荔枝派Nano 全流程指南

u-boot 初体验

安装交叉编译链

首先需要安装交叉编译链：

# 此处为获取7.2.1版本，您可获取其他版本或者通过链接直接下载
wget http://releases.linaro.org/components/toolchain/binaries/7.2-2017.11/arm-linux-gnueabi/gcc-linaro-7.2.1-2017.11-x86_64_arm-linux-gnueabi.tar.xz
tar -vxJf gcc-linaro-7.2.1-2017.11-x86_64_arm-linux-gnueabi.tar.xz
sudo cp -r ./gcc-linaro-7.2.1-2017.11-x86_64_arm-linux-gnueabi /opt/
sudo vim /etc/bash.bashrc
# 在文件末尾 添加以下内容
PATH="$PATH:/opt/gcc-linaro-7.2.1-2017.11-x86_64_arm-linux-gnueabi/bin"
# 添加完毕
# 使路径生效
source /etc/bash.bashrc
此时可用 arm-linux-gnueabi-gcc -v 进行测试；若普通用户状态下没有成功，通过 sudo su 切换到root用户再尝试；

编译 u-boot

然后从github上拉取对 Nano 进行了适配的 u-boot：

sudo apt-get install git
git clone https://github.com/Lichee-Pi/u-boot.git
cd u-boot
# 查看分支
git branch -a
# 切换到 Nano 分支
git checkout nano-v2018.01

u-boot 对于新手来说目录层级稍显复杂，您可参考下表进行快速的熟悉和目标文件定位（搬运并修改自 荔枝派One）

.
├── api             //封装一些平台无关的操作，如字符串打印，显示，网络，内存
├── arch            //以平台架构区分
│   ├──arm
│   │   └──cpu
│   │   │   └──arm926ejs
│   │   │   │   └──sunxi   //cpu相关的一些操作，如定时器读取
│   │   │   │   │   └──u-boot-spl.lds  //spl的放置方法
│   │   └──dts
│   │   │   └──suniv-f1c100s-licheepi-nano.dts   // f1c100s芯片的一些配置
│   │   │   └──suniv-f1c100s-licheepi-nano.dtb
│   │   │   └──suniv-f1c100s.dtsi
│   │   │   └──suniv.dtsi
│   │   └──lib      //一些库文件
│   │   └──mach-sunxi
│   │   │   └──board.c          //board_init_f
│   │   │   └──dram_sun4i.c     //ddr的操作，复位，时钟，延时，odt，etc.
│   │   │   └──dram_helpers.c   //ddr的设置及读写测试
├── board
│   ├──sunxi
│   │   └──board.c              //sunxi_board_init 入口
│   │   └──dram_suniv.c        //DRAM的一些默认参数
├── cmd             //Uboot命令行的一些命令
├── common          //含spl
├── configs         //menuconfig里的默认配置,比如各类驱动适配
│   ├── licheepi_nano_defconfig
│   ├── licheepi_nano_spiflash_defconfig
├── disk            //硬盘分区的驱动
├── doc
├── drivers         //外设驱动
├── dts
├── examples
├── fs              //多种文件系统
├── include
│   ├──configs
│   │   └──sunxi_common.h   //预配置的参数，如串口号等
│   │   └──suniv.h
├── lib             //加密压缩等算法
├── net             //nfs,tftp等网络协议
├── post
├── scripts

了解u-boot大致结构后，我们就可以开始尝试编译了；

# 此处告知make采用arm-linux-gnueabi下的所有交叉编译工具，目标架构为Arm，设定各项默认配置为 nano 的spiflash支持版
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- licheepi_nano_spiflash_defconfig
# 若不带spi-flash的板子，请换成 licheepi_nano_defconfig
# 进行可视化配置
make ARCH=arm menuconfig
若要在套餐中附带的LCD上输出显示，请通过配置 ARM architecture ‣ Enable graphical uboot console on HDMI, LCD or VGA 为 Y

