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本文章為《STM32MP157 Linux系統(tǒng)移植開發(fā)篇》系列中的一篇，筆者使用的開發(fā)平臺為華清遠(yuǎn)見FS-MP1A開發(fā)板（STM32MP157開發(fā)板）。stm32mp157是ARM雙核，2個A7核，1個M4核，A7核上可以跑Linux操作系統(tǒng)，M4核上可以跑FreeRTOS、RT-Thread等實時操作系統(tǒng)，STM32MP157開發(fā)板所以既可以學(xué)嵌入式linux，也可以學(xué)stm32單片機(jī)。
針對FS-MP1A開發(fā)板，除了Linux系統(tǒng)移植篇外，還包括其他多系列教程，包括Cortex-A7開發(fā)篇、Cortex-M4開發(fā)篇、擴(kuò)展板驅(qū)動移植篇、Linux應(yīng)用開發(fā)篇、FreeRTOS系統(tǒng)移植篇、Linux驅(qū)動開發(fā)篇、硬件設(shè)計篇、人工智能機(jī)器視覺篇、Qt應(yīng)用編程篇、Qt綜合項目實戰(zhàn)篇等。
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1.系統(tǒng)鏡像燒寫
FS-MP1A支持通過STM32CubeProgrammer工具鏡像鏡像的燒錄，此外還支持通過bootloader下的ums工具配合ubuntu操作系統(tǒng)進(jìn)行單個鏡像更新，通過使用tftp下載方式進(jìn)行鏡像的驗證，以及使用scp方式來更新linux內(nèi)核與設(shè)備樹。
2.STM32CubeProgrammer燒寫方式
STM32CubeProgrammer工具已經(jīng)在前面的章節(jié)進(jìn)行了安裝，現(xiàn)在我們可以通過使用這個工具來燒錄系統(tǒng)。
2.1調(diào)整撥碼開關(guān)
在開發(fā)板上電之前我們需要先將開發(fā)板的撥碼開關(guān)撥到【000】位置。
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2.2硬件接線
在使用USB方式燒寫鏡像時，需要借助USB mini線來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，此外還可以通過串口終端來監(jiān)視燒寫過程。
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2.3調(diào)試串口配置
在燒寫過程中可以通過調(diào)試串口來監(jiān)控?zé)龑戇^程，串口調(diào)試可以借助XSHELL來進(jìn)行相關(guān)調(diào)試，XSHELL已經(jīng)在前面章節(jié)安裝完成，這里只需要配置一下相關(guān)串口即可。
雙擊桌面上的“XSHELL 6”圖標(biāo)打開。
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開啟xshell后在自動彈出的對話框中單擊“新建”按鈕。
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在“新建會話屬性”中“協(xié)議(P)”中選擇“SERIAL”，名稱可以自定義。
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下面需要對串口進(jìn)行配置。首先需要確定串口在系統(tǒng)中的COM口是哪個端口。可以在設(shè)備管理器中查找。
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可以看到這里的串口為“COM3”
下面點擊xshell界面中左側(cè)的“串口”按鈕。
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選擇端口號為“COM3”（需要根據(jù)當(dāng)前實際環(huán)境選擇），波特率為：115200，數(shù)據(jù)位：8，停止位：1，奇偶校驗：無，流控制：無。
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配置好之后點擊“確定”按鈕。將看到如下界面。
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先選中剛剛新建的COM選項后點擊“連接”。
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看到如上界面則說明打開成功。
2.4鏡像燒寫
首先打開桌面上的STM32CubeProgrammer軟件
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軟件打開后將出現(xiàn)如下界面
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如果在打開軟件之前開發(fā)板已經(jīng)處于上電狀則可以看到右上角的USB設(shè)備。
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如果沒有看到“USB1”端口，可將開發(fā)板重新上電或者按開發(fā)板的復(fù)位按鈕，之后點擊Port后的“刷新”按鈕。
出現(xiàn)USB1端口后點擊左上角的“Connect”按鈕進(jìn)行連接。
連接成功后上方原來為“Not connected”字樣變?yōu)椤癈onnect”
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下面開始導(dǎo)入燒寫鏡像。首先需要進(jìn)入到鏡像所在目錄【華清遠(yuǎn)見-FS-MP1A開發(fā)資料\06-系統(tǒng)鏡像\fs-mp1a-weston-openstlinux】。
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再進(jìn)入“flashlayout_fs-mp1a-weston”文件夾。此文件夾中存放的是鏡像燒錄配置。
