xuan9527

常能遣其欲而心自静，澄其心而神自清。

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I.MX6ULL开发指南

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I.MX6ULL开发环境搭建，uboot移植，基于Linux版本为Ubuntu 20.04虚拟机开发，记录关键步骤，遇到的问题及解决方法。

开发环境搭建

虚拟机安装

  1. 下载安装VMware Workstation Pro工具。
  2. 下载安装ubuntu 20.04 LTS系统镜像。
  3. 快速创建虚拟机。
  4. 配置虚拟机环境。

  • 虚拟机-设置(见以下图片)：
    ubuntu配置
    ubuntu配置
    ubuntu配置

  • 网络适配器可按自己需要设置。
    ubuntu配置

  1. 启动虚拟机，进入ubuntu系统。

  • 进入系统后会自动弹出DVD, 里面有VMware Tools的压缩包。

  • 复制压缩包到Donwnloads目录下，解压。

  • 执行sudo ./vmware-install.pl安装。

  • 解决Windows和Ubuntu之间复制粘贴问题。

    • 输入安装命令：sudo apt install open-vm-tools
    • 输入命令：sudo apt install open-vm-tools-desktop

注意：输入第一条命令后，等待安装，遇到选择Y/N，选择Y；第一条安装完成后，输入第二条命令，同样遇到选择Y/N，选择Y。
安装完毕后，切记：一定要重新启动Linux系统才可以双向复制粘贴。

虚拟机安装配置遇到的问题

桥接模式资料(仅供参考)

  • 尝试解决无法使用桥接使用与PC机相同IP上网
    • 虚拟网络编辑器-还原默认设置（该过程会卸载虚拟网卡，重新安装适配器）
    • 桥接模式启动
    • 笔试还不能关闭网络服务，ubuntu内部配置IPv4（先打开PC主机以太网，按下图所示手动填写地址和DNS）,重新启动网络服务。

虚拟网络
PC以太网配置
ubuntu网络配置

  • 虚拟机右下角的USB是灰的，不能链接/断开。

参考资料

Uboot移植

参考资料

I.MX6ULL启动模式

IMX6ULL启动拨码图

Uboot编译烧录

  • 将uboot压缩文件uboot-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.1_ga_alientek_v2.4.tar.bz2放到/home/xuan/linux/目录下。

  • 将uboot文件tar -xjvf uboot-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.1_ga_alientek_v2.4.tar.bz2 解压到该目录下。

  • cd /home/xuan/linux/uboot-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.1_ga_alientek_v2.4

  • 编写以下脚本：(mx6ull_14x14_evk_emmc.sh)

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    #!/bin/bash
    make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
    make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- mx6ull_alientek_emmc_defconfig
    make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- V=1 -j12

  • 执行脚本：./mx6ull_14x14_evk_emmc.sh

Uboot烧录到SD卡

  • 插上SD卡，启动uboot, SD卡和EMMC驱动检查:
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    mmc dev 0
    mmc info

    mmc dev 1
    mmc info
  • 烧写验证与驱动测试
    • 挂载SD卡，不做描述，挂载上之后ls /dev/sd*显示。
    • 执行以下shell指令。
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      cd ~/linux/uboot-alientek-v2.4		//进入uboot文件夹	
      chmod 777 imxdownload 				//给予 imxdownload 可执行权限
      ./imxdownload u-boot.bin /dev/sdb 	//烧写到 SD 卡中，不能烧写到/dev/sda 或 sda1 里面

  • U-Boot 图形化配置
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sudo apt-get install build-essential
sudo apt-get install libncurses5-dev

make mx6ull_alientek_emmc_defconfig
make menuconfig
  • 配置网口的环境变量，开发板上的ENET2,上电进入uboot,打开的USB_TTL对应的串口控制台。
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    env default -a;saveenv				//default好像有问题
    setenv ipaddr 192.168.104.130		//开发板 ip 地址
    setenv ethaddr b8:ae:1d:01:00:00	//开发板的MAC地址，一定要设置, 如有多块开发板，MAC需不一致
    setenv gatewayip 192.168.104.1		//网关地址
    setenv netmask 255.255.240.0		//子网掩码
    setenv serverip 192.168.104.129		//服务器 IP 地址，也就是 Ubuntu 主机 IP 地址，用于调试代码。
    saveenv

Linux内核移植

移植步骤

1. Ubuntu下搭建网络传输环境

1.1 搭建网络tftp服务

  • 执行以下指令，安装xinetd: 

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    sudo apt-get install xinetd

