Linux初次启动

• 固件（uboot、linux内核、设备树、根文件系统）移植，即将NXP官方固件移植适配到我们的硬件——>移植完成后编译——>首次启动uboot（windows下mfgtool串行下载后从EMMC启动/ubuntu下读卡器 imxdownload 到SD卡后从SD卡启动）——>快速按回车进入命令行设置开发板的linux内核、设备树和根文件系统分别从何处启动——>复位启动——>uboot引导linux内核启动
• uboot有两种启动方式：从EMMC启动、从SD卡启动（串行下载是特殊情况）
• uboot 引导 Linux 内核启动有两种方式：一种是直接从 EMMC 启动内核，一种是从网络启动内核。

• 前提：确保开发板能够和ubuntu互ping，并且ubuntu已经安装tftp、nfs服务，开发板uboot已经自带tftp、nfs这俩命令。

• 调试阶段：
  • imx6ull uboot使用tftp加载内核zImage及设备树dtb文件,使用nfs挂载根文件目录。
  • tftp加载内核zImage及设备树dtb文件（bootcmd）：

    • 			  sudo apt-get install tftp-hpa tftpd-hpa//韦东山只安装了这一个，只对这一个文件进行了修改
      			  sudo apt-get install xinetd//正点原子将两个都安装了，而且对这两个文件都进行了修改
      

    • 然后，在ubuntu上创建 TFTP 服务器工作目录，并打开 TFTP 服务配置文件。
    • image.png
    • 设置好了ubuntu的tftp文件路径后，uboot命令行就可通过tftpboot命令将tftp目录下的内核和设备树加载到开发板。
    • 例如：将 tftpboot 文件夹里面的 zImage 文件下载到开发板 DRAM 的 0X80800000 地址处

    • 			  1、在ubuntu命令行中
      			  cp zImage /home/book/linux/tftpboot/
      			  cd /home/book/linux/tftpboot/
      			  chmod 777 zImage
      			  
      			  2、在uboot命令行中
      			  tftp 80800000 zImage//将ubuntu上的zImage加载到DRAM的80800000处
      			  tftp 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb
      			  bootz 80800000 - 83000000 
      			  //通过 bootz 命令从内存地址 80800000 启动内核镜像（zImage），- 表示没有指定初始化文件系统（initrd）
      			  // 并使用内存地址 83000000 指定的设备树文件（*.dtb）。
      			  或者
      			  2、在uboot命令行中也可将以上3条指令通过setenv设置到环境变量bootcmd中，从而一劳永逸
      			  setenv bootcmd 'tftp 80800000 zImage; tftp 83000000 imx6ull-14x14-emmc-4.3-800x480-c.dtb; bootz 80800000 - 83000000'
      			  saveenv
      

  • 正点原子的tftp配置方式参考自CSDN:imx6ull uboot使用tftp加载内核zImage及设备树dtb文件-CSDN博客
  • nfs挂载根文件目录（bootargs）：
    • 前提是ubuntu开启nfs服务。

    • 			  env print//查看所有环境变量
      			  setenv bootargs 'console=tty1 console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.5.11:/home/book/Linux/nfs/rootfs,v3 ip=client-ip:server-ip:gwip:netmask:hostname:device:autoconf:dns0-ip:dns1-ip'
      			  setenv bootargs 'console=tty1 console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.5.11:/home/book/Linux/nfs/rootfs,v3 ip=192.168.5.9:192.168.5.11:192.168.5.1:255.255.255.0::eth0:off'
      			  saveenv
      

    • 使用串口 ttymxc0，波特率为 115200 来输出控制台信息。
    • 根文件系统通过 NFS 网络文件系统挂载，根文件系统的ubuntu服务器地址为 192.168.5.11，目录为 /home/book/Linux/nfs/rootfs，使用 NFS 协议的版本 3（若ubuntu是ubutun18.04  加个v3）。
    • 设置开发板的eth0的静态 IP 地址。
    • 禁用 DHCP，使用静态 IP 配置。
    • 参考自CSDN:bootargs设置nfs挂载文件系统_bootargs nfs-CSDN博客
• 产品生产阶段：
  • imx6ull uboot从emmc中 加载内核zImage及设备树dtb文件，从emmc的分区2 中加载根文件系统，这个是我们产品最终的启动方式。
  • 从emmc的分区1中加载内核zImage及设备树dtb文件（bootcmd）：

