u-boot & kernel
从零开始编译u-boot与内核
- 硬件：正点原子阿尔法开发板（Imx6ull-emmc）
- 开发环境：ubuntu22.04
- 交叉编译工具：arm-linux-gnueabihf-
U-Boot
NXP 官方u-boot编译
1. 安装ncurses库
sudo apt-get install libncurses5-dev
2. 获取u-boot
一般来说我们获得u-boot有三种途径分别是：
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u-boot官方源码：uboot是一个遵循着GPL协议的开源软件，原汁原味，但是一般不推荐，因为其支持较少，如果需要，可以在以下链接下载： u-boot源码
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芯片原厂提供：如瑞芯微、NXP、全志等芯片原厂会在u-boot源码基础上增加对自家芯片的支持，我们可以使用厂商提供的u-boot
-
第三方商家：由第三方商家制作开发板或板卡，会在厂商的基础上进一步增加对自己板卡的支持，使用更加方便
由于是以学习为目的，这里使用第二种方式，使用NXP公司提供的u-boot源码进行编译移植
这里通过原子提供的NXP官方u-boot来进行移植和学习
将文件移动到ubuntu下，并解压缩：
tar -vxjf uboot-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga.tar.bz2
3. 编译官方开发板的uboot
在uboot文件夹下的config文件里中，可以找到IMX6ULL EVK开发板对应的配置文件，也就是
设置编译命令：
make ARCH=arm CROSS_PILE=arm-linux-gnueabihf- mx6ull_14x14_evk_emmc_defconfig
编译：
make V=1 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
可以看到编译成功：
4. 烧录uboot
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从原子资料中获取imx烧写工具imxdownload，并将其放置到文件夹中(我这里把工具类都放到了一个新建文件夹为tools里)
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使用工具下载u-boot.bin文件到sd卡中：(这里我的u盘是sdb，要查看自己的，不一定是这个设备)
./imxdownload ../uboot/u-boot.bin /dev/sdb
5. 启动设备
- 插上sd卡
- 将拨码拨到sd卡启动
- 打开串口工具，我这里使用的是mobaxterm，可以看到u-boot输出内容
说明了官方开发板的uboot编译成功。
移植自己的u-boot
1. 增加自己配置文件
首先，在uboot文件夹下的config 里，复制刚刚的mx6ull_14x14_evk_emmc_defconfig,并重命名一下
cp mx6ull_14x14_evk_emmc_defconfig mx6ull_keys_emmc_defconfig
2. 修改自己的配置文件，打开mx6ull_keys_emmc_defconfig
CONFIG_SYS_EXTRA_OPTIONS="IMX_CONFIG=board/freescale/mx6ull_keys_emmc/imximage.cfg,MX6ULL_EVK_EMMC_REWORK"
CONFIG_ARM=y
CONFIG_ARCH_MX6=y
CONFIG_TARGET_MX6ULL_KEYS_EMMC=y
CONFIG_CMD_GPIO=y
主要关注第一行和第四行的修改内容
3. 增加自己板子的头文件
位于uboot文件夹中include中的configs文件夹下，注意还有一个config文件夹，是configs文件夹下
cd include/configs
复制mx6ullevk.h文件，并重命名一下，改成自己的头文件
cp mx6ullevk.h mx6ull_keys_emmc.h
打开文件，修改一下宏
gedit mx6ull_keys_emmc.h
将如下
#ifndef __MX6ULLEVK_CONFIG_H
#define __MX6ULLEVK_CONFIG_H
改为
#ifndef __MX6ULL_KEYS_EMMC_CONFIG_H__
#define __MX6ULL_KEYS_EMMC_CONFIG_H__
这个文件主要是用于配置很多uboot的，所以可以看到里面有大量的#define宏定义，我们可以通过修改这里的配置来修改uboot
4. 添加板级文件夹
uboot中每个板子都会有一个对应的文件夹来存放板级文件，例如一些外设驱动，NXP的I.MX系列芯片都位于board/freescale文件夹里，可以看到EVK板子是这个文件夹
