查找NXP官方的开发板默认配置文件

编译NXP官方开发板对应的uboot

烧写验证与驱动测试

SD卡和EMMC驱动检查

LCD驱动检查

网络驱动

在U-Boot中添加自己的开发板

添加开发板默认配置文件

添加开发板对应的头文件

添加开发板对应的板级文件夹

修改mx6ull_alientek_emmc目录下的imximage.cfg文件

修改mx6ull_alientek_emme目录下的Kconfig文件

修改mx6ull_alientek_emme目录下的MAINTAINERS文件

修改U-Boot图形界面配置文件

使用新添加的板子配置编译uboot

LCD驱动修改

I.MX6U-ALPHA开发板网络简介

网络PHY地址修改

删除uboot中74LV595的驱动代码

添加I.MX6U-ALPHA开发板网络复位引脚驱动

修改drivers/net/phy/phy.c 文件中的函数genphy_update_link

其他需要修改的地方

bootemd和bootargs环境变量

环境变量bootemd

环境变量bootargs

从EMMC启动Linux系统

从网络启动Linux系统

查找NXP官方的开发板默认配置文件

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。这个就是uboot 移植的一般流程:

1.在uboot中找到参考的开发平台,一般是原厂的开发板。

2.参考原厂开发板移植uboot到我们所使用的开发板上。

正点原子的I.MX6ULL开发板参考的是NXP官方的I.MX6ULL EVK开发板做的硬件,因此我们在移植uboot的时候就可以以NXP官方的I.MX6ULLEVK开发板为蓝本。

在移植之前,我们先编译一下NXP官方I.MX6ULLEVK开发板对应的uboot,首先是配置uboot, configs目录下有很多跟I.MX6UL/6ULL有关的配置如图所示:

从图可以看出有很多的默认配置文件,其中以mx6ul开头的是I.MX6UUL芯片的,mx6ull开头的是I.MX6ULL开发板的。I.MX6UL/6ULL有9x9mm和14x14mm两种尺寸的,所以我们可以看到会有mx6ull_9x9和mx6ull_14x14开头的默认配置文件。我们使用的是14x14mm的芯片,所以关注mx6ull-14x14开头的默认配置文件。正点原子的I.MX6ULL有EMMC和NAND两个版本的,因此我们最终只需要关注mx6ull_14x14_evk_emmc_defconfig和mx6ull_14x14_evk_nand_defconfig这两个配置文件就行了。本章我们讲解EMMC版本的移植(NAND版本移植很多类似),所以使用mx6ull14x14_evk_emmc_defconfig作为默认配置文件。

编译NXP官方开发板对应的uboot

找到NXP官方I.MX6ULL EVK开发板对应的默认配置文件以后就可以编译一下,使用如下命令编译uboot:

编译完成以后结果如图所示:

从图可以看出,编译成功。我们在编译的时候需要输入ARCH和CORSS_COMPILE这两个变量的值,这样太麻烦了。我们可以直接在顶层Makefile中直接给ARCH和CORSS_COMPILE 赋值,修改如图所示:

图中的250, 251行就是直接给ARCH和CROSS_COMPILE赋值,这样我们就可以使用如下简短的命令来编译uboot了:

如果既不想修改uboot的顶层Makefile,又想编译的时候不用输入那么多,那么就直接创建个 shell脚本就行了, shell 脚本名为mx6ull_14x14_emmc.sh,然后在shell 脚本里面输入如下内容:

记得给mx6ull_14x14_emme.sh这个文件可执行权限,使用mx6ull_14x14_emme.sh脚本编译uboot的时候每次都会清理一下工程,然后全部重新编译,编译的时候直接执行这个脚本就行了,命令如下:

烧写验证与驱动测试

将imxdownload软件拷贝到uboot源码根目录下,然后使用imxdownload软件将u-boot.bin烧写到SD卡中,烧写命令如下:

烧写完成以后将SD卡插入IMX6U-ALPHA开发板的TF卡槽中,最后设置开发板从SD卡启动。打开SecureCRT,设置好开发板所使用的串口并打开,复位开发板,SecureCRT接收到如下图所示信息:

从图可以看出, uboot启动正常,虽然我们用的是NXP官方I.MX6ULL开发板的uboot,但是在正点原子的I.MX6ULL开发板上是可以正常启动的。而且DRAM识别正确,为512MB,如果用的NAND版本的核心版的话uboot启动会失败!因为NAND核心版用的256MB的DRAM。

SD卡和EMMC驱动检查

检查一下SD卡和EMMC驱动是否正常,使用命令mmclist列出当前的MMC设备,结果如图所示:

从图可以看出当前有两个MMC设备,检查每个MMC设备信息,先检查MMC设备0,输入如下命令:

从图可以看出, mmc设备0是SD卡, SD卡容量为14.8GB,这个和我所使用的SD卡信息相符,说明SD卡驱动正常。再来检查 MMC设备1,输入如下命令:

从图可以看出, mme设备1为EMMC,容量为7.3GB,说明EMMC驱动也成功,SD卡和EMMC的驱动都没问题。

LCD驱动检查

如果uboot中的LCD驱动正确的话,启动uboot以后LCD上应该会显示出NXP的logo,如下图所示:

如果你用的不是正点原子的4.3寸480x272分辨率的屏幕的话,那么LCD就不会显示所示 logo界面。因为NXP官方I.MX6ULL开发板的屏幕就是4.3寸480x272分辨率的,所以uboot默认LCD驱动是4.3寸480x272分辨率的。如果使用其他分辨率的LCD就需要修改LCD驱动,这里我们先不修改LCD驱动了,稍后我们在讲解如何修改uboot中的LCD驱动,我们只需要记得, uboot的LCD需要修改就行了。

