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I.MX6Q(TQIMX6Q/TQE9)學習筆記——U-Boot移植

其實Freescale的BSP移植文件已經將u-boot的移植步驟講述的非常詳細了,但為了以後方便查閱,還是按照自己的理解記錄在這裡。

獲取原始碼

根據前一篇文章搭建好LTIB環境後就可以非常方便的匯出u-boot原始碼了。切換到ltib目錄,並執行如下指令:

 ./ltib -m prep -p u-boot

該指令執行需要一些時間,指令執行完成後Freescale維護的u-boot-2009.8就會出現在rpm/BUILD目錄下。

新增單板

為TQIMX6Q開發板建立相應的單板目錄,可以參考sabresd相關的目錄進行,下面是具體的步驟。

Step1. 建立board目錄

建立board目錄需要以下幾步:

(1) 拷貝mx6q_sabresd目錄為mx6q_tqimx6q,作為TQIMX6Q的board目錄,指令如下:

cp -R board/freescale/mx6q_sabresd board/freescale/mx6q_tqimx6q

(2) 將該目錄下mx6q_sabresd.c改名為mx6q_tqimx6q.c,指令如下:

cp board/freescale/mx6q_sabresd.c board/freescale/mx6q_tqimx6q.c
(3) 修改下該目錄下的u-boot.lds檔案,將該檔案中的sabresd全部替換為tqimx6q。可以使用自己熟悉的文字編輯器完成該操作。

(4) 確認該目錄下的Makefile檔案。官方的Freescale的BSP移植手冊所講的,需要將Makefile中的sabresd替換為tqimx6q,但實際上Makefile使用的都是環境變數${board},所以不需要修改,如果您的Makefile有直接使用sabresd的話,需要替換為tqimx6q或者${board}。

至此,就完成了board目錄的建立。

Step2. 建立單板配置檔案

cp include/configs/mx6q_sabresd.h include/configs/mx6q_tqimx6q.h
Step3. 在u-boot根目錄下的Makefile檔案中新增配置項
mx6q_tqimx6q_config     : unconfig
        @$(MKCONFIG) $(@:_config=) arm arm_cortexa8 mx6q_tqimx6q freescale mx6
Step4. 編譯測試
export ARCH=arm
export CROSS_COMPILE=/opt/freescale/usr/local/gcc-4.6.2-glibc-2.13-linaro-multilib-2011.12/fsl-linaro-toolchain/bin/arm-none-linux-gnueabi-
make mx6q_tqimx6q_config
make -j8

如果以上步驟沒有出錯的話,此處應該是可以編譯通過的。

修改記憶體引數

不同的開發板的記憶體引數不同,為了適應這塊開發板,需要需改board/freescale/flash-header.S中的DCD引數。要理解這些資料的含義,需要閱讀I.MX6Q和記憶體晶片的使用者手冊,這裡就不一一解釋了,具體的修改如下:

... ...
#else  /* i.MX6Q */
dcd_hdr:          .word 0x40a002D2 /* Tag=0xD2, Len=83*8 + 4 + 4, Ver=0x40 */
write_dcd_cmd:    .word 0x049c02CC /* Tag=0xCC, Len=83*8 + 4, Param=0x04 */

/* DCD */


MXC_DCD_ITEM(1, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x798, 0x000C0000)
MXC_DCD_ITEM(2, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x758, 0x00000000)

MXC_DCD_ITEM(3, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x588, 0x00000030)
MXC_DCD_ITEM(4, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x594, 0x00000030)

MXC_DCD_ITEM(5, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x56c, 0x00000030)
MXC_DCD_ITEM(6, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x578, 0x00000030)
MXC_DCD_ITEM(7, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x74c, 0x00000030)

MXC_DCD_ITEM(8, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x57c, 0x00000030)

MXC_DCD_ITEM(9, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x58c, 0x00000000)
MXC_DCD_ITEM(10, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x59c, 0x00000030)
MXC_DCD_ITEM(11, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x5a0, 0x00000030)
MXC_DCD_ITEM(12, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x78c, 0x00000030)

MXC_DCD_ITEM(13, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x750, 0x00020000)

MXC_DCD_ITEM(14, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x5a8, 0x00000018) /* 00000030 */
MXC_DCD_ITEM(15, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x5b0, 0x00000018) /* 00000030 */
MXC_DCD_ITEM(16, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x524, 0x00000018) /* 00000030 */
MXC_DCD_ITEM(17, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x51c, 0x00000018) /* 00000030 */
MXC_DCD_ITEM(18, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x518, 0x00000018) /* 00000030 */
MXC_DCD_ITEM(19, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x50c, 0x00000018) /* 00000030 */
MXC_DCD_ITEM(20, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x5b8, 0x00000018) /* 00000030 */
MXC_DCD_ITEM(21, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x5c0, 0x00000018) /* 00000030 */

