构分析

        uboot的源码如下,这里是源码编译后的结果,包含编译后的文件。

8.png

 

        这里文件的含义如下:

1.png

2 uboot移植实践

2.1 添加开发板配置文件

        首先是创建自己开发板的配置文件,该文件可参考原厂开发板的配置文件,在configs文件夹下,将原来的默认配置文件mx6ull_14x14_evk_emmc_defconfig复制一份,并重命名为mx6ull_myboard_defconfig,该文件即用于作为自己开发板的配置文件。

        然后进行内容修改,将原始内容:

CONFIG_SYS_EXTRA_OPTIONS="IMX_CONFIG=board/freescale/mx6ullevk/imximage.cfg,MX6ULL_EVK_EMMC_REWORK"
CONFIG_ARM=y
CONFIG_ARCH_MX6=y
CONFIG_TARGET_MX6ULL_14X14_EVK=y
CONFIG_CMD_GPIO=y

        修改为:

2.png

 

2.2 添加开发板对应的头文件

        在目录include/configs下添加自己开发板对应的头文件,复制mx6ullevk.h, 并重命名为mx6ull_myboard.h, 将文件中的

#ifndef __MX6ULLEVK_CONFIG_H 
#define __MX6ULLEVK_CONFIG_H 

        修改为:

3.png

 

        该文件里面有很多宏定义,这些宏定义基本用于配置uboot,如果我们自己要想使能或者禁止uboot的某些功能,那就要在这里面修改。

在ubuntu中,可以安装VS Code软件来辅助查看代码,在ubuntu中安装vscode,需要先下载deb格式的安装包,然后使用类似如下的指令即可进行安装:

sudo dpkg -i code_1.58.0-1625728071_amd64.deb
  安装完之后,我们可以将图标添加到ubuntu桌面上,ubuntu安装的所有软件图标都在目录/usr/share/applications中,找到 Visual Studio Code 的图标,然后点击鼠标右键,选择复制到->桌面即可。

2.3 添加开发板对应的板级文件夹

        uboot中每个板子都有一个对应的文件夹来存放板级文件(如开发板上外设驱动文件等)。NXP的I.MX系列芯片的所有板级文件夹都存放在board/freescale/目录下,在这个目录下有个名为mx6ullevk的文件夹,原厂开发板的板级文件夹。

        复制 mx6ullevk,将其重命名为mx6ull_myboard,进入mx6ull_myboard目录中, 将其中的mx6ullevk.c文件重命名为mx6ull_myboard.c。

2.3.1 修改Makefile文件

        首先是修改 board/freescale/mx6ull_myboard 目录下的Makefile文件

        将原始内容:

# (C) Copyright 2015 Freescale Semiconductor, Inc.
#
# SPDX-License-Identifier:      GPL-2.0+
#
​
obj-y  := mx6ullevk.o
​
extra-$(CONFIG_USE_PLUGIN) :=  plugin.bin
$(obj)/plugin.bin: $(obj)/plugin.o
        $(OBJCOPY) -O binary --gap-fill 0xff $< $@

        其中的依赖项修改为:

obj-y  := mx6ull_myboard.o

 

4.png         这样才会编译mx6ull_myboard.c这个文件。

 

2.3.2 修改imximage.cfg文件

        然后修改 board/freescale/mx6ull_myboard 目录下的imximage.cfg文件

        将imximage.cfg中的下面一句:

PLUGIN board/freescale/mx6ullevk/plugin.bin 0x00907000

        改为:

PLUGIN board/freescale/mx6ull_myboard/plugin.bin 0x00907000 

 

5.png

 

2.3.3 修改Kconfig文件

        接着修改 board/freescale/mx6ull_myboard 目录下的Kconfig文件

        将原始内容:

if TARGET_MX6ULL_14X14_EVK || TARGET_MX6ULL_9X9_EVK
​
config SYS_BOARD
        default "mx6ullevk"
​
config SYS_VENDOR
        default "freescale"
​
config SYS_CONFIG_NAME
        default "mx6ullevk"
​
endif

        修改为:

6.png

2.3.4 修改MAINTAINERS文件

        再接着修改 board/freescale/mx6ull_myboard 目录下的MAINTAINERS文件

        将原始内容:

MX6ULLEVK BOARD
M:      Peng Fan <peng.fan@nxp.com>
S:      Maintained
F:      board/freescale/mx6ullevk/
F:      include/configs/mx6ullevk.h
F:      configs/mx6ull_14x14_evk_defconfig
F:      configs/mx6ull_9x9_evk_defconfig

        修改为:

7.png

2.3.5 重命名板子的c文件

        将 board/freescale/mx6ull_myboard 目录下原来的mx6ullevk.c重命名为mx6ull_myboard.c

 

8.png

 

2.4 修改U-Boot图形界面配置文件

        最后修改arch/arm/cpu/armv7/mx6/目录下的Kconfig文件

 

注意这里的Kconfig和board/freescale/mx6ull_myboard目录下的Kconfig是不一样的。

        在207行插入一些内容:

config TARGET_MX6ULL_MYBOARD
        bool "Support mx6ull_myboard"
        select MX6ULL
        select DM
        select DM_THERMAL

 

9.png

 

        然后,在最后一行的endif的前一行添加如下内容:

source "board/freescale/mx6ull_myboard/Kconfig" 

10.png

 

2.5 创建编译脚本

        在uboot-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga目录下新建一个名为build_myboard.sh的 shell 脚本,写入如下内容:

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- mx6ull_myboard_defconfig
make V=1 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j8

        至此,以上完成的工作,相当于将NXP原厂开发板相关的配置文件,重新复制了一份,并对板子名称修改为了自己板子的名字。

 

        此时执行./build_myboard.sh,等待编译完成后输入如下命令:

grep -nR "mx6ull_myboard.h"

        如果有很多文件都引用了这个头文件, 那就说明新板子添加成功:

 

11.png

 

        将uboot进行编译并运行,实际的效果应该和原厂uboot的效果一样(LCD无法显示)。

 

16.png

 

总结一下刚才都有哪些修改:

        右端灰色的为原厂开发板的相关文件,黄色的为模仿原厂文件,新添加并修改的自己开发板的文件。

 

12.png

        下面进行LCD驱动的修改。

3 LCD驱动的修改

        一般uboot中修改驱动都是在对应板子c文件和h文件,即board/freescale/mx6ull_myboard/mx6ull_myboard.c和 include/configs/mx6ull_myboard.h这两个文件。

        一般修改 LCD 驱动重点注意以下几点:

  • LCD 所使用的 GPIO,查看 uboot 中 LCD 的 IO 配置是否正确     
  • LCD 背光引脚 GPIO 的配置       
  • LCD 配置参数是否正确

        正点原子以及野火的I.MX6ULL开发板的LCD原理图和NXP官方的开发板一致,也就是LCD的IO和背光IO都是一样的, 所以IO部分就不用修改了,只需修改之后的LCD参数。

 

3.1 修改c文件配置

        打开文件 mx6ull_myboard.c,需要修改下面这段内容:

struct display_info_t const displays[] = {{
    .bus = MX6UL_LCDIF1_BASE_ADDR,
    .addr = 0,
    .pixfmt = 24,
    .detect = NULL,
    .enable = do_enable_parallel_lcd,
    .mode   = {
        .name           = "TFT43AB",
        .xres           = 480,
        .yres           = 272,
        .pixclock       = 108695,
        .left_margin    = 8,
        .right_margin   = 4,
        .upper_margin   = 2,
        .lower_margin   = 4,
        .hsync_len      = 41,
        .vsync_len      = 10,
        .sync           = 0,
        .vmode          = FB_VMODE_NONINTERLACED
} } };

        先来分析一下这段代码,该代码定义了一个变量displays,类型为display_info_t,这个结构体是LCD信息结构体,其中包括了LCD的分辨率,像素格式,LCD的各个参数等。

display_info_t 定义在文件 arch/arm/include/asm/imx-common/video.h 中,定义如下:

struct display_info_t {
    int bus;
    int addr;
    int pixfmt;
    int (*detect)(struct display_info_t const *dev);
    void (*enable)(struct display_info_t const *dev);
    struct  fb_videomode mode;
};

 

        这里的pixfmt是像素格式,也就是一个像素点是多少位,如果是RGB565的话就是16位,如果是RGB888的话就是24位,一般使用 RGB888。

        结构体display_info_t还有个mode成员变量,此成员变量也是个结构体,为fb_videomode,定义在文件 include/linux/fb.h 中,定义如下:

struct fb_videomode {
    const char *name;   /* optional */
    u32 refresh;        /* optional */
    u32 xres;
    u32 yres;
    u32 pixclock;
    u32 left_margin;
    u32 right_margin;
    u32 upper_margin;
    u32 lower_margin;
    u32 hsync_len;
    u32 vsync_len;
    u32 sync;
    u32 vmode;
    u32 flag;
};