我们需要复制这个文件夹，用于存放我们自己的文件
cd board/freescale/
cp mx6ullevk/ -r mx6ull_keys_emmc
进入文件夹，重命名mx6ulleck.c文件为mx6ull_keys_emmc.c
mv mx6ullevk.c mx6ull_keys_emmc.c
进入文件夹后，可以看到里面已经有一些编译后的.o文件了，我们需要修改一下编译规则
gedit Makefile
重点关注obj-y := xxxxxxx.o
# (C) Copyright 2015 Freescale Semiconductor, Inc.
#
# SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
#
obj-y := mx6ull_keys_emmc.o
extra-$(CONFIG_USE_PLUGIN) := plugin.bin
$(obj)/plugin.bin: $(obj)/plugin.o
$(OBJCOPY) -O binary --gap-fill 0xff $< $@
继续修改imximage.cfg,将第34行改为：
PLUGIN board/freescale/mx6ull_keys_emmc/plugin.bin 0x00907000
继续修改Kconfig文件,其实就是把各种mx6ullevk改为自己的，我这里就都是mx6ull_keys_emmc了
if TARGET_MX6ULL_KEYS_EMMC
config SYS_BOARD
default "mx6ull_keys_emmc"
config SYS_VENDOR
default "freescale"
config SYS_SOC
default "mx6"
config SYS_CONFIG_NAME
default "mx6ull_keys_emmc"
endif
继续，修改MAINTAINERS为
MX6ULL_KEYS_EMMC BOARD
M: Peng Fan <peng.fan@nxp.com>
S: Maintained
F: board/freescale/mx6ull_keys_emmc/
F: include/configs/mx6ull_keys_emmc.h
5. 修改uboot的图形界面配置文件
进入文件夹，/uboot/arch/arm/cpu/armv7/mx6/
gedit arch/arm/cpu/armv7/mx6
在207行增加：
config TARGET_MX6ULL_KEYS_EMMC
bool "Support mx6ull_keys_emmc"
select MX6ULL
select DM
select DM_THERMAL
并在最后#endif之前增加：
source "board/freescale/mx6ull_keys_emmc/Kconfig"
6. 编译u-boot
- 依次执行：
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- mx6ull_keys_emmc_defconfig
make V=1 CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j16
7. 修改LCD配置
- 打开mx6ull_keys_emmc.c文件，里面有一个结构体：
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
} } };
这里就是LCD的配置信息了，这里我用的原子的7寸屏，也就是像素不一样，所以我的配置结构体改成了：
struct display_info_t const displays[] = {{
.bus = MX6UL_LCDIF1_BASE_ADDR,
.addr = 0,
.pixfmt = 24,
.detect = NULL,
.enable = do_enable_parallel_lcd,
.mode = {
.name = "TFT7016", //LCD名字，要和环境变量里的panel相等
.xres = 1024, //X轴像素数量
.yres = 600, //Y轴像素数量
.pixclock = 19531, //像素时钟，每个像素时钟周期的长度，单位为皮秒，原子用的时钟是51.2Mhz，就是19531皮秒
.left_margin = 140, //HBP水平同步后肩
.right_margin = 160, //HFP水平同步前肩
.upper_margin = V=20, //VBP垂直同步后见
.lower_margin = 12, //VFP垂直同步前肩
.hsync_len = 20, //HSPW行同步脉宽
.vsync_len = 3, //VSPW垂直同步脉宽
.sync = 0,
.vmode = FB_VMODE_NONINTERLACED //不使用隔行扫描
} } };
-
刚刚有一个LCD名字，要与uboot的panel相同，因此，打开mx6ull_keys_emmc.h，找到panel,修改：
-
重新编译uboot并烧录
看到uboot的输出里，panel信息还是没有更新，是因为uboot会先从emmc里找环境变量，所以，我们手动设置一下：
setenv panel TFT7016
- 重启 可以看到点亮了屏幕 显示出了NXP的图标
8. 修改网络配置
官方的EVK开发板使用的是KSZ8081的PHY芯片，正点使用的是LAN8720A这颗PHY芯片，因此需要对uboot中网络配置进行修改
Imx6ull具有两个网络接口，ENET1和ENET2
- PHY芯片地址修改 首先对PHY地址进行修改，打开mx6ull_keys_emmc.h文件，主要进行如下修改：
- 335行，将FEC_ENET1的网络PHY地址改为0x0
- 339行，将FEC_ENET2的网络PHY地址改为0x1
