Zero Spi Nor Flash启动系统制作指南

    1. Uboot编译配置

    首先规划flash分区,我测试用的flash大小为16M,型号为MX25L12873F,规划如下:

    ~~ {.sourceCode .python}
    [第一分区1MB存放spl和uboot] 0x000000000000-0x000000100000 : "uboot"
    [第二分区64KB存放dtb文件] 0x000000100000-0x000000110000 : "dtb"
    [第三分区4MB存放内核] 0x000000110000-0x000000510000 : "kernel"
    [剩余空间存放根文件系统] 0x000000510000-0x000001000000 : "rootfs"
    ~
    ~

    由于目前Uboot环境变量固定存放在1MB位置之内,所有留给uboot的空间固定到flash前1MB的位置不变。每个分区的大小必须是擦除块大小的整数倍,MX25L12873F的擦除块大小是64KB。

    准备uboot

    下载包含spi驱动的体验版本uboot,该驱动目前尚未合并到主线

    git clone -b v3s-spi-experimental https://github.com/Lichee-Pi/u-boot.git

    执行 make ARCH=arm menuconfig 打开uboot菜单配置,进入到
    Device Drivers > SPI Flash Support

    注意看一下自己flash的厂家名称,例如选上Macronix SPI flash
    support用来支持我测试用的 flash:MX25L12873F。

    配置uboot默认环境变量,在文件 include/configs/sun8i.h
    中添加默认bootcmd和bootargs的环境变量设置,注意添加的位置在 “#include
    \ 的前边。

    ~~~~ {.sourceCode .c}
    #define CONFIG_BOOTCOMMAND "sf probe 0; " \
    "sf read 0x41800000 0x100000 0x10000; " \
    "sf read 0x41000000 0x110000 0x400000; " \
    "bootz 0x41000000 - 0x41800000"

    #define CONFIG_BOOTARGS "console=ttyS0,115200 earlyprintk panic=5 rootwait " \
    "mtdparts=spi32766.0:1M(uboot)ro,64k(dtb)ro,4M(kernel)ro,-(rootfs) root=31:03 rw rootfstype=jffs2"
    ~~~~

    该环境变量通过在bootargs中增加mtdparts内核参数来告诉内核flash的分区设置信息,并通过
    root=31:03 来告诉内核rootfs的位置。

    ~~ {.sourceCode .c}
    sf read 0x41800000 0x100000 0x10000; //从flash0x100000(1MB)位置读取dtb放到内存0x41800000偏移处。
    sf read 0x41000000 0x110000 0x400000; //从flash0x110000(1MB+64KB)位置读取dtb放到内存0x41000000偏移处。
    bootz 0x41000000 (内核地址)- 0x41800000(dtb地址) 启动内核
    ~
    ~

    编译uboot

    make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j4

    2. linux内核编译配置

    linux内核基于github上的版本 https://github.com/Lichee-Pi/linux.git

    执行 make ARCH=arm menuconfig 打开内核菜单配置,进入到
    Device Drivers --> Memory Technology Device (MTD) support,确保选择上mtd的
    \<*> Command line partition table parsing
    支持,该项目用来解析uboot传递过来的flash分区信息。

    修改dts配置添加spi flash节点

    vi arch/arm/boot/dts/sun8i-v3s-licheepi-zero.dts

    添加spi节点配置:

    ~~~~ {.sourceCode .c}
    &spi0 {
    status ="okay";

        mx25l12805d:mx25l12805d@0 {
                compatible = "jedec,spi-nor";
                reg = <0x0>;
                spi-max-frequency = <50000000>;
                #address-cells = <1>;
                #size-cells = <1>;
        };
    

    };
    ~~~~

    添加对jffs2文件系统的支持,路径在

    File systems --> Miscellaneous filesystems --> Journalling Flash File System v2 (JFFS2) support

    退出菜单配置并编译内核和dts

    ~~ {.sourceCode .bash}
    make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j4
    make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- dtbs
    ~
    ~

    3. 准备镜像文件

    首先选择rootfs文件系统,我是用的是群朋提供的最小根文件系统rootfs-brmin.tar.gz,大小只有3M左右,下载地址在

    https://pan.baidu.com/share/link?shareid=1432204556&uk=3658413294#list/path=%2F
    Lichee Zero>zero_imager.zip

    Flash支持jffs2文件系统格式,所以需要使用此该rootfs制作jffs2文件系统镜像;

    下载jffs2文件系统制作工具
    : apt-get install mtd-utils

    解压 rootfs-brmin.tar.gz
    : tar xzvf rootfs-brmin.tar.gz

    总空间是 16M-1M-64K-4M=0xAF0000

    mkfs.jffs2 -s 0x100 -e 0x10000 -p 0xAF0000 -d rootfs/ -o jffs2.img

    页大小 0x100 256 字节,块大小 0x10000 64k

    jffs2分区总空间 0xAF0000

    jffs2.img是生成的文件系统镜像。

    最后将uboot,dtb,kernel,rootfs打包成一个系统镜像,命令如下:

    ~~ {.sourceCode .bash}
    dd if=/dev/zero of=flashimg.bin bs=16M count=1
    dd if=../ubootmainline/u-boot/u-boot-sunxi-with-spl.bin of=flashimg.bin bs=1K conv=notrunc
    dd if=../zero41y/linux-zero-4.10.y/arch/arm/boot/dts/sun8i-v3s-licheepi-zero-dock.dtb of=flashimg.bin bs=1K seek=1024 conv=notrunc
    dd if=../zero41y/linux-zero-4.10.y/arch/arm/boot/zImage of=flashimg.bin bs=1K seek=1088 conv=notrunc
    dd if=../zero_imager/jffs2/jffs2.img of=flashimg.bin bs=1K seek=5184 conv=notrunc
    ~
    ~

    1. 生成一个空文件,大小是16MB
    2. 将uboot添加到文件开头
    3. 将dtb放到1M偏移处
    4. 将kernel放到1M+64K偏移处
    5. 将rootfs放到1M+64K+4M偏移处

    tip

    偏移大小是seek,单位是KB。

    执行完毕后生成镜像文件flashimg.bin

    4. 烧写镜像

    下载sunxiflash烧写工具,

    git clone -b spi-rebase https://github.com/Icenowy/sunxi-tools.git

    note

    请选择spi-rebase分支

    进入工具目录执行 *make*

    Zero有一个usb下载模式称为fel模式。zero的启动顺序是先sd卡然后spi
    flash。如果sd卡启动检测失败(没有sd卡或者sd卡中没有启动ubootspl),然后spiflash也启动检测失败(没有spiflash或者spiflash中没有启动ubootspl),那么会自动进入fel模式。

    所以当你的spiflash还没有启动镜像的时候你拔掉sd上电会自动进入fel模式。

    如果你的spiflash已经有了启动镜像,那么需要在sd卡中烧入一个sunxi提供的启动工具(
    dd if=fel-sdboot.sunxi of=/dev/mmcblk0 bs=1024 seek=8
    ),那么插入该sd卡启动会进入fel模式;还有另一种方法,擦除spiflash内容上点也会进入fel模式。

    进入fel模式后使用usb数据线连接pc和zero,进入sunxi-tool目录

    执行 sudo ./sunxi-fel version 会显示硬件版本信息。\
    执行 sudo ./sunxi-fel spiflash-info 会显示spi flash信息。

    执行如下命令烧入我们前边制作好的镜像文件

    sudo ./sunxi-fel -p spiflash-write 0 ../bootimg/flashimg.bin

    等待大概5分钟,烧写完成,如果没有意外重新上电zero那么就会进入linux系统了,账号是root没有密码。