  • 查询/etc/下是否存在 xinetd.conf 文件，没有的话则自己新建一个。

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    ls /etc/xinetd.conf
    sudo vi /etc/xinetd.conf

  • 创建出来的文件是空白的， 修改 xinetd.conf 文件内容如下：

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    # Simple configuration file for xinetd
    #
    # Some defaults, and include /etc/xinetd.d/
    defaults
    {
    # Please note that you need a log_type line to be able to use log_on_success
    # and log_on_failure. The default is the following :
    # log_type = SYSLOG daemon info
    }
    includedir /etc/xinetd.d

  • 新建 TFTP 目录，这里建立在/home/xuan/linux 目录下，目录名为 tftp。将 tftp 目录赋予可读可写可执行权限。

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mkdir -p /home/xuan/linux/tftp
sudo chmod 777 /home/xuan/linux/tftp/
cd /home/xuan/linux/
ls

  • 执行以下程序安装 tftp-hpa 和 tftpd-hpa 服务程序

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    sudo apt-get install tftp-hpa tftpd-hpa
    sudo vi /etc/default/tftpd-hpa

  • 执行以下指令创建/etc/xinetd.d/tftp配置文件。（如果没有 xinetd.d 这个目录，可以先自己手动创建）,注意 server_args = -s 后面要添加自己的 tftp 工作路径。

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    server tftp
    {
    socket_type = dgram
    wait = yes
    disable = no
    user = root
    protocol = udp
    server = /usr/sbin/in.tftpd
    server_args = -s /home/xuan/linux/tftp -c
    #log_on_success += PID HOST DURATION
    #log_on_failure += HOST
    per_source = 11
    cps =100 2
    flags =IPv4
    }

  • 修改/添加 tftp 文件后， 执行以下指令重启 tftpd-hpa, 重启 xinetd 服务。

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    sudo service tftpd-hpa restart
    sudo service xinetd restart

  • 确保网络环境正常，Ubuntu、Windows和开发板能相互 ping 通。

    • 开发板 IP： 192.168.104.130
    • 虚拟机 IP： 192.168.104.129
    • 电脑网口的 IP： 192.168.104.29

1.2 搭建网络nfs服务

  • 在 Ubuntu 终端执行以下指令安装 NFS

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    sudo apt-get install nfs-kernel-server

  • 新建 NFS 共享目录，并给予 NFS 目录可读可写可执行权限。

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    sudo mkdir /home/xuan/linux/nfs
    sudo chmod 777 /home/xuan/linux/nfs/

  • 执行以下指令打开 etc/exports 文件

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    sudo vi /etc/exports

  • 进入 etc/exports 文件，在最后添加如下内容

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    /home/alientek/linux/nfs *(rw,sync,no_root_squash)

/home/alientek/linux/nfs 表示 NFS 共享的目录
*表示允许所有的网络段访问
rw 表示访问者具有可读写权限
sync 表示将缓存写入设备中，可以说是同步缓存的意思
no_root_squash 表示访问者具有 root 权限。

  • 执行以下指令重启 NFS 服务器, 查看 NFS 共享目录。

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    sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server restart
    showmount -e

  • 设置 NFS 服务开机自启

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    sudo systemctl enable nfs-kernel-server
    sudo reboot

  • 测试 NFS 服务，执行以下指令设置开发板 IP，创建一个 get 目录，将虚拟机（192.168.104.129） NFS 共享目
    录挂载到到开发板的 get 目录中。

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    mkdir get
    mount -t nfs -o nolock,nfsvers=3 192.168.104.129:/home/xuan/linux/nfs get/

  • 查看挂载的 NFS 目录：df, 显示如下：

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    192.168.104.129:/home/xuan/linux/nfs 204795392 14416896 179902464   8% /home/root/get

  • 卸载 NFS 目录：umount get


2. 拷贝内核文件

  • 将内核压缩文件linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.1_ga_alientek_v2.4.tar.bz2放到/home/xuan/linux/linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.1_ga_alientek_v2.4目录下。

  • 将内核文件tar -xjvf linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.1_ga_alientek_v2.4.tar.bz2 解压到该目录下。

3. 编译内核文件

按以下步骤进行编译：

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make clean 					//第一次编译 Linux 内核之前先清理一下
make imx_v7_mfg_defconfig 	//配置 Linux 内核
make -j16					//编译 Linux 内核

发现编译报错：

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  LZO     arch/arm/boot/compressed/piggy.lzo
/bin/sh: 1: lzop: not found
make[2]: *** [arch/arm/boot/compressed/Makefile:180：arch/arm/boot/compressed/piggy.lzo] 错误 1
make[1]: *** [arch/arm/boot/Makefile:52：arch/arm/boot/compressed/vmlinux] 错误 2
make: *** [arch/arm/Makefile:316：zImage] 错误 2
make: *** 正在等待未完成的任务....