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可以看到共有4個文件夾，本小節(jié)只關(guān)注optee和trusted兩個文件夾。每個文件夾中都有如下兩個配置文件。
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其中標(biāo)有 “emmc”字樣的為片上flash燒錄配置，“sdcard”字樣的為外部TF卡燒錄配置；此外還可以看到文件名最后有 “trusted”和“optee”后綴。這對應(yīng)這不同的啟動模式 “trusted”和“optee”為帶有安全機(jī)制的啟動方式。
這里以emmc的“trusted”啟動為例來進(jìn)行燒錄。
將“flashlayout_fs-mp1a-weston\trusted”文件夾中的“FlashLayout_emmc_stm32mp157a-fsmp1a-trusted.tsv”配置文件復(fù)制一份到上層目錄下。
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切換到STM32CubeProgrammer軟件中，點擊“Open file”選項卡
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找到燒寫鏡像所在目錄，打開剛剛復(fù)制過去的燒錄配置文件。
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點擊“打開”后界面如下
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檢查Binaries Path路徑是否為燒錄配置文件所在的路徑，如果不是同一路徑需要手動修改。
點擊界面右上角的“Download”按鈕進(jìn)行燒錄。在串口終端中首先將如下打印信息。
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STM32CubeProgrammer軟件中將會看到進(jìn)度條，燒錄過程會持續(xù)幾分鐘請耐心等待。
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燒寫成功后會出現(xiàn)以下提示
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至此通過STM32CubeProgrammer方式燒錄emmc trusted鏡像就完成了。后面就可以通過改變撥碼開關(guān)為【010】來進(jìn)行系統(tǒng)的啟動。
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2.5燒錄錯誤處理
如果在燒錄rootfs出現(xiàn)如下錯誤
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此問題是由于STM32CubeProgrammer需要使用64bit的java jre。如果系統(tǒng)中安裝的版本為32bit則會出現(xiàn)此問題。
如果在控制面板中將查看方式修改為“大圖標(biāo)”后看到有Java(32位)則說明當(dāng)前系統(tǒng)安裝的java環(huán)境為32位。
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此時我們需要卸載系統(tǒng)中的32位的java環(huán)境，然后安裝資料光盤中的【華清遠(yuǎn)見-FS-MP1A開發(fā)資料\01-工具軟件】下的jre-8u261-windows-x64.exe程序。安裝完成后將原來安裝的STM32CubeProgrammer程序卸載，重新安裝一遍STM32CubeProgrammer即可。
3.制作TF卡系統(tǒng)卡
前面章節(jié)已經(jīng)介紹了通過STM32CubeProgrammer工具來燒錄鏡像，這一章節(jié)將介紹如何通過USB Image Tool工具來制作TF系統(tǒng)卡。
將【華清遠(yuǎn)見-FS-MP1A開發(fā)資料\01-工具軟件】下的usbit.zip壓縮包復(fù)制到PC的任意位置點擊右鍵選擇“解壓到usbit”。
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得到如下文件夾
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雙擊運行“USB Image Tool.exe”會顯示如下界面
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如果該界面沒有正確顯示出盤符，則需要參“將GPT分區(qū)轉(zhuǎn)換為MBR分區(qū)”和“MBR創(chuàng)建分區(qū)及格式化”章節(jié)對TF進(jìn)行重新分區(qū)。
資料中【華清遠(yuǎn)見-FS-MP1A開發(fā)資料\06-系統(tǒng)鏡像】下默認(rèn)提供optee、trusted兩種已經(jīng)編譯好的weston鏡像。
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在USB Image Tool界面中選擇“Favorites”選項卡
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點擊“Add”按鈕添加一個鏡像，找到鏡像所在目錄，文件類型選擇All files(*.*)。
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這里以trusted鏡像為例選擇flashlayout_fs-mp1a-weston_FlashLayout_sdcard_stm32mp157a-fsmp1a-trusted.raw鏡像進(jìn)行燒錄。
