【linux项目】lichee nano linux烧写

目录
  • 前言
  • 参考：
  • 安装交叉编译链
  • 搭建 SPI FLASH 烧录环境
  • 让芯片进入烧写模式
  • sunxi 烧写命令
  • u-boot 裁剪
    • 拉取 u-boot 源码
    • 配置 u-boot
    • 检查 flash 驱动
    • 编译、烧写 u-boot
  • linux 裁剪
    • 获取 linux 源码
    • 配置 linux
    • 配置设备树
    • 编译、烧写 linux
  • roofs 裁剪
    • 获取 buildroot 源码
    • 配置 buildroot
    • 编译、烧写 buildroot
  • SPI FLASH 编译烧写
    • 根据自己的配置进行分区
    • 单个烧写
    • 打包成一个文件
  • 小知识

前言

lichee_nano 主控芯片为全志 FC1001S。

本笔记暂时以 lichee nano 为例子，以后可能会直接适配各类 FC1001S 的板子。

注意：使用 lichee nano 板子和 lichee 提供的镜像时，需要注意这个板子的 flash 芯片型号，必要时需要修改驱动。

李柱明博客：

参考：

  • 荔枝派 nano 全流程指南
    • lichee 提供了很多脚本，可以拿出来参考。
  • 荔枝派环境搭建

安装交叉编译链

arm-linux-gnueabi：

  • 可以自己安装需要的版本。
  • 也可以参考下面例子：
    • 该工具链存放位置自定义。
    • 其中环境变量生命周期参考：
# 此处为获取7.2.1版本，您可获取其他版本或者通过链接直接下载
wget http://releases.linaro.org/components/toolchain/binaries/7.2-2017.11/arm-linux-gnueabi/gcc-linaro-7.2.1-2017.11-x86_64_arm-linux-gnueabi.tar.xz

tar -vxJf gcc-linaro-7.2.1-2017.11-x86_64_arm-linux-gnueabi.tar.xz
sudo cp -r ./gcc-linaro-7.2.1-2017.11-x86_64_arm-linux-gnueabi /opt/

sudo vim /etc/bash.bashrc

# 在文件末尾 添加以下内容
PATH="$PATH:/opt/gcc-linaro-7.2.1-2017.11-x86_64_arm-linux-gnueabi/bin"
# 添加完毕

# 使路径生效
source /etc/bash.bashrc

安装好交叉编译链后可用命令 arm-linux-gnueabi-gcc -v 测试是否安装成功。注意自己的安装用户。

搭建 SPI FLASH 烧录环境

安装好编译根据链后还需要安装烧录固件工具。这里使用 sunxi-tools：

# 0. 如果无安装git 首先安装git
sudo apt-get install git

# 1. 拉取 sunxi-tools 这个库
git clone -b f1c100s-spiflash https://github.com/Icenowy/sunxi-tools.git

# 2.进行安装
cd sunxi-tools
make && sudo make install

# 3. 错误处理
# 3.1 如果出现 fatal error: libusb.h: No such file or directory 错误
sudo apt-get install libusb-1.0-0-dev
# 3.2 fel.c:32:18: fatal error: zlib.h: 没有那个文件或目录
sudo apt-get install  zlib-devel


# 4. 不出意外 现在已经安装成功, 可以使用这个软件进行烧写。常用的命令有如下几个
# 4.1 查看芯片是否开启了下载模式, 如果出现芯片信息既可以烧录
sudo sunxi-fel ver

# 4.2 烧录到 flash
sudo xunxi-fel -p spiflash-write [烧录的地址] [烧录的文件]

# 4.3 烧录到 内存中
sudo xunxi-fel -p write [烧录的内存地址] [烧录的文件]

让芯片进入烧写模式

为了让芯片能接收烧写固件，可让芯片进入 fel 模式。

  • 原理：当 flash 中无 引导数据或者无法找到 flash 芯片时， 便自动进入 fel 模式。
  • 有一下两种方法：
    1. 短接 flash 的 1、4 两脚，重新上电，让芯片找不到 flash，上电后松开短接，即可重新进入 fel 模式。
    2. 使用 U-boot 删除 flash 中的引导数据：
# 在 u-boot 中使用如下指令进行删除数据
# 1. 切换到 flash, 其中 0 为选择的flash，50000000 为速度。官方文档这里有错误。注意!
sf probe 0 50000000

