i.MX6ULL嵌入式Linux開發(fā)6-系統(tǒng)燒寫到eMMC

前面幾篇文章，已經(jīng)搞定了Linux移植三巨頭：uboot、kernel(包含dtb)和rootfs，除了uboot是燒寫在SD中的，其它的都是在ubuntu虛擬機(jī)的nfs服務(wù)器中，運(yùn)行時必須通過網(wǎng)絡(luò)將這些文件加載到開發(fā)板的內(nèi)存中運(yùn)行。

本篇就來研究，將這幾個文件打包燒寫到板子的eMMC中，實現(xiàn)嵌入式Linux系統(tǒng)的燒寫，這樣，在沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下，板子也可以正常運(yùn)行。系統(tǒng)燒寫使用的是NXP官方的MfgTool工具，通過USB OTG口來燒寫。

1 MfgTool介紹

MfgTool是NXP官方提供的用于燒寫i.MX系列CPU的系統(tǒng)燒寫工具，該軟件需要在Windows環(huán)境下使用。

這是使用正點(diǎn)原子提供的已經(jīng)下載好的NXP燒寫工具：L4.1.15_2.0.0-ga_mfg-tools.tar.gz。

將軟件包解壓，里面還有2個.gz 壓縮包，一個是帶rootfs，一個是不帶rootfs，我們是需要燒寫文件系統(tǒng)的，所以選擇 mfgtools-with-rootfs.tar.gz 這個壓縮包，繼續(xù)解壓。

進(jìn)入目錄 mfgtools-with-rootfs\mfgtools 中， 在此目錄下有幾個文件夾和很多的.vbs 文件:

Profiles文件夾：要燒寫的文件就放到這個文件夾中。

MfgTool2.exe：燒寫軟件，但不需要直接打開這個軟件燒寫。

眾多的.vbs 文件：燒寫配置腳本，指定燒寫的芯片和地址，燒寫的時候通過雙擊這些.vbs文件來打開燒寫工具。因為我的這塊開發(fā)板是EMMC版本的，所以只需要關(guān)注mfgtool2-yocto-mx-evk-emmc.vbs這個vbs文件。

2 MfgTool燒寫步驟

2.1 連接USB OTG

MfgTool是通過USB OTG接口將系統(tǒng)燒寫進(jìn)EMMC中的，我這塊野火板子的OTG接口在板子右側(cè)，使用USB線連接電腦（使用USB OTG連接時，需要先把SD卡拔出）。

2.2 切換撥碼開關(guān)模式

將撥碼開關(guān)撥到USB下載模式

連接電源，進(jìn)入USB模式，連接成功后電腦右下角會有提示

2.3 系統(tǒng)燒寫

雙擊“mfgtool2-yocto-mx-evk-emmc.vbs” ，出現(xiàn)如下窗口：

如果出現(xiàn)“符合HID標(biāo)準(zhǔn)的供應(yīng)商定義設(shè)備”就說明連接正常，可以進(jìn)行燒寫。若硬件連接完畢，燒寫文件也配置好了，點(diǎn)擊Start按鈕即可一鍵燒寫。

3 MfgTool燒寫原理

我們需要燒寫uboot、kernel、.dtb 和 rootfs這四個文件，它們一起構(gòu)成了linux系統(tǒng)。

進(jìn)入如下的系統(tǒng)固件目錄中：

L4.1.15_2.0.0-ga_mfg-tools/mfgtools-with-rootfs/mfgtools/Profiles/Linux/OS Firmware

我們重點(diǎn)關(guān)注files、firmware這兩個文件夾，以及ucl2.xml這個文件。

MfgTool燒寫的工作過程主要分兩個階段：

第一階段：MfgTool先通過USB OTG先將firmware目錄中uboot、kernel和.dtb這是三個文件下載到開發(fā)板的DDR內(nèi)存中（注意不需要下載 rootfs），就相當(dāng)于直接在開發(fā)板的內(nèi)存上啟動Linux系統(tǒng)。