- 345行，将原先的MICREL公司名称改为SMSC（LAN8720芯片由SMSC生产，而之前的KSZ8081由MICREL公司生产）
- 对网络复位引脚的驱动进行修改 打开mx6ull_keys_emmc.c文件，找到如下几行：
因为NXP的EVK开发板是使用74LV595对IO进行扩展控制的，而原子的板子并没有使用，因此删去这几行，并改写：
#define ENET1_RESET_IMX_GPIO_NR(5,7)
#define ENET2_RESET_IMX_GPIO_NR(5,8)
由于ENET1的复位引脚连在SNVS_TAMPER7也就是GPIO5_IO07,ENET2同理，所以改为如下：
-
删除/注释关于74lv595相关代码
a. 找到如下代码并删除/注释：
b. 找到static void iox74lv_init(void)与void iox74lv_set(int index)两个函数，全部删除/注释
c. 找到int board_init(void)函数，在该函数中，会通过
imx_iomux_v3_setup_multiple_pads与iox74lv_init()来初始化74lv595的IO控制，因此要将这两行代码删除/注释 -
添加LAN8720A的复位引脚驱动 在mx6ull_keys_emmc.c文件里，由fec1_pads[]和fec2_pads[]来对ENET1和ENET2的IO进行配置，因此，要在这里添加相应的配置参数：
在fec1_pads[]最后添加：
MX6_PAD_SNVS_TAMPER7__GPIO5_IO07 | MUX_PAD_CTRL(NO_PAD_CTRL),
在fec2_pads[]最 后添加：
MX6_PAD_SNVS_TAMPER7__GPIO5_IO08 | MUX_PAD_CTRL(NO_PAD_CTRL),
继续在文件中查找setup_iomux_fec函数，修改为 ：
static void setup_iomux_fec(int fec_id)
{
if (fec_id == 0)
{
imx_iomux_v3_setup_multiple_pads(fec1_pads,
ARRAY_SIZE(fec1_pads));
gpio_direction_output(ENET1_RESET, 1);
gpio_set_value(ENET1_RESET, 0);
mdelay(20);
gpio_set_value(ENET1_RESET, 1);
}
else
{
imx_iomux_v3_setup_multiple_pads(fec2_pads,
ARRAY_SIZE(fec2_pads));
gpio_direction_output(ENET2_RESET, 1);
gpio_set_value(ENET2_RESET, 0);
mdelay(20);
gpio_set_value(ENET2_RESET, 1);
}
}
- 修改驱动文件
进入drivers/net/phy/phy.c文件，原版的uboot对LAN8720A芯片驱动有问题，需要找到genphy_update_link函数，该函数是通用的phy驱动函数，因此需要修改为：
主要是在开头加入了下面这段：
#ifdef CONFIG_PHY_SMSC
static int lan8720_flag = 0;
int bmcr_reg = 0;
if(lan8720_flag == 0)
{
bmcr_reg = phy_read(phydev, MDIO_DEVAD_NONE, MII_BMCR);
phy_write(phydev, MDIO_DEVAD_NONE,MII_BMCR, BMCR_RESET);
while(phy_read(phydev, MDIO_DEVAD_NONE, MII_BMCR) & 0X8000)
{
udelay(100);
}
phy_write(phydev, MDIO_DEVAD_NONE, MII_BMCR, bmcr_reg);
lan8720_flag = 1;
}
#endif
- 重新编译uboot并烧录
可以看到网络已经配置好了：
结束 uboot移植
kernel
NXP 官方kernel编译
这里直接使用原子提供的NXP官方内核文件，打开顶层的Makefile文件，可以找到如下：
这里可以直接对ARCH和CROSS_COMPILE进行修改，后期就不需要每次手敲了，写为自己的交叉编译工具：
ARCH ?= $arm
CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabihf-
保存，执行：
make clean
make imx_v7_mfg_defconfig
make
这里我会报一个错误：
multiple definition of 'yylloc'; scripts/dtc/dtc-lexer.lex.o:(.bss+0x0): first defined here
网上有一些说是GCC版本过高，不过可以去找一下这个变量，是在这个位置
在变量的前面extern一下。
可以看到编译成功，生成了ZImage镜像文件，以及一大堆的设备树dtb文件
配置自己的kernel
1. 复制配置文件
将/kernel/arc/arm/configs里面的imx_v7_mfg_defconfig复制一份并命名，我这里命名为imx_keys_emmc_defconfig
2. 添加相应的设备树文件
-
在arch/arm/boot/dts下复制一份imx6ull-14x14-evk.dts，重命名，我这里改为imx6ull-keys-emmc.dts,后续编译会把dts文件编译成dtb文件
-
修改编译选项，打开dts下面的Makefile,大概400行左右的位置，找到并添加:
imx6ull-keys-emmc.dtb
添加后如下 ：
-
重新编译