网络驱动

uboot启动的时候提示“Board Net Initialization Failed”和“No ethernet found.”这两行,说明网络驱动也有问题,正常情况下应该是如图所示提示:

现在没有图中的信息.那更别说ping一下ubuntu主机了,说明当前uboot的网络部驱动也是有问题的,这是因为正点原子开发板的网络芯片复位引脚和NXP官方开发板不一样,因此需要修改驱动。

总结一下NXP官方I.MX6ULL EVK开发板的uboot在正点原子EMMC版本I.MX6ULL开发板上的运行情况:

1.uboot启动正常,DRAM识别正确,SD卡和EMMC驱动正常。

2.uboot里面的LCD驱动默认是给4.3寸480x272分辨率的,如果使用的其他分辨率的屏幕需要修改驱动。

3.网络不能工作,识别不出来网络信息,需要修改驱动。

接下来我们要做的工作如下:

1.前面我们一直使用着NXP官方开发板的uboot配置,接下来需要在uboot中添加我们自己的开发板,也就是正点原子的I.MX6ULL开发板。

2.解决LCD驱动和网络驱动的问题。

在U-Boot中添加自己的开发板

NXP官方uboot中默认都是NXP自己的开发板,虽说我们可以直接在官方的开发板上直接修改,使uboot可以完整的运行在我们的板子上。但是从学习的角度来讲,这样我们就不能了解到uboot是如何添加新平台的。接下来我们就参考NXP官方的I.MX6ULL EVK开发板,学习如何在uboot中添加我们的开发板或者开发平台。

添加开发板默认配置文件

先在configs目录下创建默认配置文件,复制mx6ull_14x14_evk_emme_defconfig,然后重命名为mx6ull alientek emmc defconfig,命令如下:

然后将文件mx6ull_alientek_emme_defconfig中的内容改成下面的:

可以看出, mx6ull_alientek_emmc_defconfig基本和mx6ull_14x14_evk_emme_defconfig中"的内容一样,只是第1行和第4行做了修改。

添加开发板对应的头文件

在目录include/configs下添加I.MX6ULL-ALPHA开发板对应的头文件,复制include/configs/mx6ullevk.h,并重命名为mx6ull alientek emmc.h,命令如下:

拷贝完成以后将:

改为:

mx6ull_alientek_emmc.h里面有很多宏定义,这些宏定义基本用于配置uboot,也有一些I.MX6ULL的配置项目。如果我们自己要想使能或者禁止uboot的某些功能,那就在mx6ull_alientek_emmc.h里面做修改即可。mx6ull_alientek_emmc.h里面的内容比较多,去掉一些用不到的配置,精简后的内容如下:

从示例代码可以看出, mx6ull_alientek_emmc.h文件中基本都是“CONFIG_”开头的宏定义,这也说明mx6ull_alientek_emmc.h文件的主要功能就是配置或者裁剪uboot。如果需要某个功能的话就在里面添加这个功能对应的CONFIG_XXX宏即可,如果不需要某个功能的话就删除掉对应的宏即可。我们以示例代码33.2.2.1为例,详细的看一下mx6ull_alientek_emmc.h中这些宏都是什么功能。

第14行,添加了头文件mx6_common.h,如果在mx6ull_alientek_emmc.h中没有发现配置某个功能或命令,但是实际却存在的话,可以到mx6_common.h文件里面去找一下。

第29-39行,设置DRAM 的大小,宏PHYS_SDRAM_SIZE就是板子上DRAM 的大小,如果用的NXP官方的9X9 EVK开发板的话DRAM大小就为256MB。否则的话默认为512MB,正点原子的I.MX6U-ALPHA开发板用的是512MB DDR3。

第50行,定义宏CONFIG_DISPLAY_CPUINFO, uboot启动的时候可以输出CPU信息。

第51行,定义宏CONFIG_DISPLAY_BOARDINFO, uboot启动的时候可以输出板子信息。

第54行,CONFIG_SYS_MALLOC_LEN为malloc内存池大小,这里设置为16MB。

第56行,定义宏CONFIG_BOARD_EARLY_INIT_F,这样board_init_f函数就会调用board_early_ init_f函数。

第59, 60行,使能I.MX6ULL的串口功能,宏CONFIG-MXC-UART-BASE表示串口寄存器基地址,这里使用的串口1,基地址为UARTI_BASE,UART1_BASE定义在文件arch/arm/include/asm/arch-mx6/imx-regs.h中, imx-regs.h是I.MX6ULL寄存器描述文件,根据imx-regs.h可得到UART1_BASE的值如下:

查阅IMX6ULL参考手册, UART1的寄存器基地址正是0X02020000,如图所示:

第63、64行, EMMC接在I.MX6ULL的USDHC2E,宏CONFIG_SYS_FSL_ESDHC_ADDR为EMMC所使用接口的寄存器基地址,也就是USDHC2的基地址。

第67-72行,跟NAND相关的宏,因为NAND和USDHC2的引脚冲突,因此如果使用NAND的只能使用一个 USDHC设备(SD卡)。如果没有使用 NAND,那么就有两个USDHC设备(EMMC 和 SD 卡),宏CONFIG_SYS_FSL_USDHC_NUM表示USDHC数量。EMMC版本的核心版没有用到NAND,所以CONFIG_SYS_FSL USDHC NUM=2。

第75-81,和I2C有关的宏定义,用于控制使能哪个I2C,I2C的速度为多少。

第92-96行,NAND的分区设置,如果使用NAND的话,默认的NAND分区为:"mtdparts=gpmi-nand:64m(boot), 16m(kernel),16m(dtb),1m(misc),-(rootfs) ",分区结果如表所示:

NAND的分区是可以调整的,比如boot分区我们用不了64M这么大,因此可以将其改小,其他的分区一样的。

第98-111行,宏CONFIG_MFG_ENV_SETTINGS定义了一些环境变量,使用MfgTool 烧,写系统时候会用到这里面的环境变量。

第113-202行,通过条件编译来设置宏CONFIG_EXTRA-ENV_SETTINGS,宏CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS也是设置一些环境变量,此宏会设置bootargs这个环境变量,后面我们会详细分析这个宏定义。

第204-217行,设置宏CONFIGBOOTCOMMAND,此宏就是设置环境变量bootemd的值。后面会详细的分析这个宏定义。

第220-222行,设置命令memtest相关宏定义,比如使能命令memtest,设置memtest测试的内存起始地址和内存大小。

第224行,宏CONFIG_SYS_LOAD_ADDR表示linux kernel在DRAM中的加载地址,也就是 linux kernel在DRAM中的存储首地址, CONFIG_LOADADDR-0X80800000。

第225行,宏CONFIG_SYS_HZ为系统时钟频率,这里为1000Hz。

第227行,宏CONFIG_STACKSIZE为栈大小,这里为128KB。

第230行,宏CONFIG NR DRAM BANKS为DRAM BANK的数量,I.MX6ULL只有一个DRAM BANK,我们也只用到了一个BANK,所以为1。

第231行,宏PHYS_SDRAM为I.MX6ULL的DRAM控制器MMDCO所管辖的DRAM范围起始地址,也就是0X80000000。

第233行,宏CONFIG_SYS_SDRAM_BASE为DRAM 的起始地址。

第234行,宏CONFIG_SYS_INIT_RAM_ADDR为I.MX6ULL内部IRAM的起始地址(也就是OCRAM的起始地址),为0X00900000。

第235行,宏 CONFIG_SYS_INIT_RAM_SIZE为I.MX6ULL内部IRAM的大小(OCRAM的大小),为0X00040000=128KB。

第237-240行,宏CONFIG_SYS_INIT_SP_OFFSET和CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR与初始SP 有关,第一个为初始SP偏移,第二个为初始SP地址。

第256行,宏CONFIG_SYS_MMC_ENV_DEV为默认的MMC设备,这里默认为USDHC2,也就是 EMMC。

第257行,宏CONFIG_SYS_MMC_ENV_PART为模式分区,默认为第0个分区。

第258行,宏CONFIG-MMCROOT设置进入linux系统的根文件系统所在的分区,这里设置为"/dev/mmeblk1p2",也就是EMMC设备的第2个分区。第0个分区保存uboot,第1个分区保存linux镜像和设备树,第2个分区为Linux系统的根文件系统。

第277-291行,与NAND有关的宏定义,如果使用NAND的话。

第293行,宏CONFIG ENV SIZE为环境变量大小,默认为8KB。

第294-308行,宏CONFIG_ENV_OFFSET为环境变量偏移地址,这里的偏移地址是相对于存储器的首地址。如果环境变量保存在EMMC中的话,环境变量偏移地址为12*64KB。如果环境变量保存在SPI FLASH中的话,偏移地址为768*1024。如果环境变量保存在NAND中的话,偏移地址为60<<20(60MB),并且重新设置环境变量的大小为128KB。

第312-323行,与USB相关的宏定义。

第325-342行,与网络相关的宏定义,比如使能dhcp、ping等命令。

第331行的宏CONFIG_FEC_ENET_DEV 指定uboot所使用的网口,I.MX6ULL有两个网口,为 0的时候使用ENET1,为1的时候使用ENET2。宏IMX_FEC_BASE为ENET接口的寄存器首地址,宏CONFIG_FEC_MXC_PHYADDR为网口PHY 芯片的地址。宏CONFIG_FEC_XCV_TYPE为PHY芯片所使用的接口类型,I.MX6U-ALPHA开发板的两个PHY都使用的RMII接口。

第344-END,剩下的都是一些配置宏,比如CONFIG_VIDEO宏用于开启LCD,CONFIG_VIDEO_LOGO使能LOGO显示, CONFIG_CMD_BMP使能BMP图片显示指令。这样就可以在uboot中显示图片了,一般用于显示logo。

关于mx6ull_alientek_emmc.h就讲解到这里,其中以CONFIG-CMD开头的宏都是用于使,能相应命令的,其他的以CONFIG开头的宏都是完成一些配置功能的。以后会频繁的和mx6ull_alientek_emmc.h这个文件打交道。

添加开发板对应的板级文件夹

uboot中每个板子都有一个对应的文件夹来存放板级文件,比如开发板上外设驱动文件等等。NXP的I.MX系列芯片的所有板级文件夹都存放在board/freescale目录下,在这个目录下有个名为mx6ullevk的文件夹,这个文件夹就是NXP官方I.MX6ULL EVK开发板的板级文件夹。复制mx6ullevk,将其重命名为mx6ull alientek emmc,命令如下:

进入mx6ull-alientekemmc目录中,将其中的mx6ullevk.c文件重命名为mx6ull_alientek_emmc.c,命令如下:

我们还需要对mx6ull_alientek_emmc目录下的文件做一些修改:

修改mx6ull_alientek_emme目录下的Makefile文件

将mx6ull_alientek_emmc下的Makefile文件内容改为如下所示:

重点是第6行的obj-y,改为mx6ull_alientek_emmc.o,这样才会编译mx6ull_alientek_emmc.c这个文件。

修改mx6ull_alientek_emmc目录下的imximage.cfg文件

将imximage.cfg中的下面一句:

改为:

修改mx6ull_alientek_emme目录下的Kconfig文件

修改Kconfig文件,修改后的内容如下:

修改mx6ull_alientek_emme目录下的MAINTAINERS文件

修改MAINTAINERS文件,修改后的内容如下:

修改U-Boot图形界面配置文件

uboot是支持图形界面配置,关于uboot的图形界面配置下一章会详细的讲解。修改文件arch/arm/cpu/armv7/mx6/Kconfig(如果用的I.MX6UL的话,应该修改arch/arm/Kconfig这个文件),在207行加入如下内容:

在最后一行的endif的前一行添加如下内容:

添加完成以后的Kconfig文件如图所示:

到此为止,I.MX6U-ALPHA开发板就已经添加到uboot中了,接下来就是编译这个新添加的开发板。

使用新添加的板子配置编译uboot

在uboot根目录下新建一个名为mx6ull_alientek_emmc.sh的shell 脚本,在这个shell脚本里面输入如下内容:

第3行我们使用的默认配置文件就是33.2.1节中新建的mx6ull_alientek_emme_defconfig这个配置文件。给予mx6ll_alientek_emmc.sh可执行权限,然后运行脚本来完成编译,命令如下:

等待编译完成,编译完成以后输入如下命令。

如果有很多文件都引用了mx6ull_alientek_emmc.h这个头文件,那就说明新板子添加成功,如图所示:

编译完成以后就使用imxdownload将新编译出来的u-boot.bin烧写到SD卡中测试,SecureCRT输出结果如图所示:

从图可以看出,此时的Board还是“MX6ULL 14x14 EVK”,因为我们参考的NXP官方的I.MX6ULL开发板来添加自己的开发板。如果接了LCD屏幕的话会发现LCD屏幕并没有显示NXP的logo,而且从图可以看出此时的网络同样也没识别出来。前面已经说了,默认uboot 中的LCD驱动和网络驱动在正点原子的I.MX6U-ALPHA开发板上是有问题的,需要修改。

LCD驱动修改

一般uboot中修改驱动基本都是在xxx.h和xxx.c这两个文件中进行的,xxx为板子名称,比如mx6ull_alientek_emmc.h和mx6ull_alientek_emmc.c这两个文件。

一般修改 LCD 驱动重点注意以下几点:

1.LCD 所使用的 GPIO，查看 uboot 中 LCD 的 IO 配置是否正确。

2.LCD 背光引脚 GPIO的配置。

3.LCD 配置参数是否正确。

正点原子的I.MX6U-ALPHA开发板LCD原理图和NXP官方I.MXULL开发板一致,也就是LCD 的IO和背光IO都一样的,所以IO部分就不用修改了。需要修改的之后LCD参数,打开文件mx6ull_alientek_emmc.c,找到如下所示内容:

示例代码33.2.6.1中定义了一个变量displays,类型为display_info_t,这个结构体是LCD信息结构体,其中包括了LCD的分辨率,像素格式, LCD的各个参数等。display_info_t定义在文件arch/arm/include/asm/imx-common/video.h中,定义如下:

pixfmt是像素格式,也就是一个像素点是多少位,如果是RGB565的话就是16位,如果,是888的话就是24位,一般使用RGB888。结构体display_infot还有个mode成员变量,此成员变量也是个结构体,为fb_videomode,定义在文件include/linux/fb.h中,定义如下:

结构体fb_videomode里面的成员变量为LCD的参数,这些成员变量函数如下:

name: LCD名字,要和环境变量中的 panel相等。

xres、yres:LCDX轴和Y轴像素数量。

Pixclock:像素时钟,每个像素时钟周期的长度,单位为皮秒。

left_margin: HBP,水平同步后肩。right_margin: HFP,水平同步前肩。

upper_margin: VBP,垂直同步后肩。

lower_margin: VFP,垂直同步前肩。

hsyne_len: HSPW,行同步脉宽。

vsyne_len:VSPW,垂直同步脉宽。

Vmode:大多数使用FB_VMODE_NONINTERLACED,也就是不使用隔行扫描。

可以看出,这些参数和我们第二十四章讲解RGB LCD的时候参数基本一样,唯一不同的像素时钟pixclock的含义不同,以正点原子的7寸1024*600分辨率的屏幕(ATK7016)为例,屏幕要求的像素时钟为51.2MHz,因此:

在根据其他的屏幕参数,可以得出ATK7016屏幕的配置参数如下:

使用示例代码33.2.6.4中的屏幕参数替换掉mx6ull_alientek_emmc.c中uboot默认的屏幕参数。

打开mx6ull_alientek_emmc.h,找到所有如下语句:

将其改为:

也就是设置panel为TFT7016, panel的值要与示例代码33.2.6.4中的name成员变量的值一致。修改完成以后重新编译一遍uboot并烧写到SD中启动。

重启以后LCD驱动一般就会工作正常了,LCD上回显示NXP的logo。但是有可能会遇到LCD 并没有工作,还是黑屏,这是什么原因呢?在uboot命令模式输入“print”来查看环境变量panel的值,会发现panel的值要是TFT43AB(或其他的,反正不是TFT7016),如图所示:

这是因为之前有将环境变量保存到EMMC中,uboot启动以后会先从EMMC中读取环境变量,如果EMMC中没有环境变量的话才会使用mx6ull_alientek_emmc.h中的默认环境变量。如果EMMC中的环境变量panel不等于TFT7016,那么LCD显示肯定不正常,我们只需要在uboot中修改panel的值为TFT7016即可,在uboot的命令模式下输入如下命令:

上述命令修改环境变量panel为TFT7016,然后保存,重启uboot,此时LCD驱动就工作正常了。如果LCD还是没有正常工作的,那就要检查自己哪里有没有改错,或者还有哪里没有修改。

I.MX6U-ALPHA开发板网络简介

I.MX6UL/ULL内部有个以太网MAC外设,也就是ENET,需要外接一个PHY芯片来实现网络通信功能,也就是内部MAC+外部PHY芯片的方案。大家可能听过DM9000这个网络芯片,在一些没有内部MAC的CPU中,比如三星的2440,4412等,就会采用DM9000来实现联网功能。DM9000提供了一个类似SRAM的访问接口,主控CPU通过这个接口即可与DM9000进行通信,DM9000就是一个MAC+PHY芯片。这个方案就相当于外部MAC+外部PHY,那么I.MX6这样的内部MAC+PHY芯片与DM9000方案比有什么优势吗?那优势大了去了!首先就是通信效率和速度,一般SOC内部的MAC是带有一个专用DMA的,专门用于处理网络数据包,采用SRAM来读写DM9000的速度是压根就没法和内部MAC+外部PHY芯片的速度比。采用外部DM9000完全是无奈之举,谁让2440,4412这些芯片内部没有以太网外设呢,现在又想用有线网络,没有办法只能找个DM9000的方案。从这里也可以看出三星的2440、4412这些芯片设计之初就不是给工业产品用的,他们是给消费类电子使用的,比如手机、平板等,手机或平板要上网,可以通过WIFI或者4G,我是没有见过哪个手机或者平板上网是要接根网线的。正点原子的I.MX6U-ALPHA开发板也可以通过WIFI或者4G上网,这个是后话了。

I.MX6UL/ULL有两个网络接口ENET1和ENET2,正点原子的I.MX6U-ALPHA开发板提供了这两个网络接口,其ENET1和ENET2都使用LAN8720A作为PHY芯片。NXP官方的I.MX6ULL EVK开发板使用KSZ8081这颗PHY芯片, LAN8720A相比KSZ8081具有体积小、外围器件少、价格便宜等优点。直接使用KSZ8081固然可以,但是我们在实际的产品中不一定会使用KSZ8081,有时候为了降低成本会选择其他的PHY芯片,这个时候就有个问题:换了PHY 芯片以后网络驱动怎么办?为此,正点原子的I.MX6U-ALPHA开发板将ENETI和ENET2的PHY换成了LAN8720A,这样就可以给大家讲解更换PHY芯片以后如何调整网络驱动,使网络工作正常。

I.MX6U-ALPHA开发板ENET1的网络原理图如图所示:

ENET1的网络PHY芯片为LAN8720A,通过RMII接口与I.MX6UL相连,正点原子I.MX6U-ALPHA开发板的ENETI引脚与NXP官方的I.MX6ULL EVK开发板基本一样,唯独复位引脚不同。从图可以看出,正点原子I.MX6U-ALPHA开发板的ENET1复位引脚ENETI_RST 接到了I.M6ULL的SNVS_TAMPER7这个引脚上。

LAN8720A内部是有寄存器的, I.MX6ULL会读取LAN8720内部寄存器来判断当前的物理链接状态、连接速度(10M还是100M)和双工状态(半双工还是全双工)。I.MX6ULL通过MDIO接口来读取PHY芯片的内部寄存器,MDIO接口有两个引脚,ENET_MDC和ENET_MDIO,ENET_MDC提供时钟,ENET_MDIO进行数据传输。一个 MDIO 接口可以管理 32个PHY 芯片,同一个MDIO接口下的这些PHY使用不同的器件地址来做区分,MIDO接口通过不同的器件地址即可访问到相应的PHY芯片。I.MX6U-ALPHA开发板ENET1上连接的LAN8720A器件地址为0X0,所示我们要修改ENET1网络驱动的话重点就三点:

1.ENETI复位引脚初始化。

2.LAN8720A的器件ID。

3.LAN8720 驱动。

再来看一下ENET2的原理图,如图所示:

关于ENET2网络驱动的修改也注意一下三点:

1.ENET2 的复位引脚,从图可以看出,ENET2的复位引脚ENET2_RST接到了I.MX6ULL的SNVS_TAMPER8上。

2.ENET2所使用的PHY芯片器件地址,从图可以看出, PHY器件地址为0X1。

3.LAN8720驱动, ENETI和ENET2都使用的LAN8720,所以驱动肯定是一样的。

网络PHY地址修改

首先修改uboot中的ENETI和 ENET2的PHY地址和驱动,打开mx6ull_alientek_emmc.h这个文件,找到如下代码:

第331行的宏CONFIG-FEC-ENET_DEV用于选择使用哪个网口,默认为1,也就是选择ENET2。第335行为ENET1的PHY地址,默认是0X2,第339行为ENET2的PHY地址,默认为0x1。根据前面的分析可知,正点原子的I.MX6U-ALPHA开发板ENET1的PHY地址为OXO, ENET2的PHY地址为0X1,所以需要将第335行的宏CONFIG_FEC MXC_PHYADDR改为0x0。

第345行定了一个宏CONFIG_PHY_MICREL,此宏用于使能uboot中Micrel公司的PHY驱动, KSZ8081这颗PHY芯片就是Micrel公司生产的,不过Micrel已经被Microchip收购了。如果要使用 LAN8720A,那么就得将CONFIG_PHY_MICREL改为CONFIG_PHY_SMSC,也就是使能 uboot中的SMSC公司中的PHY驱动,因为LAN8720A就是SMSC公司生产的。所以示例代码有三处要修改:

1.修改 ENET1 网络 PHY 的地址。

2.修改ENET2网络PHY 的地址。

3.使能SMSC公司的PHY驱动。

修改后的网络PHY地址参数如下所示:

删除uboot中74LV595的驱动代码

uboot中网络PHY芯片地址修改完成以后就是网络复位引脚的驱动修改了,打开mx6ull_alientek_emmc.c,找到如下代码:

示例代码33.2.7.3中以IOX开头的宏定义是74LV595的相关GPIO,因为NXP官方I.MX6ULL EVK开发板使用74LV595来扩展1O,两个网络的复位引脚就是由74LV595来控制的。正点原子的1.MX6U-ALPHA开发板并没有使用74LV595,因此我们将示例代码33.2.7.3中的代码删除掉,替换为如下所示代码:

ENET1的复位引脚连接到SNVS-TAMPER7上,对应GPIO5_IO07, ENET2的复位引脚连接到 SNVS_TAMPER8上,对应GPIO5_IO08。

继续在mx6ull_alientek_emmc.c中找到如下代码:

同理,示例代码33.2.7.5是74LV595的IO配置参数结构体,将其删除掉。继续mx6ull_alientek_emmc.c中找到函数iox74lv_init,如下所示:

iox74lv_init函数是74LV595的初始化函数, iox74lv_set 函数用于控制74LV595的io输出电平,将这两个函数全部删除掉!在mx6ull_alientek_emmc.c中找到board_init函数,此函数是板子初始化函数,会被board_init_r调用,board_init函数内容如下:

Board_init会调用imx_iomux_v3_setup_multiple_pads和iox74lv_init这两个函数来初始化741v595的GPIO,将这两行删除掉。至此, mx6ull_alientek_emmc.c中关于74LV595芯片的驱动代码都删除掉了,接下来就是添加I.MX6U-ALPHA开发板两个网络复位引脚了。

添加I.MX6U-ALPHA开发板网络复位引脚驱动

在mx6ull_alientek_emmc.c中找到如下所示代码:

结构体数组fec1_pads和fec2_pads是ENET1和ENET2这两个网口的IO配置参数,在这两个数组中添加两个网口的复位IO配置参数,完成以后如下所示:

示例代码33.2.7.9中,第651行和667行分别是ENETI和ENET2的复位1O配置参数。继续在文件mx6ull_alientek_emmc.c中找到函数setup_iomux_fec,此函数默认代码如下:

函数setup_iomux_fec就是根据fecl_pads和fec2_pads这两个网络IO配置数组来初始化I.MX6ULL的网络IO。我们需要在其中添加网络复位IO的初始化代码,并且复位一下PHY芯片,修改后的setup_iomux_fec函数如下:

示例代码33.2.7.11中第676行~679行和第685行~688行分别对应ENET1和ENET2的复位IO初始化,将这两个IO设置为输出并且硬件复位一下LAN8720A,这个硬件复位很重要!否则可能导致uboot无法识别LAN8720A。

修改drivers/net/phy/phy.c 文件中的函数genphy_update_link

大功基本上告成,还差最后一步, uboot中的LAN8720A驱动有点问题,打开文件drivers/net/phy/phy.c,找到函数genphy_update_link,这是个通用PHY驱动函数,此函数用于更新PHY的连接状态和速度。使用LAN8720A的时候需要在此函数中添加一些代码,修改后的函数genphy_update_link如下所示:

225行~237行就是新添加的代码,为条件编译代码段,只有使用SMSC公司的PHY这段代码才会执行(目前只测试了LAN8720A, SMSC 公司其他的芯片还未测试)。第229行读取LAN8720A的BMCR寄存器(寄存器地址为0),此寄存器为LAN8720A的配置寄存器,这里先读取此寄存器的默认值并保存起来。230行向寄存器BMCR寄存器写入BMCR-RESET(值为0X8000),因为BMCR的bit15是软件复位控制位,因此230行就是软件复位LAN8720A,复位完成以后此位会自动清零。第 231~233 行等待 LAN8720A 软件复位完成,也就是判断 BMCR的bit15位是否为1,为1的话表示还没有复位完成。第234行重新向BMCR寄存器写入以前的值,也就是229行读出的那个值。

至此网络的复位引脚驱动修改完成,重新编译uboot,然后将u-boot.bin烧写到SD卡中并启动,uboot启动信息如图所示:

从图中可以看到"Net: FEC1”这一行,提示当前使用的FEC1这个网口,也就是ENET2。在uboot中使用网络之前要先设置几个环境变量,命令如下:

设置好环境变量以后就可以在uboot中使用网络了,用网线将I.MX6U-ALPHA上的ENET2与电脑或者路由器连接起来,保证开发板和电脑在同一个网段内,通过ping命令来测试一下网络连接,命令如下:

从图可以看出,有"host 192.168.1.250 is alive"这句,说明ping主机成功,说明ENET2网络工作正常。再来测试一下ENET1的网络是否正常工作,打开mx6ull_alientek_emmc.h,将CONFIG_FEC_ENET_DEV改为0,然后重新编译一下uboot并烧写到SD卡中重启。重启开发板,uboot输出信息如图所示:

从图可以出,有"Net: FEC0”这一行,说明当前使用的FECO这个网卡,也就是ENET1,同样的ping一下主机,结果如图所示:

从图可以看出,ping主机也成功,说明ENET1网络也工作正常,至此,I.MX6U-ALPHA开发板的两个网络都工作正常了,建议大家将ENET2设置为uboot的默认网卡!也就是将宏CONFIG_ FEC_ENET_DEV设置为1。