解决方法：

  1. 安装lzop：sudo apt install lzop
  2. 添加lzop到环境变量：export PATH=$PATH:/usr/bin(直接安装的不需要添加环境变量)
  3. 重新编译：make -j16

  • 若执行 ./mx6ull_alientek_emmc.sh

发现编译报错：

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<command-line>: fatal error: curses.h: 没有那个文件或目录

解决方法：

  • 执行 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig 后报错 fatal error:curses.h:没有那个文件或目录，这个是少了某个库，执行如下指令安装库：
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    sudo apt-get install libncurses*

4. 整理编译后的镜像文件

Linux 内核编译完成以后会在 arch/arm/boot 目录下生成 zImage 镜像文件，如果使用设备树
的话还会在 arch/arm/boot/dtb 目录下开发板对应的.dtb(设备树)文件，比如 imx6ull-alientek-emmc.dtb
就是 NXP 官方的 I.MX6ULL EVK开发板对应的设备树文件。至此我们得到两个文件：

  • Linux 内核镜像文件： zImage。
  • NXP官方I.MX6ULL EVK开发板对应的设备树文件： imx6ull-alientek-emmc.dtb。

5. 内核启动测试

  • 修改uboot 中的环境变量 bootargs

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    console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw

  • 将上一小节编译出来的 zImage 和 imx6ull-alientek-emmc.dtb 复制到 Ubuntu 中的 tftp 目录下，
    因为我们要在 uboot 中使用 tftp 命令将其下载到开发板中，拷贝命令如下：

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    cp arch/arm/boot/zImage /home/xuan/linux/tftpboot/ -f
    cp arch/arm/boot/dtb/imx6ull-alientek-emmc.dtb /home/xuan/linux/tftpboot/ -f

  • 拷贝完成以后就可以测试了，启动开发板，进入 uboot 命令行模式，然后输入如下命令将
    zImage 和 imx6ull-alientek-emmc.dtb 下载到开发板中：

从tftp启动：

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tftp 80800000 zImage
tftp 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb
bootz 80800000 - 83000000

从EMMC启动：

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fatload mmc 1:1 80800000 zImage
fatload mmc 1:1 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb
bootz 80800000 - 83000000

或者在uboot中保存环境变量：

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setenv bootcmd 'mmc dev 1;fatload mmc 1:1 80800000 zImage;fatload mmc 1:1 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb;bootz 80800000 - 83000000'
setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw'
saveenv

从网络启动Linux系统

移植参考资料

使用tftpboot启动传输。

  • 拨码到从SD卡启动，开发板上电/RESET，进入uboot。
  • 在uboot配置bootargs和bootcmd参数并保存。
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//`root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw` 为使用 eMMC 中已有的根文件系统
setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw'	
setenv bootcmd 'tftp 80800000 zImage; tftp 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb; bootz 80800000 - 83000000'
saveenv
  • 输入boot启动

使用nfs挂载rootfs。

  • 拨码到从SD卡启动，开发板上电/RESET，进入uboot。
  • 在uboot配置bootargs参数并保存。
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    setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.104.129:/home/xuan/linux/nfs/rootfs,proto=tcp rw ip=192.168.104.130:192.168.104.129:192.168.104.1:255.255.240.0::eth0:off' 		//设置 bootargs
    saveenv 				//保存环境变量
  • 输入boot启动

Error solving

[参考资料]：https://blog.csdn.net/weixin_44256228/article/details/113830253)

  • 显示挂载失败，一大堆错误，显示没挂载上
  • IMX6ULL通过NFS挂载根文件系统失败的方法
    • 修改/etc/default/nfs-kernel-server
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      sudo vi /etc/default/nfs-kernel-server
  • nfs-kernel-server文件修改内容如下：
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    # Number of servers to start up
    #RPCNFSDCOUNT=8
    RPCNFSDCOUNT="-V 2 8"

    # Runtime priority of server (see nice(1))
    RPCNFSDPRIORITY=0

    # Options for rpc.mountd.
    # If you have a port-based firewall, you might want to set up
    # a fixed port here using the --port option. For more information, 
    # see rpc.mountd(8) or http://wiki.debian.org/SecuringNFS
    # To disable NFSv4 on the server, specify '--no-nfs-version 4' here
    #RPCMOUNTDOPTS="--manage-gids"
    RPCMOUNTDOPTS="-V 2 --manage-gids"

