i.MX6ULL嵌入式Linux开发2-uboot移植实践

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。
这里文件的含义如下：
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_reworkconfig_arm=yconfig_arch_mx6=yconfig_target_mx6ull_14x14_evk=yconfig_cmd_gpio=y 修改为：
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：
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.oextra-$(config_use_plugin) := plugin.bin$(obj)/plugin.bin: $(obj)/plugin.o $(objcopy) -o binary --gap-fill 0xff $ 修改为：
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
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 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
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- distcleanmake arch=arm cross_compile=arm-linux-gnueabihf- mx6ull_myboard_defconfigmake 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:
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)。
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。
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：
参数值
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。
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=tft43abscript=boot.screnvironment 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）。
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。
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。
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。
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：
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和设备树文件保存在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/tftpdirchmod 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 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 zimagetftp 83000000 imx6ull-14x14-evk-emmc.dtb 启动内核
bootz 80800000 - 83000000 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：
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。
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。