其他需要修改的地方

在uboot启动信息中会有"Board: MX6ULL 14x14 EVK”这一句,也就是说板子名字为“MX6ULL 14x14 EVK”,要将其改为我们所使用的板子名字,比如“MX6ULL_ALIENTEKEMMC”或者“MX6ULL ALIENTEK NAND”。打开文件mx6ull_alientek_emmc.c,找到函数checkboard,将其改为如下所示内容:

修改完成以后重新编译uboot并烧写到SD卡中验证, uboot启动信息如图所示:

从图可以看出, Board变成了"MX6ULLALIENTEK EMMC"。至此uboot的驱动部分就修改完成了, uboot移植也完成了, uboot的最终目的就是启动Linux内核,所以需要通过启动 Linux 内核来判断uboot移植是否成功。在启动Linux内核之前我们先来学习两个重要的环境变量 bootemd和bootargs。

bootemd和bootargs环境变量

uboot中有两个非常重要的环境变量bootemd和bootargs,接下来看一下这两个环境变量。量bootemd和bootagrs是采用类似shell脚本语言编写的,里面有很多的变量引用,这些变量其实都是环境变量,有很多是NXP 自己定义的。文件mx6ull_alientek_emmc.h中的宏CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS保存着这些环境变量的默认值,内容如下:

宏CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS是个条件编译语句,使用NAND和EMMC的时候宏 CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS的值是不同的。

环境变量bootemd

bootemd保存着uboot 默认命令,uboot倒计时结束以后就会执行bootemd中的命令。这些命令一般都是用来启动Linux内核的,比如读取EMMC或者NAND Flash中的Linux内核镜像文件和设备树文件到DRAM中,然后启动Linux内核。可以在uboot启动以后进入命令行设置bootcmd环境变量的值。如果EMMC或者NAND中没有保存bootemd的值,那么 uboot就会使用默认的值,板子第一次运行uboot的时候都会使用默认值来设置bootemd 环境变量。打开文件include/env_default.h,在此文件中有如下所示内容:

第13-23行,这段代码是个条件编译,由于没有定义DEFAULT_ENV_INSTANCE_EMBEDDED和CONFIG_SYS_REDUNDAND_ENVIRONMENT,因此uchar default_environment[]数组保存环境变量。

在示例代码33.3.1.1中指定了很多环境变量的默认值,比如bootemd的默认值就是CONFIG-BOOTCOMMAND, bootargs的默认值就是CONFIG-BOOTARGS。我们可以在mx6ull_alientek_emmc.h 文件中通过设置宏CONFIG_BOOTCOMMAND来设置bootemd 的默认值, NXP官方设置的CONFIG_BOOTCOMMAND值如下:

看起来很复杂的样子!因为uboot使用了类似shell脚本语言的方式来编写的,我们一行一行来分析。

第205行,run findfdt;使用的是uboot的run命令来运行findfdt,findfdt是NXP自行添加的环境变量。findfdt是用来查找开发板对应的设备树文件(.dtb)。IMX6ULLEVK的设备树文件为imx6ull-14x14-evk.dtb, findfdt内容如下:

findfdt里面用到的变量有fdt_file, board_name, board_rev,这三个变量内容如下:

findfdt做的事情就是判断, fdt_file是否为undefined,如果fdt_file为undefined的话那就要根据板子信息得出所需的.dtb文件名。此时fdt_file为undefined,所以根据board_name和boardrev来判断实际所需的.dtb文件,如果board_name为EVK并且 board_rev=9x9的话fdt_file就为 imx6ull-9x9-evk.dtb。如果 board_name 为 EVK 并且 board_rev=14x14 的话 fdt_file 就设置为imx6ull-14x14-evk.dtb。因此IMX6ULL EVK板子的设备树文件就是imx6ull-14x14-evk.dtb,因此run findfdt的结果就是设置 fdt_file为 imx6ull-14x14-evk.dtb.

第206行, mmc dev ${mmcdev)用于切换mmc设备, mmedev为1,因此这行代码就是: mmcdev 1,也就是切换到EMMC上。

第207行,先执行 mme dev ${mmedev)切换到EMMC上,然后使用命令mmc rescan扫描看有没有SD卡或者EMMC存在,如果没有的话就直接跳到216行,执行run netboot,netboot也是一个自定义的环境变量,这个变量是从网络启动Linux的。如果mme设备存在的话就从mmc设备启动。

第208行,运行 loadbootscript环境变量,此环境变量内容如下:

其中 mmedev=1, mmepart=1, loadaddr=0x80800000, script= boot.scr,因此展开以后就是:

loadbootscript就是从mmel的分区1中读取文件boot.src到DRAM的0X80800000处。但是mmc1的分区1中没有boot.src这个文件,可以使用命令"Is mme 1:1"查看一下mmc1分区1中的所有文件,看看有没有boot.sre这个文件。

第209行,如果加载boot.src文件成功的话就运行bootscript环境变量, bootscript的内容如下:

因为boot.sre文件不存在,所以bootscript也就不会运行。

第211行,如果loadbootscript没有找到boot.src的话就运行环境变量loadimage,环境变量loadimage内容如下:

其中mmedev=1, mmepart=1, loadaddr=0x80800000, image=zImage,展开以后就是:

可以看出loadimage就是从mmc1的分区中读取zImage到内存的0X80800000处,而mmcl的分区1中存在zImage。

第212行,加载linux镜像文件zImage成功以后就运行环境变量mmeboot,否则的话运行netboot环境变量。mmcboot环境变量如下:

第154行,输出信息"Booting from mmc."。

第155行,运行环境变量mmcargs, mmcargs用来设置bootargs,后面分析bootargs的时候在学习。

第156行,判断boot_fdt是否为yes或try,根据uboot输出的环境变量信息可知boot_fdt-try。因此会执行157行的语句。

第157行,运行环境变量loadfdt,环境变量loadfdt定义如下:

展开以后就是:

因此loadfdt的作用就是从mmc1的分区1中读取imx6ull-14x14-evk.dtb文件并放到 0x83000000处。

第158行,如果读取.dtb文件成功的话那就调用命令bootz启动linux,调用方法如下:

展开就是:

至此Linux内核启动,如此复杂的设置就是为了从EMMC中读取zImage镜像文件和设备树文件。经过分析,浓缩出来的仅仅是4行精华:

NXP官方将CONFIG_BOOTCOMMAND写的这么复杂只有一个目的:为了兼容多个板子,所以写了个很复杂的脚本。当我们明确知道我们所使用的板子的时候就可以大幅简化宏CONFIG_BOOTCOMMAN的设置,比如我们要从EMMC启动,那么宏CONFIG_BOOTCOMMAND就可简化为:

或者可以直接在uboot中设置bootemd的值,这个值就是保存到EMMC中的,命令如下:

环境变量bootargs

bootargs保存着uboot传递给Linux内核的参数,bootargs环境变量是由mmcargs设置的,mmcargs 环境变量如下:

其中console=ttymxc0, baudrate=115200, mmcroot=/dev/mmeblklp2 rootwait rw,因此将mmcargs 展开以后就是:

可以看出环境变量mmcargs就是设置bootargs的值为"console= ttymxc0,115200 root=/dev/mmeblk1p2 rootwait rw”,bootargs就是设置了很多的参数的值,这些参数Linux 内核会使用到,常用的参数有:

Console

console用来设置linux终端(或者叫控制台),也就是通过什么设备来和Linux进行交互,是串口还是 LCD 屏幕?如果是串口的话应该是串口几等等。一般设置串口作为Linux终端,这样我们就可以在电脑上通过SecureCRT来和linux交互了。这里设置console为ttymxc0,因为linux启动以后I.MX6ULL的串口1在linux下的设备文件就是/dev/ttymxc0,在Linux下,一切皆文件。.ttymxc0后面有个",115200",这是设置串口的波特率, console=ttymxc0,115200综合起来就是设置ttymxc0 (也就是串口1)作为Linux的终端,并且串口波特率设置为115200.

Root

root用来设置根文件系统的位置,root=/dev/mmcblklp2用于指明根文件系统存放在mmcblk1设备的分区2中。EMMC版本的核心板启动linux以后会存在

/dev/mmcblk0、/dev/mmeblk1、/dev/mmeblkOp1、/dev/mmcblk0p2、/dev/mmcblklp1和/dev/mmcblklp2 这样的文件,其中/dev/mmcblkx(x=0-n)表示mmc设备，而/dev/mmcblkxpy(x=0-n,y=1~n)表示mmc设备x的分区y。在1MX6U-ALPHA开发板中/dev/mmcblk1表示EMMC,而/dev/mmcblklp2表示EMMC的分区2。

root后面有“rootwaitrw”,rootwait表示等待mmc设备初始化完成以后再挂载,否则的话mmc设备还没初始化完成就挂载根文件系统会出错的。rw表示根文件系统是可以读写的,不加rw的话可能无法在根文件系统中进行写操作,只能进行读操作。

Rootfstype

此选项一般配置root一起使用, rootfstype用于指定根文件系统类型,如果根文件系统为ext格式的话此选项无所谓。如果根文件系统是yaffs、 jffs或ubifs的话就需要设置此选项,指定根文件系统的类型。bootargs常设置的选项就这三个,后面遇到其他选项的话再讲解。

从EMMC启动Linux系统

从EMMC启动也就是将编译出来的Linux镜像文件zImage和设备树文件保存在EMMC中, uboot从EMMC中读取这两个文件并启动,这个是我们产品最终的启动方式。但是我们目前还没有讲解如何移植linux和设备树文件,以及如何将z1mage和设备树文件保存到EMMC中。不过大家拿到手的1.MX6U-ALPHA开发板(EMMC版本)已经将zImage文件和设备树文件烧写到了EMMC中,所以我们可以直接读取来测试。先检查一下EMMC的分区1中有没有zImage 文件和设备树文件,输入命令"Is mmc 1:1”,结果如图所示:

从图中可以看出,此时EMMC分区1中存在zimage和imx6ull-alientek-emmc.dtb这两个文件,所以我们可以测试新移植的uboot能不能启动linux内核。设置bootargs和bootemd这两个环境变量,设置如下:

设置好以后直接输入boot,或者run bootemd即可启动Linux内核,如果Linux内核启动成功的话就会输出如图所示的启动信息:

从网络启动Linux系统

从网络启动linux系统的唯一目的就是为了调试!不管是为了调试linux系统还是linux下的驱动。每次修改linux系统文件或者linux下的某个驱动以后都要将其烧写到EMMC中去测试,这样太麻烦了。我们可以设置linux从网络启动,也就是将linux镜像文件和根文件系统都放到Ubuntu下某个指定的文件夹中,这样每次重新编译linux内核或者某个linux驱动以后只需要使用cp命令将其拷贝到这个指定的文件夹中即可,这样就不用需要频繁的烧写EMMC,这样就加快了开发速度。我们可以通过nfs或者tftp从Ubuntu中下载zImage和设备树文件,根文件系统的话也可以通过 nfs挂载这里我们使用tftp从Ubuntu中下载zImage和设备树文件,前提是要将zImage和设备树文件放到Ubuntu下的tftp目录中。