    # Do you want to start the svcgssd daemon? It is only required for Kerberos
    # exports. Valid alternatives are "yes" and "no"; the default is "no".
    NEED_SVCGSSD=""

    # Options for rpc.svcgssd.
    RPCSVCGSSDOPTS="--nfs-version 2,3,4 --debug --syslog"
  • 重启NFS服务器
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    sudo service nfs-kernel-server restart
  • 重新开机挂载，问题解决。

Linux驱动开发

老字符驱动开发（手动创建节点）

  • led驱动的Makefile文件如下：

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    KERNELDIR := /home/xuan/linux/linux-ga
    CURRENT_PATH := $(shell pwd)
    obj-m := led.o
    build: kernel_modules
    kernel_modules:
    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules
    clean:
    $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

  • make编译, 生成led.ko文件, 这个是内核模块（Kernel Module）文件，很重要。

  • 编译app文件，输入如下命令：
    arm-linux-gnueabihf-gcc ledApp.c -o ledApp

  • 复制到rootfs中，若没有rootfs/lib/modules/4.1.15/,先建立文件夹，输入如下命令：

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    mkdir -p /home/xuan/linux/nfs/rootfs/lib/modules/4.1.15/
    sudo cp led.ko led /home/xuan/linux/nfs/rootfs/lib/modules/4.1.15/ -f

  • nfs挂载rootfs，进入开发板

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    cd /lib/modules/4.1.15
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    depmod 					//第一次加载驱动的时候需要运行此命令
    insmod led.ko
    或者
    modprobe led.ko 		//加载 led.ko 驱动文件
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    cat /proc/devices		//查看当前系统中有没有 led 这个设备
    mknod /dev/led c 200 0		//创建设备节点文件
    ./ledApp /dev/led 1		//亮灯
    ./ledApp /dev/led 0		//灭灯
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    rmmod led.ko
    或者
    modprobe -r led.ko 		//卸载 led.ko 驱动文件

老字符驱动开发（自动创建节点）

  • 编写 Makefile 文件

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    KERNELDIR := /home/xuan/linux/linux-ga
    CURRENT_PATH := $(shell pwd)

    obj-m := newchrled.o

    build: kernel_modules

    kernel_modules:
    	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) modules

    clean:
    	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean

  • 编译出驱动模块文件,编译成功以后就会生成一个名为newchrled.ko的驱动模块文件

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    cd ~/linux/drivers/03_newchrled
    make -j32
    arm-linux-gnueabihf-gcc ledApp.c -o ledApp
    cp ledApp newchrled.ko ~/linux/nfs/rootfs/lib/modules/4.1.15

  • 重新上电运行开发板

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    cd /lib/modules/4.1.15
    depmod 						//第一次加载驱动的时候需要运行此命令
    modprobe newchrled.ko 		//加载驱动
    ls /dev/newchrled -l		//查看/dev/newchrdev 这个设备节点文件是否存在
    ./ledApp /dev/newchrled 1 	//打开 LED 灯
    ./ledApp /dev/newchrled 0 	//关闭 LED 灯
    rmmod newchrled.ko

Linux 设备树

以LED点灯驱动为例主要步骤：

  • 修改设备树(.dts文件),跟根节点下添加设备子节点，子节点添加属性，举例：
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    alphaled {
    	#address-cells = <1>;
    	#size-cells = <1>;
    	compatible = "atkalpha-led";
    	status = "okay";
    	reg = < 0X020C406C 0X04 /* CCM_CCGR1_BASE */
    	0X020E0068 0X04 /* SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE */
    	0X020E02F4 0X04 /* SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE */
    	0X0209C000 0X04 /* GPIO1_DR_BASE */
    	0X0209C004 0X04 >; /* GPIO1_GDIR_BASE */
    };
  • 在linux目录下重新编译设备树：make dtbs
  • 编译完成以后得到imx6ull-alientek-emmc.dtb，使用新的 imx6ull-alientek-emmc.dtb启动Linux内核
  • Linux启动成功以后进入到/proc/device-tree/目录中查看是否有alphaled这个节点,若没有则修改失败
  • 编写dtsled.c文件和文件ledApp.c,修改Makefile中的KERNELDIR参数为/home/xuan/linux/linux-ga
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    make -j32
    arm-linux-gnueabihf-gcc ledApp.c -o ledApp
  • 编译出来的dtsled.ko和ledApp这两个文件拷贝到rootfs/lib/modules/4.1.15目录中，重启开发板，进入到目录lib/modules/4.1.15中，输入如下命令加载dtsled.ko驱动模块：
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    depmod 				//第一次加载驱动的时候需要运行此命令
    modprobe dtsled.ko 		//加载驱动
    ./ledApp /dev/dtsled 1 		//打开 LED 灯
    ./ledApp /dev/dtsled 0 		//关闭 LED 灯
    rmmod dtsled.ko