MXC_DCD_ITEM(22, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x774, 0x00020000)

MXC_DCD_ITEM(23, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x784, 0x00000018) /* 00000030 */
MXC_DCD_ITEM(24, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x788, 0x00000018) /* 00000030 */
MXC_DCD_ITEM(25, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x794, 0x00000018) /* 00000030 */
MXC_DCD_ITEM(26, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x79c, 0x00000018) /* 00000030 */
MXC_DCD_ITEM(27, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x7a0, 0x00000018) /* 00000030 */
MXC_DCD_ITEM(28, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x7a4, 0x00000018) /* 00000030 */
MXC_DCD_ITEM(29, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x7a8, 0x00000018) /* 00000030 */
MXC_DCD_ITEM(30, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x748, 0x00000018) /* 00000030 */

MXC_DCD_ITEM(31, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x5ac, 0x00000018) /* 00000030 */
MXC_DCD_ITEM(32, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x5b4, 0x00000018) /* 00000030 */
MXC_DCD_ITEM(33, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x528, 0x00000018) /* 00000030 */
MXC_DCD_ITEM(34, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x520, 0x00000018) /* 00000030 */
MXC_DCD_ITEM(35, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x514, 0x00000018) /* 00000030 */
MXC_DCD_ITEM(36, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x510, 0x00000018) /* 00000030 */
MXC_DCD_ITEM(37, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x5bc, 0x00000018) /* 00000030 */
MXC_DCD_ITEM(38, IOMUXC_BASE_ADDR + 0x5c4, 0x00000018) /* 00000030 */

MXC_DCD_ITEM(39, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x800, 0xA1390003) 

MXC_DCD_ITEM(40, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x80c, 0x001F001F)
MXC_DCD_ITEM(41, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x810, 0x001F001F)
MXC_DCD_ITEM(42, MMDC_P1_BASE_ADDR + 0x80c, 0x001F001F)
MXC_DCD_ITEM(43, MMDC_P1_BASE_ADDR + 0x810, 0x001F001F)

MXC_DCD_ITEM(44, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x83c, 0x4333033F)
MXC_DCD_ITEM(45, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x840, 0x032C031D)
MXC_DCD_ITEM(46, MMDC_P1_BASE_ADDR + 0x83c, 0x43200332)
MXC_DCD_ITEM(47, MMDC_P1_BASE_ADDR + 0x840, 0x031A026A)
MXC_DCD_ITEM(48, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x848, 0x4D464746)
MXC_DCD_ITEM(49, MMDC_P1_BASE_ADDR + 0x848, 0x47453F4D)
MXC_DCD_ITEM(50, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x850, 0x3E434440)
MXC_DCD_ITEM(51, MMDC_P1_BASE_ADDR + 0x850, 0x47384839)

MXC_DCD_ITEM(52, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x81c, 0x33333333)
MXC_DCD_ITEM(53, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x820, 0x33333333)
MXC_DCD_ITEM(54, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x824, 0x33333333)
MXC_DCD_ITEM(55, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x828, 0x33333333)
MXC_DCD_ITEM(56, MMDC_P1_BASE_ADDR + 0x81c, 0x33333333)
MXC_DCD_ITEM(57, MMDC_P1_BASE_ADDR + 0x820, 0x33333333)
MXC_DCD_ITEM(58, MMDC_P1_BASE_ADDR + 0x824, 0x33333333)
MXC_DCD_ITEM(59, MMDC_P1_BASE_ADDR + 0x828, 0x33333333)

MXC_DCD_ITEM(60, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x8b8, 0x00000800)
MXC_DCD_ITEM(61, MMDC_P1_BASE_ADDR + 0x8b8, 0x00000800)

MXC_DCD_ITEM(62, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x004, 0x00020036)
MXC_DCD_ITEM(63, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x008, 0x09444040)
MXC_DCD_ITEM(64, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x00c, 0x8A8F7955) /* 555A7975 */
MXC_DCD_ITEM(65, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x010, 0xFF328F64) /* FF328F64 */
MXC_DCD_ITEM(66, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x014, 0x01FF00DB)
MXC_DCD_ITEM(67, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x018, 0x00001740)