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點擊“打開”按鈕后。在“Favorites”選項卡中選中剛剛添加的鏡像。
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點擊“Restore”按鈕后會彈出對話框詢問是否要繼續(xù)操作，我們選擇“是”
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可以在界面的左下方看到當(dāng)前的進(jìn)度。
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燒錄完成后就可以將撥碼開關(guān)撥至【101】來啟動系統(tǒng)。
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4.通過ums方式映射分區(qū)
當(dāng)我們編譯了自己的一些鏡像后，需要將其下載到開發(fā)板中運行的時候，可以使用此方式將開發(fā)板上的分區(qū)通過USB使用ums工具映射到虛擬機(jī)中的ubuntu系統(tǒng)中。這里以更新bootloader和boot分區(qū)為例來介紹ums的使用方法。
首先需要使用xshell連接上調(diào)試串口，在系統(tǒng)的啟動過程中會出現(xiàn)1秒的倒計時，在倒計時結(jié)束之前按下鍵盤任意鍵即可將程序停留在bootloader的控制終端。
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進(jìn)入bootloader控制臺
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4.1使用ums更新bootloader
在控制臺使用ums 0 mmc 0命令可以將開發(fā)板上的sdcard分區(qū)映射到PC上，然后再由PC將設(shè)備連接到虛擬機(jī)當(dāng)中的ubuntu系統(tǒng)。
- 更新sdcard：
Board $> ums 0 mmc 0
- 更新emmc：
Board $> ums 0 mmc 1
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在輸入命令之后虛擬機(jī)會提示檢測到新的USB設(shè)備，在如上界面中選擇連接到虛擬機(jī)后，在ubuntu系統(tǒng)中使用ls /dev/sd*命令可以看到多出了一些設(shè)備分區(qū)。
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其中/dev/sdc設(shè)備就是開發(fā)板映射到系統(tǒng)中的，可以看到共有7個分區(qū)。使用ls -l /dev/disk/by-partlabel命令可以查看分區(qū)映射關(guān)系。需要注意的是燒錄的鏡像不同，分區(qū)數(shù)量也有所變化。
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可以使用dd命令將編譯好的uboot鏡像或者是光盤資料的【華清遠(yuǎn)見-FS-MP1A開發(fā)資料\06-系統(tǒng)鏡像\fs-mp1a-weston-openstlinux】下的uboot鏡像下載到開發(fā)板。
- 燒錄optee鏡像
sudo dd if= tf-a-stm32mp157a-fsmp1a-optee.stm32 of=/dev/sdc1 conv=fdatasync
sudo dd if= tf-a-stm32mp157a-fsmp1a-optee.stm32 of=/dev/sdc2 conv=fdatasync
sudo dd if= u-boot-stm32mp157a-fsmp1a-optee.stm32 of=/dev/sdc3 conv=fdatasync
sudo dd if=tee-header_v2-stm32mp157a-fsmp1a-optee.stm32 of=/dev/sdc4 bs=1M conv=fdatasync
sudo dd if=tee-pageable_v2-stm32mp157a-fsmp1a-optee.stm32 of=/dev/sdc5 bs=1M conv=fdatasync
sudo dd if=tee-pager_v2-stm32mp157a-fsmp1a-optee.stm32 of=/dev/sdc6 bs=1M conv=fdatasync
- 燒錄trusted鏡像
sudo dd if=tf-a-stm32mp157a-fsmp1a-trusted.stm32 of=/dev/sdc1 conv=fdatasync
sudo dd if=tf-a-stm32mp157a-fsmp1a-trusted.stm32 of=/dev/sdc2 conv=fdatasync
sudo dd if=u-boot-stm32mp157a-fsmp1a-trusted.stm32 of=/dev/sdc3 conv=fdatasync
注意：tf-a-stm32mp157a-fsmp1a-trusted.stm32鏡像是由tf-a源碼生成
4.2使用ums更新bootfs
在更新bootloader分區(qū)的時候我們通過dd命令將鏡像燒錄的開發(fā)板中，而bootfs分區(qū)是一個ext4格式的分區(qū)，可以通過mount掛載的方式將文件系統(tǒng)掛載到ubuntu后直接對里面的內(nèi)容進(jìn)行修改。
與更新bootloader方式一樣可以使用ls -l /dev/disk/by-partlabel命令可以查看分區(qū)映射關(guān)系。找到bootfs所指向的設(shè)備節(jié)點。
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可以看到這里對應(yīng)的設(shè)備節(jié)點是sdc4分區(qū)。
使用sudo mount /dev/sdc4 /mnt 將其掛載到/mnt目錄下
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掛載成功之后切換到/mnt目錄下查看