pinctrl 和 gpio 子系统实验

pinctrl 子系统介绍

pinctrl 子系统主要工作内容如下：

  • 获取设备树中 pin 信息。
  • 根据获取到的 pin 信息来设置 pin 的复用功能
  • 根据获取到的 pin 信息来设置 pin 的电气特性，比如上/下拉、速度、驱动能力等。

对于我们使用者来讲，只需要在设备树里面设置好某个 pin 的相关属性即可，其他的初始化工作均由 pinctrl 子系统来完成， pinctrl 子系统源码目录为 drivers/pinctrl。


设备树中添加 pinctrl 节点模板

  • 创建对应的节点，打开 imx6ull-alientek-emmc.dts，在 iomuxc 节点中的 imx6ul-evk 子节点下添加 “pinctrl_test” 节点
  • 添加 “fsl,pins” 属性，名字一定要为“fsl,pins”，因为对于 I.MX 系列 SOC 而言， pinctrl 驱动程序是通过读取“fsl,pins”属性值来获取 PIN 的配置信息
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pinctrl_test: testgrp {
	/* 具体的 PIN 信息 */
		fsl,pins = <
			MX6UL_PAD_GPIO1_IO00__GPIO1_IO00 config 	/*config 是具体设置值*/
		>;
	};
};
  • 至此，我们已经在 imx6ull-alientek-emmc.dts 文件中添加好了 test 设备所使用的 PIN 配置信息。

gpio子系统


gpio实验

  • 添加 pinctrl 节点, ，打开 imx6ull-alientekemmc.dts，在 iomuxc 节点的 imx6ul-evk 子节点下创建一个名为“pinctrl_led”的子节点

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    pinctrl_led: ledgrp {
    	fsl,pins = <
    		MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03 0x10B0 /* LED0 */
    	>;
    };

  • 添加 LED 设备节点, 在根节点“/”下创建 LED 灯节点，节点名为“gpioled”

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    gpioled {
    	#address-cells = <1>;
    	#size-cells = <1>;
    	compatible = "atkalpha-gpioled";
    	pinctrl-names = "default";
    	pinctrl-0 = <&pinctrl_led>;
    	led-gpio = <&gpio1 3 GPIO_ACTIVE_LOW>;
    	status = "okay";
    };

  • 检查 PIN 是否被其他外设使用

    • 检查 pinctrl 设置。
    • 如果这个 PIN 配置为 GPIO 的话，检查这个 GPIO 有没有被别的外设使用。

  • 在本章实验中 LED 灯使用的 PIN 为 GPIO1_IO03，在 imx6ull-alientek-emmc.dts 中，先检查 GPIO_IO03 这个 PIN 有没有被其他的 pinctrl 节点使用。

  • 如别的模块有使用到GPIO_IO03，需要注释掉。


Linux 蜂鸣器实验

  • 打开imx6ull-alientekemmc.dts，在 iomuxc 节点的 imx6ul-evk 子节点下创建一个名为“pinctrl_beep”的子节点

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    pinctrl_beep: beepgrp {
    	fsl,pins = <
    		MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER1__GPIO5_IO01 0x10B0 /* beep */
    	>;
    };

  • 在根节点“/”下创建 BEEP 节点，节点名为“beep”

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    beep {
    	#address-cells = <1>;
    	#size-cells = <1>;
    	compatible = "atkalpha-beep";
    	pinctrl-names = "default";
    	pinctrl-0 = <&pinctrl_beep>;
    	beep-gpio = <&gpio5 1 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
    	status = "okay";
    };

  • 检查 PIN 是否被其他外设使用

  • 蜂鸣器驱动程序编写

  • 编写测试 APP

  • 编译驱动程序: make -j32

  • 编译测试 APP: arm-linux-gnueabihf-gcc beepApp.c -o beepApp

  • 开发板运行测试

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    depmod 			//第一次加载驱动的时候需要运行此命令
    modprobe beep.ko 	//加载驱动
    ./beepApp /dev/beep 1 	//打开蜂鸣器
    ./beepApp /dev/beep 0 	//关闭蜂鸣器
    rmmod beep.ko