# 2. 擦除flash, 为什么擦除这段地址，请查看spiflash编译章节
sf erase 0 0x10000

# 3. 重启
reset

# 4. 使用 sunxi-fel ver 即可找到芯片
sudo sunxi-fel ver
AWUSBFEX soc=00001663(F1C100s) 00000001 ver=0001 44 08 scratchpad=00007e00 00000000 00000000

sunxi 烧写命令

  1. 确认是否进入 fel 模式命令：sudo sunxi-fel ver
  2. 烧录命令：sudo sunxi-fel -p spiflash-write [烧录的地址] [烧录的文件]

u-boot 裁剪

拉取 u-boot 源码

# 1.  使用git 拉取 u-boot, 这里可以使用加速
git clone https://github.com/Lichee-Pi/u-boot.git

# 2. 查看分支，并切换到对应分支
git branch -a
git checkout nano-v2018.01

# 3. 进行配置
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- licheepi_nano_spiflash_defconfig

配置 u-boot

按需裁剪，一下为参考：

  • 了解下下面的 bootcmd 参数。就是驱动内核前执行的命令。一般主要做数据拷贝&执行启动，如把设备树、kernel 拷贝到内存控制器 RAM 中。
# 1. 进行可视化配置, 进入配置页面
make ARCH=arm menuconfig

# 1.1 如何出现错误，安装如下的包
sudo apt-get install libncurses5-dev libncursesw5-dev

# 2. 如果使用LCD，修改LCD选项
ARM architecture
	Enable graphical uboot console on HDMI, LCD or VGA -> Y
	LCD panel timing details -> x:800,y:480,depth:18,pclk_khz:33000,le:87,ri:40,up:31,lo:13,hs:1,vs:1,sync:3,vmode:0
	# 如果为 480*272 屏幕
	x:480,y:272,depth:18,pclk_khz:10000,le:42,ri:8,up:11,lo:4,hs:1,vs:1,sync:3,vmode:0

	LCD panel backlight pwm pin -> PE6 # 具体看原理图

# 3. 修改 boot arguments ,传输到linux的参数
Enable boot arguments -> y
	Boot arguments ->  console=ttyS0,115200 panic=5 rootwait root=/dev/mtdblock3 rw rootfstype=jffs2
  
# 4. 修改bootcmd，启动linux命令。可以具体了解一下 bootcmd 代码的含义，其中拷贝数据启动linux 
Enable a default value for bootcmd -y
	bootcmd -> sf probe 0 50000000; sf read 0x80c00000 0x100000 0x4000; sf read 0x80008000 0x110000 0x400000; bootz 0x80008000 - 0x80C00000

# 5. 保存退出

检查 flash 驱动

  • 添加自己的 FLASH 芯片驱动。
# 1. 在代码编辑器中 打开 ./drivers/mtd/spi/spi_flash_ids.c

# 2. 在 170 行左右添加如下代码
{"xt25f128b",	   INFO(0x0b4018, 0x0,	64 * 1024,   256, RD_FULL | WR_QPP | SECT_4K) },

# 3. 保存退出

编译、烧写 u-boot

编译：

# 编译代码
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- -j11

# 如果最后出现下面语句，编译成功
 BINMAN  u-boot-sunxi-with-spl.bin

# 错误处理,scripts/Makefile.build:425: recipe for target 'scripts/dtc/pylibfdt' failed
sudo  apt-get install swig python-dev python3-dev

编译成功的文件在 u-boot 目录下的，u-boot-sunxi-with-spl.bin 。 把他们烧写到内存或者 flash：

# 烧写到flash中
sudo sunxi-fel -p spiflash-write 0 u-boot-sunxi-with-spl.bin

# 烧写到 sram 中，在测试的时候使用(掉电不保护)
sudo sunxi-fel uboot u-boot-sunxi-with-spl.bin

验证：

# 测试 flash 是否成功，如果出现下面代码既成功
sf probe 0 50000000
SF: Detected xt25f128b with page size 256 Bytes, erase size 4 KiB, total 16 MiB

# 测试 读取 
boot

linux 裁剪

获取 linux 源码

目前获取 uboot 和 linux 源码都是获取 lichee 或者全志官方推荐的。

# 1. 因为 linux太大了，建议只拉取单个分支. 可以使用加速
git clone --depth=1 -b f1c100s-480272lcd-test https://github.com/Icenowy/linux.git

# 2. 下载 .config 文件，放到源码的目录下，如果文件名称有变化。改为 .config

替换 .config 文件：.config

git 拉取有时速度很慢，建议做如下配置：

sudo vim /etc/hosts
# 添加下面两行
192.30.253.112  github.com
151.101.73.194 github.global.ssl.fastly.net
# 添加完成
# 可自行通过dns检测网站检测github.global.ssl.fastly.net，更换为更快的ip地址