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可以看到該分區(qū)中存放了linux內(nèi)核及設(shè)備樹，extlinux的配置，開機(jī)logo等文件。我們可以通過替換相應(yīng)的文件即可更新啟動鏡像。
例如我們可以將自行編譯生成的uImage替換到當(dāng)前目錄下。
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使用sudo umont /mnt 解除掛載后重啟開發(fā)板即可。
5.通過tftp方式下載linux內(nèi)核及設(shè)備樹
除了使用ums掛載的方式進(jìn)行內(nèi)核及設(shè)備樹的更新之外，還可以通過pxelinux功能，從tftp服務(wù)器下載鏡像啟動。
在u-boot中使用tftp前需要將網(wǎng)線接入開發(fā)板，并且要與ubuntu所在的網(wǎng)段相同。
將要使用tftp下載的linux內(nèi)核與設(shè)備樹拷貝到ubuntu系統(tǒng)中tftp服務(wù)器工作目錄中（/tftpboot），linux內(nèi)核與設(shè)備樹可以從linux內(nèi)核源碼中編譯得到。
linux@ubuntu:$ cp arch/arm/boot/uImage /tftpboot/
linux@ubuntu:$ cp arch/arm/boot/dts/stm32mp157a-fsmp1a*.dtb /tftpboot/
在tftp服務(wù)器工作目錄中（/tftpboot）建立pxelinux.cfg文件夾。在該文件夾下建立01-00-80-e1-42-60-17文件。tftpboot目錄結(jié)構(gòu)如下
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00-80-e1-42-60-17為開發(fā)板的默認(rèn)mac地址，可以使用env set -f ethaddr xx:xx:xx:xx:xx:xx來修改mac地址。
如果通過sdcard啟動01-00-80-e1-42-60-17文件內(nèi)容與開發(fā)板上/boot/mmc0_stm32mp157a-fsmp1a_extlinux/extlinux.cfg文件相同，如下所示
extlinux.cfg
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1 23456789101112 |
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menu title Select the boot mode MENU BACKGROUND /splash.bmpTIMEOUT 20DEFAULT stm32mp157a-fsmp1a-mipi-sdcardLABEL stm32mp157a-fsmp1a-mipi-sdcard KERNEL /uImage FDT /stm32mp157a-fsmp1a-mipi050.dtb APPEND root=/dev/mmcblk1p6 rootwait rw console=ttySTM0,115200LABEL stm32mp157a-fsmp1a-rgb-sdcard KERNEL /uImage FDT /stm32mp157a-fsmp1a-rgb070.dtb APPEND root=/dev/mmcblk1p6 rootwait rw console=ttySTM0,115200 |
如果通過emmc啟動01-00-80-e1-42-60-17文件內(nèi)容與與開發(fā)板上/boot/mmc1_stm32mp157a-fsmp1a_extlinux/extlinux.cfg文件相同，如下所示
extlinux.cfg
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1 23456789101112 |
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menu title Select the boot mode MENU BACKGROUND /splash.bmpTIMEOUT 20DEFAULT stm32mp157a-fsmp1a-mipi-emmcLABEL stm32mp157a-fsmp1a-mipi-emmc KERNEL /uImage FDT /stm32mp157a-fsmp1a-mipi050.dtb APPEND root=/dev/mmcblk2p4 rootwait rw console=ttySTM0,115200LABEL stm32mp157a-fsmp1a-rgb-emmc KERNEL /uImage FDT /stm32mp157a-fsmp1a-rgb070.dtb APPEND root=/dev/mmcblk2p4 rootwait rw console=ttySTM0,115200 |
這里以sdcard為例，將01-00-80-e1-42-60-17內(nèi)容修改為與開發(fā)板上/boot/mmc0_stm32mp157a-fsmp1a_extlinux/extlinux.cfg文件相同
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在ubuntu中使用ifconfig命令查看當(dāng)前ip地址，從而確定網(wǎng)段。
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可以看到當(dāng)前ubuntu的ip地址為192.168.11.78。由此得到當(dāng)前網(wǎng)段為11網(wǎng)段。
開發(fā)板需要使用xshell連接上調(diào)試串口，在系統(tǒng)的啟動過程中會出現(xiàn)1秒的倒計時，在倒計時結(jié)束之前按下鍵盤任意鍵即可將程序停留在bootloader的控制終端。