  • 		  //mmc 1的第1个分区
    		  setenv bootcmd 'fatload mmc 1:1 80800000 zImage; fatload mmc 1:1 83000000 imx6ull-14x14-emmc-4.3-800x480-c.dtb; bootz 80800000 - 83000000'
    		  saveenv
    

  • 从emmc的分区2中加载根文件目录（bootargs）：

  • 		  setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw'
    		  saveenv
    

  设置开发板ip:
  setenv ipaddr 192.168.5.9
  setenv netmask 255.255.255.0
  setenv gatewayip 192.168.5.1
  setenv serverip 192.168.5.11
  saveenv
  
  看开发板的uboot版本和gcc版本（好像不能看uboot的文件名）：
  version
  
  查看板子信息：
  bdinfo
  
  查看文件系统的磁盘空间剩余使用情况的命令(同时也可以看到物理设备挂载到文件系统的哪个目录上了)：
  df -h // -h 选项则表示以人类可读的格式显示数据（即自动使用适当的单位，如 GB、MB 或 KB）
  
  解除挂载：
  umount 设备名
  或者
  umount 挂载路径
  
  一次创建多级目录：
  mkdir /run/media/mmcblk1p1 -p //-p：这个选项用于确保如果上级目录 /run/media/ 不存在，它会被创建。

  1、切换到sd卡的第0分区
  => mmc dev 0 0
  输出:
  switch to partitions #0, OK
  mmc0(part 0) is current device

  2、切换到emmc 的第0分区
  => mmc dev 1 0
  输出:
  switch to partitions #0, OK
  mmc1(part 0) is current device

  想看环境变量如何设置的：
  printenv
  
  通过 mmc list 命令可以列出所有 MMC 设备，包括 eMMC 设备：
  mmc list
  
  ping 192.168.5.11 # ping ubuntu
  ping 192.168.5.10 # ping windows，需关闭防火墙
  
  查看mmc0即SD卡的分区0中的文件
  ls mmc 0:0
  查看mmc1即emmc的分区1中的文件，即内核和设备树
  ls mmc 1:1
  查看mmc1即emmc的分区2中的文件，即根文件系统
  ls mmc 1:2
  
  查看 eMMC 分区信息和设备信息
  mmc dev 1 1  # 切换当前MMC设备到设备1的分区1，即emmc的分区1
  mmc dev 1    # 切换到设备1，即emmc。切换之后方便后续操作，没指定设备时默认操作emmc
  mmc info     # 查看当前切换的设备信息
  mmc part     # 查看设备的分区信息

U-Boot（Bootloader的一种） 是一个开源的主引导加载程序。开发板上是Linux系统，Ubuntu上也是Linux系统。都需要Bootloader来引导。

• uboot 是 bootloader 的一种，可以用来引导Linux，但是 uboot 除了引导 Linux 以外还可以引导其它的系统，而且 uboot 还支持其它的架构和外设，比如 USB、网络、SD 卡等。这些都是可以配置的，需要什么功能就使能什么功能。所以在编译 uboot 之前，一定要根据自己的需求配置 uboot。mx6ull_14x14_ddr512_emmc_defconfig就是正点原子针对 I.MX6U-ALPHA 的 EMMC 核心板编写的配置文件，这个配置文件在 uboot源码的 configs 目录中。在 uboot 中，通过“make xxx_defconfig”来配置 uboot，xxx_defconfig就是不同板子的配置文件，这些配置文件都在 uboot/configs 目录中。

• 正点原子提供的 uboot 源码已经放到了开发板光盘中，路径为：开发板光盘->1、例程源码->3、正点原子 Uboot 和 Linux 出厂源码-> uboot-imx-2016.03-2.1.0-ge468cdc-v1.5.tar.bz2。