接着配置同级的 LCD panel timing details 为：

x:800,y:480,depth:18,pclk_khz:33000,le:87,ri:40,up:31,lo:13,hs:1,vs:1,sync:3,vmode:0

注：此块屏为为 800*480 规格，如为 480*272 请尝试如下配置 x:480,y:272,depth:18,pclk_khz:10000,le:42,ri:8,up:11,lo:4,hs:1,vs:1,sync:3,vmode:0

并将 LCD panel backlight pwm pin 设为：

PE6 （查自 Nano 原理图）

LCD简单配置

# 开始编译

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- -j8
编译完成后，可一看到目录下多了一堆以u-boot带头的文件，我们只需取 u-boot-sunxi-with-spl.bin 即可；

下载工具 sunxi-tools 安装

在食用前，我们仍需要一个适配 Nano 的下载工具;

git clone -b f1c100s-spiflash https://github.com/Icenowy/sunxi-tools.git
cd sunxi-tools
make && sudo make install

如果出现：fel_lib.c:26:20: fatal error: libusb.h: No such file or directory，那需要安装libusb：

sudo apt-get install libusb-1.0-0-dev

准备完软件，可以准备一下硬件:) 串口默认为 UART0

不插卡上电~

新到的一片 Nano ，基本上是上电无反应的，LCD亮但无内容，此时 Nano 自动进入fel下载模式，可以通过命令 sudo sunxi-fel ver 来确认有无成功进入fel模式。

此时有两种方式进行程序下载：

# 1.以 uboot file-with-spl形式进行（单次运行，测试时个人推荐）
sunxi-fel uboot /your/path/to/u-boot-sunxi-with-spl.bin  # 请自行修改到本机地址
# 2.烧进 spi-flash （开机自启）
sunxi-fel -p spiflash-write 0 /your/path/to/u-boot-sunxi-with-spl.bin
# note: 重新烧录或重进fel模式时，请在上电时拉低SPI flash 的 CS引脚

下载结束后，即可看到串口输出信息，LCD显示图标与简单信息。

此时在串口控制台（minicom、putty或其他）输入 bdinfo

将列出各种板子信息，如：

arch_number = 0x00000000
boot_params = 0x80000100
DRAM bank   = 0x00000000
-> start    = 0x80000000
-> size     = 0x02000000
baudrate    = 115200 bps
TLB addr    = 0x80FF0000
relocaddr   = 0x80F72000
reloc off   = 0xFF872000
irq_sp      = 0x80E67D90
sp start    = 0x80E67D80
FB base     = 0x81E89000
Early malloc usage: 118 / 400
fdt_blob = 80e67da8

愉快地完成了 u-boot 的初体验~

再探 Uboot

首先进入 uboot，控制台输入 printenv ，可看到控制台输出以下信息：

arch=arm
baudrate=115200
board=sunxi
board_name=sunxi
--- 略去一些信息 ---
boot_scripts=boot.scr.uimg boot.scr
bootcmd=run distro_bootcmd
cpu=arm926ejs

通过此命令我们可以看到 uboot 自动配置了一些启动命令与参数，其中变量 boot_scripts 指定了启动时要加载哪个命令文本文件，依据此处，我们进行 boot.scr 的构建；

建立 boot.cmd 并确认参数

boot.scr 由 boot.cmd 生成，此处新建一个 boot.cmd 文件，并写入以下内容：

setenv bootargs console=tty0 console=ttyS0,115200 panic=5 rootwait root=/dev/mmcblk0p2 rw
load mmc 0:1 0x80C00000 suniv-f1c100s-licheepi-nano.dtb
load mmc 0:1 0x80008000 zImage
bootz 0x80008000 - 0x80C00000

第一行setenv命令，设定了变量bootargs(启动参数)为：通过tty0和ttyS0串口输出启动信息；启动失败延迟5秒重启，根文件在TF卡的第二分区，可读写；