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進(jìn)入bootloader控制臺
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在u-boot控制臺中使用dhcp命令為開發(fā)板獲取一個ip地址。
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可以看到獲取到了一個192.168.11.68的IP地址，也是11網(wǎng)段。與ubuntu網(wǎng)段相同。為了進(jìn)一步驗證開發(fā)板與ubuntu的通信狀況可以使用ping命令來ping ubbuntu的IP地址驗證。
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可以看到ping命令已經(jīng)執(zhí)行成功了。
接下來設(shè)置tftp的服務(wù)器ip，可以看到也就是ubuntu的ip地址。
root@fsmp1a:# env set serverip 192.168.11.78
這里使用到了env set命令來設(shè)置環(huán)境變量，該命令默認(rèn)只修改內(nèi)存中的變量，存儲在sdcard或者emmc中的變量不會受到影響，也就是說調(diào)電回丟失修改，如果想要永久修改可以使用env save命令將當(dāng)前內(nèi)存中的環(huán)境變量更新到外部存儲設(shè)備中。
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使用run bootcmd_pxe開始下載linux內(nèi)核與設(shè)備樹文件。看到如下提示后選擇您對應(yīng)的啟動選項即可。
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例如這里選擇1，進(jìn)行5寸屏幕啟動。稍等片刻之后便可看到內(nèi)核啟動。
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6.通過scp方式更新linux內(nèi)核及設(shè)備樹驅(qū)動程序
除了通過tftp方式和ums方式更新linux內(nèi)核與設(shè)備樹文件以外，還可以通過scp方式來更新開發(fā)板中的文件。Scp是基于ssh協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在傳輸過程中要傳輸數(shù)據(jù)一端我們稱之為服務(wù)器端，開發(fā)板通常作為數(shù)據(jù)接收端我們稱之為客戶端。當(dāng)然開發(fā)板在往ubuntu發(fā)送數(shù)據(jù)的時候則會成為服務(wù)端。此方法需要開發(fā)板完整啟動，并進(jìn)入文件系統(tǒng)終端。
在使用scp前需確認(rèn)與服務(wù)器端所在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相同。本例中ubuntu的ip地址為192.168.11.78。開發(fā)板的ip地址需要通過串口終端下使用ifconfig命令確定。
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可以看到當(dāng)前開發(fā)板IP地址為192.168.11.68?？梢酝ㄟ^ping命令來測試通信情況。
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在之前章節(jié)提到過bootfs分區(qū)中存放了啟動時需要的linux內(nèi)核及設(shè)備樹文件，extlinux的配置，開機(jī)logo等文件。bootfs分區(qū)在開發(fā)板中則對應(yīng)了/boot目錄，也就是說對/boot目錄中的文件做出修改后，就相當(dāng)于是對bootfs分區(qū)做出了修改。
在ubuntu端將需要更新的linux內(nèi)核鏡像和設(shè)備樹文件通過scp命令的方式下發(fā)到開發(fā)板。此方式不僅支持對內(nèi)核與設(shè)備樹的修改，同時也支持更新驅(qū)動文件上層應(yīng)用程序等文件。
- Linux內(nèi)核更新
linux@ubuntu:$ scp uImage root@192.168.11.68:/boot
linux@ubuntu:$ ssh root@192.168.11.68 /sbin/depmod -a
linux@ubuntu:$ ssh root@192.168.11.68 sync
linux@ubuntu:$ ssh root@192.168.11.68 reboot
首次使用時需要記錄鏈接密鑰。
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在如上界面中輸入yes
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- 設(shè)備樹更新
linux@ubuntu:$ scp stm32mp157a-fsmp1a*.dtb root@192.168.11.68:/boot
linux@ubuntu:$ ssh root@192.168.11.68 /sbin/depmod -a
linux@ubuntu:$ ssh root@192.168.11.68 sync
linux@ubuntu:$ ssh root@192.168.11.68 reboot
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- 驅(qū)動更新
本例中我們假設(shè)需要將開發(fā)板中的觸摸屏驅(qū)動進(jìn)行更新，觸摸屏驅(qū)動對應(yīng)的驅(qū)動文件名為goodix.ko。通常驅(qū)動文件存放在開發(fā)板的/lib/modules/文件夾下，將工作目錄切換到/lib/ modules/使用find -name goodix.ko來搜索文件所在位置。通過搜索結(jié)果可知文件存放在./4.19.94/kernel/drivers/input/touchscreen/目錄下。