第二階段：等Linux 系統(tǒng)啟動以后（這時可以方便的完成對EMMC的格式化、分區(qū)等操作），再向EMMC中燒寫完整的系統(tǒng)，包括files目錄中的uboot、linux kernel、.dtb和rootfs這4個文件。

3.1 firmeare文件夾

mfgtools/Profiles/Linux/OS Firmware/firmware文件夾里有很多NXP官方開發(fā)板使用的文件，包括.imx 結(jié)尾的uboot文件、一個zImage鏡像文件、很多.dtb結(jié)尾的設(shè)備樹文件，我們需要注意其中三個文件：

zImage：NXP官方I.MX6ULL EVK開發(fā)板的Linux鏡像文件

u-boot-imx6ull14x14evk_emmc.imx：NXP官方I.MX6ULL EVK開發(fā)板的uboot文件

zImage-imx6ull-14x14-evk-emmc.dtb：NXP 官方I.MX6ULL EVK開發(fā)板的設(shè)備樹

這3個文件即第一階段需要燒寫的文件，如果要燒寫我們的系統(tǒng)，就要用自己編譯的文件替換這3個文件。

3.2 files文件夾

mfgtools/Profiles/Linux/OS Firmware/files目錄中的文件和firmware 目錄中的基本差不多，這里就要注意下面4個文件

zImage：同上

u-boot-imx6ull14x14evk_emmc.imx：同上

zImage-imx6ull-14x14-evk-emmc.dtb：同上

rootfs_nogpu.tar.bz2：根文件系統(tǒng)（nogpu表示不包含GPU的內(nèi)容）

這4個文件即第二階段需要燒寫的文件，如果要燒寫我們的系統(tǒng)，就要用自己編譯的文件替換這4個文件。

3.3 ucl2.xml文件

mfgtools/Profiles/Linux/OS Firmware/ucl2.xml是一種XML格式的文件，用來指定files和firmware目錄要燒寫的uboot和設(shè)備樹文件。

ucl2.xml 以 “” 開始， 以 “” 結(jié)束。 “”和“”之間是配置相關(guān)內(nèi)容，“”和“”之間的是針對不同存儲芯片的燒寫命令。

ucl2.xml文件有600多行，這里抽取主干結(jié)構(gòu)來看一個該文件的主要運(yùn)行流程：

Loading U-bootLoading Kernel.Loading Initramfs.Loading device tree. Jumping to OS image. 

ucl2.xml 首先會判斷當(dāng)前要向I.MX系列的哪個型號的芯片燒寫系統(tǒng)：

通過讀取芯片的VID和PID，即可判斷要燒什么處理器的系統(tǒng)， 如VID=0X15A2，PID=0080，就表示要給I.MX6ULL燒寫系統(tǒng)。

3.4 xxx.vbs文件

ucl2.xml文件中確定了要燒寫的處理器型號以后，還要確定向什么存儲設(shè)備燒寫系統(tǒng)，這是在mfgtools/mfgtool2-yocto-mx-evk-emmc.vbs中配置，右鍵，用文本編輯器打開這個文件（不要雙擊哦）：

Set wshShell = CreateObject("WScript.shell")
wshShell.run "mfgtool2.exe -c ""linux"" -l ""eMMC"" -s ""board=sabresd"" -s ""mmc=1"" -s ""6uluboot=14x14evk"" -s ""6uldtb=14x14-evk"""
Set wshShell = Nothing

注意“wshShell.run”這一行，調(diào)用了 mfgtool2.exe 這個軟件，還給出了一堆的參數(shù)，包含“eMMC”字樣，表示是向 EMMC 燒寫系統(tǒng)

