嵌入式linux学习

恭喜你！能从源码开始移植并成功构建最小根文件系统，你已经跨过了嵌入式Linux开发最陡峭的一段坡。这说明你已经不再是“像搭积木一样拼凑”，而是开始触及系统的灵魂了。

你提出的这5个问题，每一个都是从“初级工程师”迈向“高级系统工程师”的必经之路。下面我将逐一深度剖析。

问题1：U-Boot 移植深度复盘 (知其然，知其所以然)

U-Boot 的本质是一个裸机程序，它的核心任务是初始化硬件和加载内核。

1. defconfig 里都是些什么？去哪看？

defconfig 只是一个“默认菜单”。U-Boot（和Linux内核）使用 Kconfig 构建系统。

如何理解：mx6ull_..._defconfig 里的每一行 CONFIG_XXX=y，对应源码中被 #ifdef CONFIG_XXX 包裹的代码块。
怎么看作用：
- 方法一（推荐）：在源码目录下执行 make menuconfig。在图形化界面中，按 / 键搜索配置项（例如搜索 CMD_PING），它会显示该配置项的Help文档、依赖关系以及它在哪个菜单下。
- 方法二：直接去源码的 cmd/ 或 drivers/ 目录下找对应的 .c 文件。例如 CONFIG_CMD_I2C 通常对应 cmd/i2c.c。

2. 如果换了 DDR (内存)，该怎么改？

这是最底层的修改，DDR 参数不对，板子根本起不来（串口无打印）。

资料来源：NXP 官网下载 i.MX6ULL Reference Manual (参考手册) 和 DDR Stress Test Tool。
修改步骤：
1. DCD Table (Device Configuration Data)：i.MX6ULL 上电后，BootROM 会读取这个表来初始化 DDR 控制器。在 U-Boot 中，这通常位于 board/freescale/mx6ull_alientek_emmc/imximage.cfg 或 plugin.S 中。
2. 获取参数：你不能瞎猜。你需要使用 NXP 提供的 DDR Stress Test Tool (Windows软件)，连接板子的 USB OTG，填入你的 DDR3 颗粒数据手册里的参数（行/列地址位宽、时序等），让软件自动校准，生成一份 .inc 或 .cfg 文件。
3. 替换：将校准好的参数替换到 U-Boot 源码对应的 DCD 数据结构中。

3. 如果换了网卡 PHY，去哪改？

引脚定义 (Pinmux)：在 board/freescale/mx6ull_alientek_emmc/mx6ull_alientek_emmc.c 中。找到 setup_iomuxc_enet 函数，根据原理图修改 PHY 的复位引脚、中断引脚和数据线引脚。
驱动匹配：
- 如果换了品牌（如从 Realtek 换成 SMSC），需要在 make menuconfig -> Device Drivers -> PHY Device support 中选中对应的厂商驱动。
- 在 include/configs/mx6ull_alientek_emmc.h 中，搜索 CONFIG_FEC_MXC_PHYADDR，根据原理图修改 PHY 地址（0或1）。

4. 官方原理图去哪找？

去 NXP 官网 (nxp.com)，搜索 "i.MX6ULL"。
点击 "Design Resources" -> "Hardware Design" -> "Schematics"。
官方板子叫 MCIMX6ULL-EVK。所有正点原子、野火的板子都是参考这个改的。

5. 存储设备更换 (NAND vs eMMC)

代码层面：这主要由 defconfig 决定。NXP 提供了 mx6ull_14x14_evk_nand_defconfig 和 _emmc_defconfig。
- NAND：需要配置 GPMI 控制器，处理坏块表。
- eMMC：走的是 USDHC 接口，被当作 SD 卡处理。
关键信息修改：如果存储大小变了（比如 eMMC 从 8G 换成 32G），U-Boot 通常能自动识别容量。但你需要关注分区表（Partition Table），这通常在 include/configs/mx6ull_alientek_emmc.h 的 CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS 里定义，比如 mtdparts=...。