第二行指定了从TF中将设备树的dtb文件加载到0x80C00000的位置(地址参考自官方SDK)

第三行指定了将压缩后的内核zImage加载到0x80008000的位置

第四行为从加载地址启动内核的命令

生成 boot.scr

uboot ‣ tools ‣mkimage ，通过该程序生成boot.scr

为使用方便，建议将其：

cp ./mkimage /usr/local/bin/mkimage

生成 boot.scr

mkimage -C none -A arm -T script -d boot.cmd boot.scr

最后将其放入第一分区

主线Linux编译

源码下载

完整下载命令为：

git clone https://github.com/Icenowy/linux.git

git拉取有时速度很慢，建议做如下配置：

sudo vim /etc/hosts
# 添加下面两行
192.30.253.112  github.com
151.101.73.194 github.global.ssl.fastly.net

# 添加完成

# 可自行通过dns检测网站检测github.global.ssl.fastly.net，更换为更快的ip地址

完整拉取linux极大，建议只拉取单层分支，减少等待时间：

git clone --depth=1 -b f1c100s-480272lcd-test https://github.com/Icenowy/linux.git

配置

下载 .config 文件

config.zip

，放入源码主目录进行替换 (若下载时文件名有变，请重命名回 .config );

进行编译

编译工具链为 arm-linux-gnueabi，工具链的安装请参考 uboot 编译部分

make ARCH=arm menuconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- -j4    #请自行修改编译线程数

生成的 zImage 在 arch ‣ arm ‣ boot 目录下；将其放入第一分区。

Nano 设备树简介

Nano的设备树在源码的 linux ‣ arch ‣ arm ‣ boot ‣ dts ‣ suniv-f1c100s-licheepi-nano.dts；

该文件描述了各类外设的定义与配置，以下做简要描述；

其中由 / { … } 包裹的为根节点，定义了各类总线、外设的配置；

&xxx { … } 所包裹的内容为引用，其定义来自于 suniv.dtsi (suniv系列设备通用的定义)

compatible 属性，将与驱动源码中的 compatible 定义对应，进行识别选择；

设备树各部分的编写，可参考 linux ‣ Documentation ‣ devicetree ‣ bindings 下各个模组

设备树整体的详细介绍，请参考 Device_Tree ， zero文档 中也有较为详细的描述；

修改设备树中 LCD 配置

当前默认的 LCD配置 为480X272大小的屏幕，

“qiaodian,qd43003c0-40”, “simple-panel”

若要修改为适配800X480的屏，此处应当：

/ { } 所包裹的根节点目录下，panel属性下的compatible，应修改为：

“lg,lb070wv8”, “simple-panel”

linux ‣ drivers ‣ gpu ‣ drm ‣ panel 下有许多屏幕的配置，可挑选合适的进行配置；

添加底板上的 RGB LED 节点配置

/ { } 所包裹的根节点目录下进行添加

 leds {
             compatible = "gpio-leds";
             blue_led {
                     label = "licheepi:blue:usr";
                     gpios = <&pio 4 4 GPIO_ACTIVE_LOW>; /* PE4 */
             };
             green_led {
                     label = "licheepi:green:usr";
                     gpios = <&pio 4 5 GPIO_ACTIVE_LOW>; /* PE5 */
                     default-state = "on";
             };
             red_led {
                     label = "licheepi:red:usr";
                     gpios = <&pio 5 6 GPIO_ACTIVE_LOW>; /* PE6 */
             };
     };