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在ubuntu中使用scp命令將驅(qū)動程序下發(fā)到該目錄下。
linux@ubuntu:$scp goodix.ko root@192.168.11.68:/lib/modules/4.19.94/kernel/drivers/input/touchscreen/
linux@ubuntu:$ ssh root@192.168.11.68 /sbin/depmod -a
linux@ubuntu:$ ssh root@192.168.11.68 sync
linux@ubuntu:$ ssh root@192.168.11.68 reboot
如果使用scp時有以下提示，則說明之前有其他開發(fā)板使用過當(dāng)前的ip地址。導(dǎo)致兩次密鑰不同，這種情況下使用圈紅命令就可以移除之前的密鑰。
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7.通過linux更新eMMC中的u-boot
此方式是通過在linux終端下更新u-boot鏡像，使用此方法需確保linux可以正常啟動。
本例以basic啟動方式進(jìn)行演示。首先需要編譯u-boot源碼得到u-boot-spl.stm32和u-boot.img鏡像文件。
將鏡像下發(fā)到開發(fā)板，這里使用scp網(wǎng)絡(luò)下載的方式（假設(shè)開發(fā)板ip為192.168.11.81）。
linux@ubuntu:$ scp u-boot-spl.stm32 root@192.168.11.81:/home/root
linux@ubuntu:$ scp u-boot.img root@192.168.11.81:/home/root
這樣就將主機(jī)的u-boot-spl.stm32和u-boot.img兩個文件，下發(fā)到開發(fā)板的/home/root目錄下。
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更新eMMC的u-boot
root@fsmp1a:# echo 0 > /sys/class/block/mmcblk2boot0/force_ro
root@fsmp1a:# echo 0 > /sys/class/block/mmcblk2boot1/force_ro
root@fsmp1a:# dd if=u-boot-spl.stm32 of=/dev/mmcblk2boot0 conv=fdatasync
root@fsmp1a:# dd if=u-boot-spl.stm32 of=/dev/mmcblk2boot1 conv=fdatasync
root@fsmp1a:# echo 1 > /sys/class/block/mmcblk2boot0/force_ro
root@fsmp1a:# echo 1 > /sys/class/block/mmcblk2boot1/force_ro
root@fsmp1a:# dd if=u-boot.img of=/dev/mmcblk2p1 conv=fdatasync
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在開發(fā)板上運行，執(zhí)行錯誤或文件寫入錯誤，會導(dǎo)致開發(fā)板無法啟動。如出現(xiàn)無法啟動的情況，請重新燒寫開發(fā)板即可。
8.使用STM32CubeProgrammer讀取OTP配置
注意：如果非必要操作務(wù)必不要修改OPT配置。如果修改錯誤會導(dǎo)致CPU無法啟動。
將開發(fā)板撥碼開關(guān)設(shè)置成【000】USB模式，將USB線連接到PC中。
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運行STM32CubeProgrammer軟件。
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連接USB并導(dǎo)入燒寫鏡像。
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這里只需要勾選前兩個分區(qū)進(jìn)行下載
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下載成功后斷開USB連接
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之后使用win+r鍵打開運行窗口。運行cmd窗口。
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在cmd窗口中將當(dāng)前工作目錄切換到STM32CubeProgrammer軟件的安裝目錄下的bin目錄。
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使用STM32_Programmer_CLI -c port=usb1命令查看USB連接情況
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使用STM32_Programmer_CLI -c port=usb1 -otp displ命令可以讀取OPT配置
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可以使用STM32_Programmer_CLI -c port=usb1 -otp program wordID=0xXX value=0xXXXXXXXX命令來更新wordID的值。此方法在開發(fā)板斷電后值不會被保存如果想要永久生效需要在命令最后添加pl=1。
注意：如果非必要操作務(wù)必不要修改OPT配置。如果修改錯誤會導(dǎo)致CPU無法啟動。
工商網(wǎng)監(jiān)
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