问题2：Linux 内核与设备树 (DTS) 详解

设备树是硬件的“说明书”，内核启动时会读取它来加载驱动。

1. 设备树依据什么修改？

依据 = 原理图 + 芯片数据手册 + 设备树绑定文档 (Bindings)

2. 修改示例：LCD 屏

假设你要把 4.3 寸 (480x272) 换成 7 寸 (1024x600)。

文件位置：arch/arm/boot/dts/imx6ull-alientek-emmc.dts (或包含的 .dtsi 文件)。

如何修改：

Pinmux (引脚)：查找 &pinctrl_lcdif_dat 节点，对照原理图，确认 RGB 数据线（24根或18根）、VSYNC、HSYNC、CLK、DE 引脚是否复用正确。

Timing (时序)：这是核心。找到 &lcdif 节点下的 display-timings。你需要打开LCD 屏幕的数据手册，找到 Timing Characteristics 章节。

timing0: timing0 {
    clock-frequency = <51200000>; /* 像素时钟，单位Hz */
    hactive = <1024>;             /* 水平分辨率 */
    vactive = <600>;              /* 垂直分辨率 */
    hfront-porch = <160>;         /* 对照手册填写 */
    hback-porch = <140>;
    hsync-len = <20>;
    vfront-porch = <12>;
    vback-porch = <20>;
    vsync-len = <3>;
    /* 极性配置，依据手册 */
    hsync-active = <0>;           /* 0表示低电平有效 */
    vsync-active = <0>;
    de-active = <1>;
    pixelclk-active = <0>;
};

3. 引脚去哪里查？

物理引脚 vs 逻辑名称：原理图上写的是 GPIO1_IO03，在设备树里怎么写？
查询字典：打开内核源码 arch/arm/boot/dts/imx6ul-pinfunc.h。这是个巨大的头文件，列出了所有引脚的复用宏定义。
规则：
```
/* 格式：复用宏  电气属性配置(16进制) */
MX6UL_PAD_GPIO1_IO03__GPIO1_IO03  0x17059
```
那个 0x17059 怎么来的？查 i.MX6ULL 参考手册 的 IOMUX Controller (SW_PAD_CTL) 章节，每一位对应上拉、下拉、驱动能力、压摆率等。

4. 设备树编写规则去哪学？

这是大家最容易忽略的宝藏！

本地文档：在内核源码的 Documentation/devicetree/bindings/ 目录下。
举例：你想改 LCD，就去该目录下搜 display 或 panel；想改 I2C 触摸，就搜 i2c。文档会详细告诉你必须写哪些属性（Required），可以写哪些（Optional）。

问题3：如何烧写到 eMMC 并自动启动？

天天 tftp 确实很累，我们需要把系统“固化”进去。

1. 烧写原理

eMMC 就像一个 SD 卡。我们需要把文件写入特定的扇区。
假设你已经在 tftp 环境下了。

2. 烧写步骤 (在 U-Boot 命令行操作)

第一步：更新 eMMC 里的 U-Boot (高危，慎重)

tftp 80800000 u-boot.imx
mmc dev 1 0           # 切换到 eMMC (通常是设备1)，分区0
mmc write 80800000 2 3c0  # 从内存80800000写入eMMC偏移地址2个块(1KB)，写入长度0x3C0个块
mmc partconf 1 1 0 0  # 配置eMMC启动分区 (如果是正点原子板子通常需要这步)

第二步：烧写内核和设备树
正点原子的分区规划通常是：

分区1 (FAT32): 存放 zImage 和 .dtb
分区2 (EXT4): 存放根文件系统

# 格式化分区 (第一次需要)
mmc dev 1
ls mmc 1:1  # 查看分区1
# 假设你已经通过某种方式(如UMS)分好了区，或者使用正点原子的默认分区

# 写入 zImage
tftp 80800000 zImage
fatwrite mmc 1:1 80800000 zImage <文件大小16进制>

# 写入 dtb
tftp 80800000 imx6ull-alientek-emmc.dtb
fatwrite mmc 1:1 80800000 imx6ull-alientek-emmc.dtb <文件大小>

第三步：烧写根文件系统
这步通过 tftp 很难（文件太多）。通常使用 NFS 挂载后拷贝，或者使用 USB OTG (UMS) 方式。
- UMS 方式：在 U-Boot 输入 ums 0 mmc 1。把开发板当成U盘插到电脑上，你会看到两个盘符。直接把 Rootfs 解压进去。