添加电容触摸屏的支持

电容触摸屏的控制芯片为GT911，使用I2C接口，我们要在设备树文件中添加定义；

（笔者此处直接在 suniv.dtsi 内进行修改）

// 添加在soc节点下

// 此处添加的属性与配置，来自于查找用户手册以及兼容设备

i2c0: i2c@1C27000 {
                    compatible = "allwinner,sun6i-a31-i2c";
                    reg = <0x01C27000 0x400>;
                    interrupts = <7>;
                    clocks = <&ccu CLK_BUS_I2C0>;
                    resets = <&ccu RST_BUS_I2C0>;
                    pinctrl-names = "default";
                    pinctrl-0 = <&i2c0_pins>;
                    status = "disabled";
                    #address-cells = <1>;
                    #size-cells = <0>;
            };

// 在pio节点下，添加i2c引脚定义

i2c0_pins: i2c0 {
                    pins = "PE11", "PE12";
                    function = "i2c0";
            };

在suniv-f1c100s-licheepi-nano.dts中添加引用

/* 首先要添加的头文件： */
#include <dt-bindings/input/input.h>
#include <dt-bindings/interrupt-controller/irq.h>
/* 添加引用 */
&i2c0 {
    pinctrl-0 = <&i2c0_pins>;
    pinctrl-names = "default";
    status = "okay";
    gt911: touchscreen@14 {
        compatible = "goodix,gt911";
        reg = <0x14>;
        interrupt-parent = <&pio>;
        interrupts = <4 10 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING>; /* (PE10) */
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&ts_reset_pin>;
        irq-gpios = <&pio 4 10 GPIO_ACTIVE_HIGH>; /* (PE10) */
        reset-gpios = <&pio 4 9 GPIO_ACTIVE_HIGH>; /* RST (PE9) */
        /* touchscreen-swapped-x-y */
    };
};
&pio {
    ts_reset_pin: ts_reset_pin@0 {
        pins = "PE9";
        function = "gpio_out";
    };
};

完成添加～若测试的触摸屏的xy方向颠倒，请添加或去掉gt911节点下的 touchscreen-swapped-x-y 属性。

编译生成 dtb文件

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- dtbs -j4

生成的 dtb文件 在 dts同级目录下，将其放入 TF卡第一分区。

使用buildroot构建根文件系统

buildroot可用于构建小型的linux根文件系统。

大小最小可低至2M，与内核一起可以放入最小8M的spi flash中。

buildroot中可以方便地加入第三方软件包（其实已经内置了很多），省去了手工交叉编译的烦恼。

下载安装

首先安装一些依赖，比如linux头文件：

apt-get install linux-headers-$(uname -r)

然后下载安装：

wget https://buildroot.org/downloads/buildroot-2017.08.tar.gz
tar xvf buildroot-2017.08.tar.gz
cd buildroot-2017.08/
make menuconfig

配置

此处为免去另外配置工具链的步骤，使用了 buildroot 自动下载工具链执行的选项；

同内核编译一样，请下载 buildroot 的 .config 文件，重命名为 .config 后放到 buildroot目录下；

若编译时，buildroot下载软件包速度太慢，请下载 dl.zip ，将其中的软件包解压至 buildroot ‣ dl 下；

使用：

make menuconfig

进行配置，添加或删除指定的软件包；

一些配置的简单说明

Target options  --->
    Target Architecture Variant (arm926t)  --->   // arm926ejs架构
[ ] Enable VFP extension support                  // Nano 没有 VFP单元，勾选会导致某些应用无法运行
    Target ABI (EABI)  --->
    Floating point strategy (Soft float)  --->    // 软浮点
System configuration  --->
    (Lichee Pi) System hostname                   // hostname
    (licheepi) Root password                      // 默认账户为root 密码为licheepi
    [*] remount root filesystem read-write during boot  // 启动时重新挂在文件系统使其可读写
编译
make

>>> 有时候构建会出现莫名其妙的错误，make clean下会ok？

编译的过程如果带上下载软件包的时间比较漫长，很适合喝杯茶睡个午觉；(buildroot不能进行多线程编译)