下面繼續(xù)分析ucl2.xml文件中的燒寫過程

前面說了燒寫分兩個階段， 第一步是通過 USB OTG 向 DDR中下載系統(tǒng)，第二步才是正常的燒寫。

根據(jù)當(dāng)前是EMMC的板子，第1步燒寫uboot的命令如下：

Loading U-boot 

“file” 表示要下載的文件位置：

firmware/u-boot-imx6ul%lite%%6uluboot%_emmc.imx 

“%lite%”和“%6uluboot%”分別表示取lite和6uluboot的值， 那lite和6uluboot的值是多少呢？在cfg.ini文件中有定義。

3.5 cfg.ini文件

mfgtools/cfg.ini文件是一個配置文件，內(nèi)容如下：

[profiles]
chip = Linux

[platform]
board = SabreSD

[LIST]
name = SDCard

[variable]
board = sabresd
mmc = 0
sxuboot=sabresd
sxdtb=sdb
7duboot=sabresd
7ddtb=sdb
6uluboot=14x14ddr3arm2
6uldtb=14x14-ddr3-arm2
6ulldtb=14x14-ddr3-arm2
ldo=
plus=
lite=l
initramfs=fsl-image-mfgtool-initramfs-imx_mfgtools.cpio.gz.u-boot
seek = 1
sxnor=qspi2
7dnor=qspi1
6ulnor=qspi1
nor_part=0

可以看到，lite=l，6uluboot=14x14evk。

繼續(xù)分析ucl2.xml文件中的燒寫過程，將lite和6uluboot的值代入以后，要燒寫的uboot文件名就是：

firmware/u-boot-imx6ull14x14evk _emmc.imx

同樣的方法將.dtb(設(shè)備樹)和zImage都下載到DDR中以后就會跳轉(zhuǎn)去運(yùn)行OS，這個時候會在MfgTool工具中會有“Jumping to OS image”提示語句，ucl2.xml中的跳轉(zhuǎn)命令如下：

 Jumping to OS image. 

啟動Linux系統(tǒng)以后就可以在EMMC上創(chuàng)建分區(qū)，然后燒寫uboot、zImage、.dtb(設(shè)備樹)和根文件系統(tǒng)。

4 系統(tǒng)燒寫實踐

4.1 燒寫NXP官方系統(tǒng)

因為我的板子是512MB的DDR3+8G的EMMC，與NXP官方開發(fā)板類似，可以先試著燒寫NX官方的系統(tǒng)，熟悉燒寫流程：

撥碼開關(guān)撥到USB模式，拔出SD卡，連接USB

板子上電，連接串口（用于查看具體的下載信息）

按下開發(fā)板復(fù)位按鍵。

雙擊打開“mfgtool2-yocto-mx-evk-emmc.vbs” ，確認(rèn)出現(xiàn)“符合 HID 標(biāo)準(zhǔn)的供應(yīng)商定義設(shè)備”等字樣，點(diǎn)擊Start按鈕。

注：燒錄開始時，會彈出大容量存儲器之類的窗口，并會出現(xiàn)短暫的No Device Connet的提示，不用理會。

注：官方的系統(tǒng)文件較大，燒錄時間較長。另外，若燒錄失敗，串口也沒打印信息，我剛開始就遇到了這種情況，然后我用野火提供的軟件包（系統(tǒng)文件比較小，燒錄在1分鐘左右）燒錄成功后，再回過頭來繼續(xù)燒錄NXP官方的就有串口輸出信息了。

我的板子燒錄官方系統(tǒng)時，不知什么原因一直燒錄不成功，如下圖，因為用不到官方的系統(tǒng)，就先不管它，有時間再查。

4.2 燒寫自己的系統(tǒng)

準(zhǔn)備要燒寫的文件：

自己移植編譯出來的uboot文件：u-boot.imx（位于u-boot源碼主目錄中）

自己移植編譯出來的zImage鏡像文件（位于Kernel源碼的arch/arm/boot目錄中）和開發(fā)板對應(yīng)的.dtb(設(shè)備樹)mx6ull-myboard.dtb（位于Kernel源碼的arch/arm/boot/dts目錄中）