配置 linux

# 1. 图形化配置
make ARCH=arm menuconfig

# 2. 配置 spiflash
Device Drivers
	SPI support
		Allwinner A10 SoCs SPI controller ->n # 不选择
		Allwinner A31 SPI Controller -> y

# 3. 配置 MTD
Device Drivers
	Memory Technology Device (MTD) support
		Command line partitioning table parsing -> y
		Caching block device access to MTD devices  -> y

# 4.添加 File systems
File systems
	Miscellaneous filesystems
		Journalling Flash File System v2 (JFFS2) support -> y
		# 下面全选

# 5. 保存退出


# 注意， 要把配置的选项选择为 * 而不是 M

配置设备树

  • 添加 flash 驱动，需要查看板子使用的 flash 芯片：

    # 1. 打开 ./drivers/mtd/spi-nor/spi-nor.c 1186行. 添加如下代码. 对flash支持
{ "xt25f128b", INFO(0x0b4018, 0, 64 * 1024, 256, 0) },

  • 配置设备树，若无显示器，则显示部分不用配置：

    # 1. 打开 /arch/arm/boot/dts/suniv-f1c100s-licheepi-nano.dts 文件
# 2. 修改 显示驱动

	panel: panel {
		# 修改为 800*480 的屏幕
		compatible = "lg,lb070wv8", "simple-panel";
		#address-cells = <1>;
		#size-cells = <0>;
		enable-gpios = <&pio 4 6 GPIO_ACTIVE_HIGH>;

		port@0 {
			reg = <0>;
			#address-cells = <1>;
			#size-cells = <0>;

			panel_input: endpoint@0 {
				reg = <0>;
				remote-endpoint = <&tcon0_out_lcd>;
			};
		};
	};

# 3. 添加对spiflash支持
&spi0 {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&spi0_pins_a>;
    status = "okay";
    spi-max-frequency = <50000000>;
    flash: xt25f128b@0 {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <1>;
        compatible = "winbond,xt25f128b", "jedec,spi-nor";
        reg = <0>;
        spi-max-frequency = <50000000>;
        partitions {
            compatible = "fixed-partitions";
            #address-cells = <1>;
            #size-cells = <1>;

            partition@0 {
                label = "u-boot";
                reg = <0x000000 0x100000>;
                read-only;
            };

            partition@100000 {
                label = "dtb";
                reg = <0x100000 0x10000>;
                read-only;
            };

            partition@110000 {
                label = "kernel";
                reg = <0x110000 0x400000>;
                read-only;
            };

            partition@510000 {
                label = "rootfs";
                reg = <0x510000 0xAF0000>;
            };
        };
    };
};

编译、烧写 linux

编译 linux：

  • 镜像文件生成在 arch/arm/boot/zImage
  • 设备树文件在 arch/arm/boot/dts/suniv-f1c100s-licheepi-nano.dtb
  • 编译步骤：
    # 1. 编译
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- -j11

# 错误处理 fatal error: openssl/bio.h:
sudo apt-get install libssl-dev

单独编译设备树：

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- dtbs -j11

烧写：

  1. 进入 fel 模式。
  2. 烧写固件：sudo sunxi-fel -p spiflash-write [烧录的地址] [烧录的文件]

roofs 裁剪

整理的 rootfs 使用 buildroot 。

获取 buildroot 源码

步骤：

  1. 在 https://buildroot.org/download.html 可以下载到最新的代码包。
  2. 解压这个代码包 tar -xzvf buildroot-2021.08.tar.gz1。

配置 buildroot

# 1. 打开图形化界面
make menuconfig

# 2. 选择处理器
Target options
	Target Architecture (ARM (little endian))
	Target Variant arm926t

# 3. 启动软链接等
System configuration
	Use syslinks to /usr ....  # 启动 链接
    Enable root login   		# root 登录
    Run a getty after boot 		# 输入密码
    remount root filesystem     # 重新挂载根文件系统到可读写

编译、烧写 buildroot

编译：

# 编译比较慢，可以配老婆/女朋友聊聊天。 如果编译不成功 make clean 重来
make

编译完成的根目录在 output/images/rootfs.tar . 复制出来解压：

# 复制出来
cp output/images/rootfs.tar ../
# 创建跟目录文件夹
mkdir rootfs
# 解压到这个文件夹
tar -xvf rootfs.tar -C rootfs/

# 安装 jffs2 
sudo apt-get install mtd-utils

# 制作镜像， 得到 jffs2.img 可以烧录到开发板
mkfs.jffs2 -s 0x100 -e 0x10000 --pad=0xAF0000 -d rootfs/ -o jffs2.img

烧写：

  1. 进入 fel 模式。
  2. 烧写固件：sudo sunxi-fel -p spiflash-write [烧录的地址] [烧录的文件]