3. 设置自动启动 (Bootcmd)

你要修改 U-Boot 的环境变量，让它开机去 eMMC 读内核，而不是 tftp。

setenv bootcmd 'mmc dev 1; fatload mmc 1:1 80800000 zImage; fatload mmc 1:1 8300000 imx6ull-alientek-emmc.dtb; bootz 80800000 - 8300000'
setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw'
saveenv

重启，它就会自己跑了。

问题4：比 Busybox 更成熟的工具？

Busybox 是手动挡，我们需要自动挡。

1. Buildroot (强烈推荐)

特点：通过 make menuconfig 配置，自动下载源码、自动编译交叉工具链、自动构建根文件系统。它比 Busybox 强大，能一键集成 Qt、Python、SSH、Wifi 驱动等。
如何使用：
1. 去 Buildroot 官网下载源码。
2. make freescale_imx6ullevk_defconfig (以此为基础)。
3. make menuconfig -> Target packages -> 选你需要的软件。
4. make。
5. 它会生成一个 rootfs.tar，直接解压到板子就行。

2. Yocto Project (终极BOSS)

特点：NXP 官方 SDK 就是用 Yocto 做的。极其复杂，但极其强大，适合大型团队维护。
建议：现阶段不要碰 Yocto，学习曲线太陡峭，容易劝退。先玩转 Buildroot。

问题5：UUU 工具与无卡救砖

当 SD 卡坏了，或者 eMMC 被你玩空了，板子变砖了怎么办？USB OTG 是最后的救命稻草。i.MX6ULL 芯片内部固化了一段代码，当启动设备都失败时，它会进入 Serial Download Protocol (SDP) 模式。

1. UUU (Universal Update Utility)

这是 NXP 官方出的工具（取代了老旧的 MfgTool）。

下载：Github 搜索 NXPmicro/mfgtools，下载 Releases 里的 uuu.exe (Windows) 或源码编译 (Linux)。
连接：
1. 将板子的拨码开关拨到 USB Serial Download 模式 (OTG启动)。
2. 用 USB 线连接开发板的 OTG 口到电脑。
3. Windows 下 uuu -ls usb 应该能看到设备。

2. 使用 UUU 烧录/测试

UUU 可以直接把 U-Boot 下载到 CPU 的 RAM 里运行，而不需要烧写到 Flash。

命令：
```
# 直接在RAM里运行uboot，不烧写
uuu -b u-boot.imx
```
执行完，你的串口应该就有输出了！这时候你可以利用这个临时的 U-Boot 去使用 fastboot 或者 ums 命令挂载 eMMC 进行烧录。

3. 一键烧录脚本

UUU 使用脚本（.lst）来描述烧录过程。
你可以写一个脚本，让 UUU 自动把 u-boot、zImage、rootfs 依次写入 eMMC。

uuu_version 1.2.39

# 1. 加载一个特制的uboot到RAM并运行 (开启fastboot功能)
SDP: boot -f u-boot-fastboot.imx

# 2. 此时板子进入fastboot模式，开始写emmc
FB: flash bootloader u-boot.imx
FB: flash kernel zImage
FB: flash devicetree imx6ull.dtb
FB: flash rootfs rootfs.ext4
FB: done

这就是工厂量产时使用的方法。

总结你的下一步：

DTS 进阶：去翻我说的 pinfunc.h 和 bindings 文档，尝试给你的板子加个 LED 或按键驱动。
Buildroot：抛弃手动 Busybox，尝试用 Buildroot 构建一个带 SSH 和 Python 的系统。
玩转 UUU：试着故意把 eMMC 擦除 (mmc erase)，然后用 UUU 把它救回来。

加油，你现在的状态非常好！有问题随时再问。

posted on 2025-12-11 15:39 电子Π 阅读(13) 评论(0) 收藏举报

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