自己構(gòu)建的根文件系統(tǒng)rootfs

rootfs需要先打包成rootfs.tar.bz2，進(jìn)入Ubuntu中的nfs目錄下的rootfs目錄，使用tar命令打包：

cd rootfs/ 
tar -vcjf rootfs.tar.bz2 * 

將這4個文件復(fù)制到Windows系統(tǒng)中準(zhǔn)備燒錄。

總結(jié)一下要準(zhǔn)備的文件，如下圖：

燒寫時，這里有兩種修改方式進(jìn)行燒寫，一種是將自己的4個文件按照NXP官方的文件進(jìn)行重命名，并替換掉官網(wǎng)的文件，即可直接燒錄。另一種是改造MfgTool燒寫工具，使得該燒寫工具能夠兼容自己板子的文件名。因為第2種修改比較麻煩，先使用第1種簡單的方式進(jìn)行燒寫，只需要修改文件名即可。

需要替換的名稱為：

點(diǎn)擊Start開始燒寫，等待燒寫完成：

燒錄完，點(diǎn)擊Stop退出即可。

然后切換板子為EMMC啟動，復(fù)位重啟開發(fā)板，正常情況下應(yīng)該就可以看到燒錄的系統(tǒng)正常啟動了。

但是，我這里出現(xiàn)了一點(diǎn)小差錯。

4.3 解決內(nèi)核無法啟動的錯誤

在燒錄完系統(tǒng)，切換到EMMC啟動時，我板子的內(nèi)核沒有運(yùn)行起來，提示“MMC：no card present”的錯誤：

好像是EMMC沒有找到，就無法啟動內(nèi)核。

網(wǎng)上查找相關(guān)問題，根據(jù)這篇：https://blog.csdn.net/qq_43605009/article/details/113646312的描述，應(yīng)該是uboot的里一個配置項搞錯了，就是這里：

我們的defconfig配置文件中，第一行最后那個不需要改，要改回默認(rèn)的MX6ULL_EVK_EMMC_REWORK，改完，重新編譯uboot生成u-boot.imx，再次進(jìn)行燒錄就能正常啟動內(nèi)核了。（這里的MX6ULL_EVK_EMMC_REWORK的具體作用我還沒搞明白，有時間再研究）

正常啟動后，就可以看到和之前使用nfs網(wǎng)絡(luò)方式啟動一樣的效果了：

4.4 解決網(wǎng)絡(luò)沒有啟動的問題

板子插上網(wǎng)線，使用ifconfig命令查看網(wǎng)絡(luò)信息，發(fā)現(xiàn)沒有連接網(wǎng)絡(luò)，這是因為板子的網(wǎng)絡(luò)功能沒有打開。之前使用nfs掛載根文件系統(tǒng)的時候因為要使用nfs服務(wù)，Linux內(nèi)核會打開eth0這個網(wǎng)卡，現(xiàn)在我們不使用nfs掛載根文件系統(tǒng)， Linux內(nèi)核就沒有自動打開eth 網(wǎng)卡。

我們可以手動打開，以打開eth1網(wǎng)卡為例，輸入如下命令打開 eth1:

ifconfig eth1 up 

然后可以為板子分配IP:

ifconfig eth1 192.168.5.108 netmask 255.255.255.0  //設(shè)置 IP 地址和子網(wǎng)掩碼 

route add default gw 192.168.5.1     //添加默認(rèn)網(wǎng)關(guān)

目前這種手動修改的方式，每次開機(jī)以后就沒有了，還需要重新設(shè)置?？梢詫⒃O(shè)置網(wǎng)卡IP地址的命令添加到/etc/init.d/rcS開機(jī)啟動文件中，添加如下內(nèi)容：

#config eth1
ifconfig eth1 up 
ifconfig eth1 192.168.5.108 netmask 255.255.255.0 
route add default gw 192.168.5.1 

然后保存，reboot命令重啟開發(fā)板，重啟后就自動連上網(wǎng)了。

5 總結(jié)

本篇主要介紹了Linux移植的系統(tǒng)打包燒錄的EMMC的方法，使用MfgTool工具，將uboot、linux kernel、.dtb和rootfs這4個文件燒寫到板子的EMMC中。燒錄過程中，發(fā)現(xiàn)了之前修改uboot配置時的一個問題，導(dǎo)致內(nèi)核無法啟動，修改后可以正常啟動。另外，還修改開機(jī)啟動文件，使得網(wǎng)絡(luò)能夠開機(jī)自動連接。
審核編輯：湯梓紅