        结构体b_videomode里面的成员变量为LCD的参数,这些成员变量函数如下:

  • name :LCD 名字,要和环境变量中的 panel 相等    
  • xres 、yres :LCD X 轴和 Y 轴像素数量
  • pixclock:像素时钟,每个像素时钟周期的长度,单位为皮秒
  • left_margin :HBP(horizontal back porch),水平同步后肩
  • right_margin :HFP(horizontal front porch),水平同步前肩
  • upper_margin:VBP(vertical back porch),垂直同步后肩
  • lower_margin:VFP(vertical front porch),垂直同步前肩
  • hsync_len :HSPW(horizontal sync pulse width),行同步脉宽
  • vsync_len:VSPW(vertical sync pulse width),垂直同步脉宽
  • vmode :大多数使用 FB_VMODE_NONINTERLACED,也就是不使用隔行扫描。

        这些参数需要与实用的LCDd的参数一致。

        野火的7寸RGB屏幕(GT911,800x480)的一些参数如下:

 

参数
width 800
height 480
HBP 46
HFP 22
VBP 23
VFP 22
HSW 1
VSW 1

        注意像素时钟pixclock的计算方法:以野火的 7 寸RGB屏为例,屏幕要求的像素时钟为27.4MHz,因此:pixclock=(1/27400000)*10^12=36496

 

像素时钟就是 RGB LCD 的时钟信号,以 GT911这款屏幕为例,显示一帧图像所需要的时钟数就是: (VSPW+VBP+LINE+VFP) * (HSPW + HBP + HOZVAL + HFP) = (1 + 23 + 480+ 22) * (1+ 46+ 800+ 22) = 526* 869 = 457094。 显示一帧图像需要457094个时钟数, 那么显示60帧就是: 457094* 60 = 27425640≈27.4M,所以像素时钟就是27.4MHz

        由以上的屏幕参数,可以得出GT911屏幕的配置参数如下:

struct display_info_t const displays[] = {{
        .bus = MX6UL_LCDIF1_BASE_ADDR,
        .addr = 0,
        .pixfmt = 24,
        .detect = NULL,
        .enable        = do_enable_parallel_lcd,
        .mode        = {
                .name                        = "GT911",
                .xres           = 800,
                .yres           = 480,
                .pixclock       = 36496,
                .left_margin    = 46,  //HBPD
                .right_margin   = 22,  //HFPD
                .upper_margin   = 23,  //VBPD
                .lower_margin   = 22,  //VFPD
                .hsync_len      = 1,   //HSPW
                .vsync_len      = 1,   //VSPW
                .sync           = 0,
                .vmode          = FB_VMODE_NONINTERLACED
} } };

 

3.2 修改h文件配置

        另外还要修改include/configs/路径下的mx6ull_myboard.h,找到所有如下语句:

panel=TFT43AB 

        修改为:

panel=GT911 //与mx6ull_myboard.c中修改的名称保持一致

        修改完成以后重新编译一遍 uboot 并烧写到 SD 中启动。

3.3 编译测试

        将修改后的uboot编译下载以后,LCD 驱动一般就会工作正常了,LCD 上会显示 NXP 的 logo。

 

13.jpg

        但某些情况有可能还会遇到LCD 并没有工作,还是黑屏,这是什么原因呢?

        在 uboot 命令模式输入“print”来查看环境变量 panel 的值,会发现panel的值要是TFT43AB(或其他的,反正不是GT911):

panel=TFT43AB
script=boot.scr

Environment size: 2431/8188 bytes
=>

        这是因为之前有将环境变量保存到EMMC中,uboot启动以后会先从EMMC中读取环境变量,如果EMMC中没有环境变量的话才会使用 mx6ull_alientek_emmc.h 中的默认环境变量。

        如果EMMC中的环境变量panel不等于GT911,那么LCD显示肯定不正常,我们只需要在uboot中修改panel的值为GT911即可,在uboot的命令模式下输入如下命令:

setenv panel GT911 
saveenv 

        上述命令修改环境变量panel为GT911并保存后,按下复位键重启uboot,此时 LCD 驱动就工作正常了。

 