编译完成的镜像包，是在 buildroot-2017.08 ‣ output ‣images ‣ rootfs.tar 中找到；

安装到第二分区

将镜像包复制到第二分区后，解压即可

# 请修改设备号

sudo umount /dev/sdX2
sudo mount /dev/sdX2 /mnt
sudo cp ./rootfs.tar /mnt/
sudo tar -xf /mnt/rootfs.tar
sudo rm /mnt/rootfs.tar
sync
sudo umount /dev/sdX2

另：检查 rootfs文件下的 /etc/inittab 是否已有以下声明：

ttyS0::respawn:/sbin/getty -L ttyS0 115200 vt100 # GENERIC_SERIAL    // 串口登录使能

spi-flash 启动适配

对于从spi-flash启动系统，需要对 uboot / dts / 内核配置都有所修改，打包与烧写请参考 一键烧录及脚本使用说明

以下将以16M flash为例，介绍 spi flash 的适配过程。

分区规划

下表为分区规划表：

uboot 修改

以下是对 uboot 进行适配的流程描述；

bootcmd修改

在uboot源码目录下 进入 ./include/configs/

修改 suniv.h

 #define CONFIG_BOOTCOMMAND   "sf probe 0:50000000; "                           \
                             "sf read 0x80C00000 0x100000 0x4000; "  \
                             "sf read 0x80008000 0x110000 0x400000; " \
                             "bootz 0x80008000 - 0x80C00000"

按照行数解释如下：

挂载 spi-flash

读取 spi-flash 1M（0x100000）位置 64KB(0x4000)大小的 dtb 到地址 0x80C00000

读取 spi-flash 1M+64K（0x110000）位置 4MB(0x400000)大小的 zImage 到地址 0x80008000

从 0x80008000 启动内核，从 0x80C00000 读取设备树配置

回到 uboot 源码一级目录，

make ARCH=arm menuconfig

进入TUI配置；

取消勾选 [ ] Enable a default value for bootcmd

bootargs修改

勾选 [*] Enable boot arguments；

在下方一项中填入 bootargs 参数:

console=ttyS0,115200 panic=5 rootwait root=/dev/mtdblock3 rw rootfstype=jffs2

(root=/dev/mtdblock3 指的是mtd设备第三分区，分区指定在dts中声明)

dts 修改

修改内核源码目录下的 ./arch/arm/boot/dts/suniv-f1c100s-licheepi-nano.dts

&spi0 {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&spi0_pins_a>;
    status = "okay";
    spi-max-frequency = <50000000>;
    flash: w25q128@0 {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <1>;
        compatible = "winbond,w25q128", "jedec,spi-nor";
        reg = <0>;
        spi-max-frequency = <50000000>;
        partitions {
            compatible = "fixed-partitions";
            #address-cells = <1>;
            #size-cells = <1>;
            partition@0 {
                label = "u-boot";
                reg = <0x000000 0x100000>;
                read-only;
            };
            partition@100000 {
                label = "dtb";
                reg = <0x100000 0x10000>;
                read-only;
            };
            partition@110000 {
                label = "kernel";
                reg = <0x110000 0x400000>;
                read-only;
            };
            partition@510000 {
                label = "rootfs";
                reg = <0x510000 0xAF0000>;
            };
        };
    };
};

此处在dts中为mtd设备预先划分好了分区内容，内核将会自动解析

另一种通过bootargs传递给内核进行解析分区信息的方法，请参考 Lichee Zero spi-flash 启动

内核配置修改

勾选 File systems ‣ Miscellaneous filesystems ‣ Journalling Flash File System v2 (JFFS2) support

jffs2

修改源码下的 ./drivers/mtd/spi-nor.c

修改对应spi-flash；如 w25q128 :

{ "w25q128", INFO(0xef4018, 0, 64 * 1024, 256, SECT_4K) },
// 修改为 （不使用sector，使用块擦除）：
{ "w25q128", INFO(0xef4018, 0, 64 * 1024, 256, 0) },