SPI FLASH 编译烧写

根据自己的配置进行分区

如：

分区序号 分区大小 分区作用 地址空间及分区名
mtd0 1MB (0x100000) spl+uboot 0x0000000-0x0100000 : “uboot”
mtd1 64KB (0x10000) dtb 文件 0x0100000-0x0110000 : “dtb”
mtd2 4MB (0x400000) linux 内核 0x0110000-0x0510000 : “kernel”
mtd3 剩余 (0xAF0000) 根文件系统 0x0510000-0x1000000 : “rootfs”

单个烧写

  • 把 u-boot 烧写到第一分区

    sudo sunxi-fel -p spiflash-write 0 u-boot-sunxi-with-spl.bin

  • 把 dtb 文件烧写到第二分区

    sudo sunxi-fel -p spiflash-write 0x0100000 suniv-f1c100s-licheepi-nano.dtb

  • 把 zImage 镜像文件烧写到第三分区

    sudo sunxi-fel -p spiflash-write 0x0110000 zImage

  • 我们把 根文件系统 烧写到第四分区

    sudo sunxi-fel -p spiflash-write 0x0510000 jffs2.img

打包成一个文件

上面是一个一个固件烧写，我们可以通过脚本把其打包成一个固件进行烧写：

创建一个专门放固件的目录，如 my_bin。在该目录下按下面格式创建文件夹并存放对应固件：

  1.  ls
 
 buildroot  linux  u-boot

  2. 把下面脚本文件放到 my_bin 目录下，执行，output 为最后输出的文件。

    #! /bin/bash

rm -rf ./output
mkdir ./output
rm -rf ./rootfs
mkdir ./rootfs

dd if=/dev/zero of=flashimg.bin bs=1M count=16 &&\
dd if=./u-boot/u-boot-sunxi-with-spl.bin of=flashimg.bin bs=1K conv=notrunc &&\
dd if=./linux/suniv-f1c100s-licheepi-nano.dtb of=flashimg.bin bs=1K seek=1024  conv=notrunc &&\
dd if=./linux/zImage of=flashimg.bin bs=1K seek=1088  conv=notrunc &&\

tar -xf ./buildroot/rootfs.tar -C ./rootfs &&\

mkfs.jffs2 -s 0x100 -e 0x10000 --pad=0xAF0000 -d rootfs/ -o jffs2.img &&\

dd if=jffs2.img of=flashimg.bin bs=1K seek=5184  conv=notrunc
mv flashimg.bin ./output
rm -rf jffs2.img

  3. 执行命令烧录到开发板：

    sudo sunxi-fel -p spiflash-write 0 flashimg.bin

小知识

uboot sf 命令用法

uboot 中如果支持 spi/qspi flash, 那么可以使用 sf 的 erase, read, write 命令操作 spi flash。

  • sf read 用来读取 flash 数据到内存。
  • sf write 写内存数据到 flash。
  • sf erase 擦除指定位置,指定长度的 flash 内容, 在进行写 flash 的时候一定要先进行擦除，否则会失败，因为 flash 只能从 1 变为 0。

具体参考：

sf - SPI flash sub-system

Usage:
sf probe [[bus:]cs] [hz] [mode] - init flash device on given SPI bus and chip select

sf read addr offset len - read `len' bytes starting at
                                  `offset' to memory at `addr'

sf write addr offset len        - write `len' bytes from memory
                                  at `addr' to flash at `offset'

sf erase offset [+]len          - erase `len' bytes from `offset'
                                  `+len' round up `len' to block size

sf update addr offset len       - erase and write `len' bytes from memory
                                  at `addr' to flash at `offset'

使用注意：

  1. 在使用 sf 的其他命令之前必须先使用 sf probe 操作进行连接 flash。
    1. 如：sf probe 0 50000000，初始化总线 0 上的 FLASH，且速度为 50000000 Hz。

uboot bootz 参数

对于 ARM 来讲，可以透过 bootz 的命令来启动内核。

  • 第一个参数为内核映像的地址。
  • 第二个参数为 initrd 的地址，若不存在 initrd，可以用 - 代替。
  • dtb_address 作为 bootz 或者 bootm 的最后一次参数。
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