4 网络测试

        I.MX6ULL内部有个以太网MAC外设,也就是ENET,需要外接一个PHY芯片来实现网络通信功能,也就是内部MAC+外部PHY芯片的方案。 I.MX6ULL有两个网络接口ENET1和ENET2,野火的开发板提供了这两个网络接口,其中ENET1和ENET2都使用是和原厂开发板一样的KSZ8081作为PHY芯片。

        因此,网络驱动部分的uboot不需要修改,下面就只是来测试一下网路功能。

4.1 连接网线并查看启动情况

        首先将开发板通过网线连接到局域网的路由器中(自己的电脑也要在同一个局域网,这样ubuntu虚拟机则也在同一个局域网)。

14.jpg         然后启动uboot,串口查看相关的打印信息,如下图,可以看到网络端口的FEC1(注意是uboot程序中默认设置的,不是因为网线插在了左边就自动识别FEC1),但是提示网络地址未设置。

 

15.png

4.2 设置网络参数

        下面就来设置一下,首先是设置开发板的IP,在设置之前,先借助Windows电脑的cmd的ping+ip指令来测试某个IP是否被使用,如我的192.168.5.102未被使用,就可以设为开发板的IP。

16.png

        除了设置开发板的IP,还要设置一些其它的网络参数,具体如下:

setenv ipaddr 192.168.5.102 //开发板 IP 地址
setenv ethaddr 00:04:9f:04:d2:35 //开发板网卡 MAC 地址
setenv gatewayip 192.168.5.1 //开发板默认网关
setenv netmask 255.255.255.0 //开发板子网掩码
setenv serverip 192.168.5.101 //服务器地址,也就是 Ubuntu 地址
saveenv //保存环境变量

        开发板的MAC地址是一个长度为48位(6个字节)的地址,每个字节间通过冒号间隔,理论上只要局域网内各网络设备不冲突,该地址可任意设置。

        局域网的默认网关和子网掩码需要根据自己的实际情况设置(不知道是多少的,可以借助Windows电脑的cmd中的ipconfig指令来查看)

        服务器的地址就是ubuntu虚拟机的地址(可以通过linux的ifconfig指令来查看)

4.3 测试另一个网口

        打开 include/configs/mx6ull_alientek_emmc.h ,将CONFIG_FEC_ENET_DEV修改为 0, 重新编译uboot并烧写到SD卡中。

17.png

        将网线连接到开发板右边的网口上,按照之前的测试方法再次测试:

18.png

 

5 uboot启动Linux内核测试

        uboot的最终目的就是启动Linux内核,所以需要通过启动Linux内核来判断uboot移植是否成功。

        启动Linux内核。我们测试两种启动Linux内核的方法:

  • 从EMMC启动
  • 从网络启动

        从EMMC启动也就是将编译出来的Linux镜像文件zImage设备树文件保存在EMMC中,uboot从EMMC中读这两个文件并启动。 由于我们板子的EMMC中可能还没有linux镜像文件和设备树文件,所以先不测试这种方法。

        从网络启动,是指将linux镜像文件和根文件系统都放到Ubuntu下某个指定的文件夹中,然后通过nfs或者tftp等传输方式将系统文件(zImage和设备树文件)从Ubuntu中直接下载到开发板的内存中,EMMC中则不需要有系统文件。这种方式的作用就是方便调试,免去将代码固化到开发板的过程。当然,当开发板掉电,内存的系统文件就没了。

        下面就来通过网络调试的方法来测试uboot是否能正常启动Linux内核。

        在测试之前,先来介绍一下在ubuntu虚拟机上如何搭建tftp来传输文件

5.1 tftp服务搭建

        Ubuntu上搭建TFTP服务器,需要安装tftp-hpa和tftpd-hpa,命令如下:

sudo apt-get install tftp-hpa tftpd-hpa 
sudo apt-get install xinetd 

        TFTP也需要一个文件夹来存放文件,在用户目录下新建一个目录,示例命令如下:

mkdir /home/xxpcb/myTest/tftpdir
chmod 777 /home/xxpcb/myTest/tftpdir

        最后配置 tftp, 安装完成以后,新建文件/etc/xinetd.d/tftp, 如果没有/etc/xinetd.d 目录的话自行创建,然后在里面输入如下内容:

server tftp 
{ 
    socket_type    = dgram 
    protocol       = udp 
    wait           = yes 
    user           = root 
    server         = /usr/sbin/in.tftpd 
    server_args    = -s /home/xxpcb/myTest/tftpdir/ 
    disable        = no 
    per_source     = 11 
    cps            = 100 2 
    flags          = IPv4 
}