二进制bin 打包

以16M 大小flash镜像打包脚本为例：

dd if=/dev/zero of=flashimg.bin bs=1M count=16 &&\
dd if=$YOUR_UBOOT_FILE of=flashimg.bin bs=1K conv=notrunc &&\
dd if=$YOUR_DTB_FILE of=flashimg.bin bs=1K seek=1024  conv=notrunc &&\
dd if=$YOUR_KERNEL_FILE of=flashimg.bin bs=1K seek=1088  conv=notrunc &&\
mkdir rootfs
tar -xzvf $YOUR_ROOTFS_FILE -C ./rootfs &&\
cp -r $YOUR_MOD_FILE  rootfs/lib/modules/ &&\
# 为根文件系统制作jffs2镜像包
# --pad参数指定 jffs2大小
# 由此计算得到 0x1000000(16M)-0x10000(64K)-0x100000(1M)-0x400000(4M)=0xAF0000
mkfs.jffs2 -s 0x100 -e 0x10000 --pad=0xAF0000 -d rootfs/ -o jffs2.img &&\
dd if=jffs2.img of=$YOUR_IMG_FILE  bs=1K seek=5184  conv=notrunc &&\

以上脚本通过对一个生成的16M空bin文件填充 uboot、dtb、kernel、rootfs 生成 16M 镜像，如需修改，请注意各个文件的大小，修改成对应地址（注意对齐）。

至此，SPI系统各部分已编译完成，通过sunxi-fel进行烧写即可；

bin 烧录

sudo sunxi-fel -p spiflash-write $YOUR_IMG_FILE

或请参考镜像包中的 write_flash.sh 烧录脚本；

启动后使用 账号：root 密码：licheepi 登录

1. 克隆uboot

git clone https://github.com/Lichee-Pi/u-boot.git -b nano-v2018.01

2. 载入默认配置

如果需要生成在sdram里启动的uboot

make ARCH=arm licheepi_nano_defconfig

如果需要生成在spiflash里启动的uboot

make ARCH=arm licheepi_nano_spiflash_defconfig

3. 编译时可能遇到的问题以及解决办法

/bin/sh: 1: cc: not found

sudo apt install gcc

*** Configuration file “.config” not found!

请检查当前用户是否有当前文件夹的读写权限,然后再次载入默认配置.

/bin/sh: 1: python: not found

sudo apt install python

unable to execute ‘swig’: No such file or directory

error: command ‘swig’ failed with exit status 1

apt install swig

scripts/dtc/pylibfdt/libfdt_wrap.c:149:11: fatal error: Python.h: No such file or directory

apt install python-dev

/bin/sh: 1: bc: not found

apt install bc

3. 测试uboot

编译和使用sunxi-tools

1. 克隆sunxi-tools

git clone https://github.com/Icenowy/sunxi-tools.git -b f1c100s-spiflash

2. 编译sunxi-tools

安装sunxi-tools依赖库

sudo apt install libz libusb-1.0-0-dev

编译

make

安装

make install

3. 使用sunxi-tools

查看芯片信息

sudo sunxi-fel ver
AWUSBFEX soc=00001663(F1C100s) 00000001 ver=0001 44 08 scratchpad=00007e00 00000000 00000000

列出所有芯片的信息

sudo sunxi-fel -l

加载并执行uboot的spl

sudo sunxi-fel spl 文件名

把文件内容写入内存指定地址(-p是显示写入进度) ``sudo sunxi-fel -p write 地址 文件名

调用指定地址的函数 sudo sunxi-fel exec 地址

显示spiflash的信息 sudo sunxi-fel spiflash-info

读取spiflash指定地址的数据并写入到文件 sudo sunxi-fel spiflash-read 地址 长度 存放数据的文件路径

写入指定文件的指定长度的内容到spiflash的指定地址 sudo sunxi-fel spiflash-write 地址 长度 存放数据的文件路径