• 参考正点原子手册 【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.81.pdf第860页
• uboot 的移植并不是说我们完完全全的从零开始将 uboot 移植到我们现在所使用的开发板或者开发平台上。这个对于我们来说基本是不可能的，这个工作一般是半导体厂商做的，半导体厂商负责将 uboot 移植到他们的芯片上，因此半导体厂商都会自己做一个开发板，这个开发板就叫做原厂开发板，比如大家学习 STM32的时候听说过的discover 开发板就是ST自己做的。半导体厂商会将 uboot 移植到他们自己的原厂开发板上，测试好以后就会将这个 uboot 发布出去，这就是大家常说的原厂 BSP 包。我们一般做产品的时候就会参考原厂的开发板做硬件，然后在原厂提供的 BSP 包上做修改，将 uboot 或者 linux kernel 移植到我们的硬件上。
• image.png
• NXP 官方的uboot 放到了开发板光盘中，路径为：1、例程源码->4、NXP 官方原版 Uboot 和 Linux->uboot-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga.tar.bz2
• I.MX6U-ALPHA 开发板移植好的 Linux 源码路径：开发板光盘->1、例程源码-> 3、正点原子 Uboot 和 Linux 出厂源码->uboot-imx-2016.03-2.1.0-g0ae7e33-v1.7.tar.bz2

• 参考正点原子手册 【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.81.pdf第974页
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• Linux 内核下载官网为 https://www.kernel.org
• NXP提供的已经移植到NXP官方开发板的 Linux 内核路径为： 开发板光盘->1、例程源码->4、NXP 官方原版 Uboot和Linux-> linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga.tar.bz2
• I.MX6U-ALPHA 开发板移植好的 Linux 源码路径：开发板光盘->1、例程源码-> 3、正点原子 Uboot 和 Linux 出厂源码-> linux-imx-4.1.15-2.1.0-g8a006db.tar.bz2

• 参考正点原子手册 【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.81.pdf第1010页
• 根文件系统里面就是一堆的可执行文件和其他文件组成的？难道我们得一个一个的从网上去下载这些文件？显然这是不现实的！那么有没有人或者组织专门干这个事呢？他们负责“收集”这些文件，然后将其打包，像我们这样的开发者可以直接拿来用。答案是有的，它就叫做 BusyBox。
• BusyBox 在ubuntu上构建根文件系统：
  • BusyBox 可以在其官网下载到，官网地址为：https://busybox.net/
  • 或者直接去路径：1、例程源码->6、BusyBox 源码->busybox-1.29.0.tar.bz2
• 按照正点原子手册构建根文件系统，因为细节很多。

  make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean

• MfgTool 其实是先通过 USB OTG 先将 uboot、kernel 和.dtb(设备树)这是三个文件下载到开发板的 DDR 芯片中，注意不需要下载 rootfs。就相当于直接在开发板的 DDR 上启动 Linux 系统，等 Linux 系统启动以后再向 EMMC 中烧写完整的系统，包括 uboot、linuxkernel、.dtb(设备树)和 rootfs。总结就是，mfgtool工具先向开发板的 DDR芯片上下载一个 Linux系统，然后通过这个系统来完成烧写工作。

• 准备材料：
• image.png
• 用nxp的官方烧录工具烧录的话，需要重命名这四个文件的名字，否则的话nxp官方烧录工具的配置文件 ucl2.xml 是识别不出来的。我们在ubuntu上构建的根文件系统，压缩打包到windows上。
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• 如果插了 TF 卡，请弹出 TF 卡，否则电脑不能识别 USB！等识别出来以后再插上 TF 卡！
• 连接 USB 线到 usb otg 接口，选择usb连接windows主机。
• 拨码开关拨到 USB 下载模式。
• 烧写完成以后点击“Stop”按钮停止烧写，然后点击“Exit”键退出。
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• 一旦我们自己改造的nxp官方 mfgtools 工 具 能 够 正 常 烧 写 系 统 ， 那 么 mfgtools-with-rootfs/mfgtools/Profiles/Linux/OS Firmware/firmware 目录下的文件以后就不能再修改！否则可能导致烧写失败！
• 其实我们也主要是烧录file文件夹下的4个文件，而fileware这个是用于烧录时启动系统的，并不是我们要烧写的固件。
• 如果需要更新内核或者uboot，可以替换上一级目录下的files/boot目录下的内核或者uboot文件。

  chmod 777 imxdownload //给予 imxdownload 可执行权限，一次即可
  ./imxdownload u-boot.bin /dev/sdd //烧写到 SD 卡，不能烧写到/dev/sda 或 sda1 设备里面！