        完了以后启动tftp服务,命令如下:

sudo service tftpd-hpa start 

 

        打开/etc/default/tftpd-hpa文件,将其修改为如下所示内容:

# /etc/default/tftpd-hpa 

TFTP_USERNAME="tftp" 
TFTP_DIRECTORY="/home/xxpcb/myTest/tftpdir"  
TFTP_ADDRESS=":69"                                 
TFTP_OPTIONS="-l -c -s"  

 

        TFTP_DIRECTORY就是我们上面创建的tftp文件夹目录,以后我们就将所有需要通过TFTP传输的文件都放到这个文件夹里面,并且要给予这些文件相应的权限。

最后输入如下命令, 重启 tftp 服务器:

sudo service tftpd-hpa restart

        至此,tftp服务器已经搭建好了,可以先来测试一下功能是否正常。

 

5.2 tftp文件传输测试

        测试tftp功能是否正常,主要分为两步:

  • 首先是将某个zImage镜像文件拷贝到ubuntu虚拟机的tftpboot文件夹中,并且给予 zImage 相应777的权限。
  • 然后是通过开发板uboot的串口交互指令将文件从ubuntu传输到开发板的内存

        uboot串口交互指令中的tftp命令格式如下:

tftpboot [loadAddress] [[hostIPaddr:]bootfilename]

        loadAddress是文件在DRAM中的存放地址,[[hostIPaddr:]bootfilename]是要从Ubuntu中下载的文件。

        tftp传输文件,不需要输入文件在Ubuntu中的完整路径,只需要输入文件名即可。

        比如我们现在将tftpboot文件夹里面的zImage文件下载到开发板DRAM的0X80800000地址处,命令如下:

tftp 80800000 zImage 

 

19.png

 

注:此次测试时,我的ubuntu虚拟机(作为tftp服务器)的IP变了,所以我又重新设置了ubuntu的IP

5.3 测试从网络启动Linux

        设置环境变量

        这两个环境变量的具体含义先不展开讨论。

setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw' 
setenv bootcmd 'tftp 80800000 zImage; tftp 83000000 imx6ull-14x14-evk-emmc.dtb; bootz 80800000 - 83000000' 
saveenv 

 

        通过tftp将zImage和设备树下载到板子的RAM中

        就是通过网路的方式(tftp)将系统文件下载到板子的内存中,这里使用的野火提供的yocto的zImage和dtb文件,将两个文件辅助到ubuntu的tftp服务器目录,依次输入如下指令

tftp 80800000 zImage
tftp 83000000 imx6ull-14x14-evk-emmc.dtb

 

        启动内核

bootz 80800000 - 83000000

 

20.png

 

        可以看到Starting kernel ...的字样,表示内核已经启动。

        再看看下板子,已经有启动画面了:

 

21.jpg

        在过一会儿,会出现系统的图形界面,只是现在还不能操作,触摸没反应。

 

22.jpg

 

        至此,uboot的移植基本完成,可以启动Linux内核。启动内核之后,uboot的使命就完成了。

 

 

此帖出自ARM技术论坛

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管理员

赞~~谢谢楼主的分享。看你的帖子真的是一种享受啊。图文并茂,排版很舒服,讲解清晰明白。再次感谢分享~~跟着楼主涨姿势了

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玩板看这里:

http://bbs.eeworld.com.cn/elecplay.html

EEWorld测评频道众多好板等你来玩,还可以来频道许愿树许愿说说你想要玩的板子,我们都在努力为大家实现!


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五彩晶圆(初级)

通过启动Linux内核来判断uboot移植这个很有用

看来通过网络调试的方法来测试uboot正常启动Linux内核方法比较顺利


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非常详细,uboot移植现在有了教程都容易了许多!


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uboot现在已经很完善了,再加上厂家也在大力做自己的版本,基本上拿到手里就可以上了。支持的命令也越发的多。

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非常详细,uboot移植现在有了教程都容易了许多,最NB的文章。


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