MXC_DCD_ITEM(68, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x01c, 0x00008000)
MXC_DCD_ITEM(69, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x02c, 0x000026D2)
MXC_DCD_ITEM(70, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x030, 0x008F1023) /* 005A1023 */
MXC_DCD_ITEM(71, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x040, 0x00000047) /* 00000027 */

MXC_DCD_ITEM(72, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x000, 0x841A0000) /* 831A0000 */

MXC_DCD_ITEM(73, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x01c, 0x04088032)
MXC_DCD_ITEM(74, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x01c, 0x00008033)
MXC_DCD_ITEM(75, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x01c, 0x00048031)
MXC_DCD_ITEM(76, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x01c, 0x09408030)
MXC_DCD_ITEM(77, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x01c, 0x04008040)

MXC_DCD_ITEM(78, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x020, 0x00005800)

MXC_DCD_ITEM(79, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x818, 0x00011117)
MXC_DCD_ITEM(80, MMDC_P1_BASE_ADDR + 0x818, 0x00011117)

MXC_DCD_ITEM(81, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x004, 0x00025576)
MXC_DCD_ITEM(82, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x404, 0x00011006)
MXC_DCD_ITEM(83, MMDC_P0_BASE_ADDR + 0x01c, 0x00000000)

#endif
... ...
修改串列埠管腳配置

檢視TQIMX6Q的原理圖可知,TQIMX6Q的UART1的TXD和RXD分別接到了MX6Q_PAD_SD3_DAT7__UART1_TXD和MX6Q_PAD_SD3_DAT6__UART1_RXD兩個管腳上,詳細如下圖:

故,需要修改board/freescale/mx6q_tqimx6q.c中的setup_uart函式,具體的修改如下:

static void setup_uart(void)
{
#if defined CONFIG_MX6Q
#if 0
        /* UART1 TXD */
        mxc_iomux_v3_setup_pad(MX6Q_PAD_CSI0_DAT10__UART1_TXD);

        /* UART1 RXD */
        mxc_iomux_v3_setup_pad(MX6Q_PAD_CSI0_DAT11__UART1_RXD);
#else
        /* UART1 TXD */
        mxc_iomux_v3_setup_pad(MX6Q_PAD_SD3_DAT7__UART1_TXD);
        //  /* UART1 RXD */
        mxc_iomux_v3_setup_pad(MX6Q_PAD_SD3_DAT6__UART1_RXD);
#endif
#elif defined CONFIG_MX6DL
        /* UART1 TXD */
        mxc_iomux_v3_setup_pad(MX6DL_PAD_CSI0_DAT10__UART1_TXD);

        /* UART1 RXD */
        mxc_iomux_v3_setup_pad(MX6DL_PAD_CSI0_DAT11__UART1_RXD);
#endif
}

串列埠引腳複用衝突

邏輯上講,按照上面的移植步驟修改之後u-boot就可以正常啟動了,但是,實際執行時發現u-boot的log執行到MMC初始化之後就沒有了,肯定MMC配置時某些引腳與UART的引腳衝突了。仔細檢視原理圖及IMX6Q晶片手冊可以發現UART1和UART2的TXD和RXD與usdhc3_pads的管腳是複用的,因此,MMC初始化時不能將UART相關的引腳初始化為MMC相關引腳,因此,需要修改board/freescale/mx6q_tqimx6q.c中usdhc3_pads內的引腳資訊,具體修改如下:
iomux_v3_cfg_t usdhc3_pads[] = {
        MX6Q_PAD_SD3_CLK__USDHC3_CLK,
        MX6Q_PAD_SD3_CMD__USDHC3_CMD,
        MX6Q_PAD_SD3_DAT0__USDHC3_DAT0,
        MX6Q_PAD_SD3_DAT1__USDHC3_DAT1,
        MX6Q_PAD_SD3_DAT2__USDHC3_DAT2,
        MX6Q_PAD_SD3_DAT3__USDHC3_DAT3,
        // MX6Q_PAD_SD3_DAT4__USDHC3_DAT4,
        // MX6Q_PAD_SD3_DAT5__USDHC3_DAT5,
        // MX6Q_PAD_SD3_DAT6__USDHC3_DAT6,
        // MX6Q_PAD_SD3_DAT7__USDHC3_DAT7,
};
實際上就是註釋掉DAT4~DAT7這四行,由於這塊開發板上沒有引出usdhc3,所以不會影響開發板的其它功能。

至此,uboot就可以正常進入終端了。

燒寫並執行

將SD卡通過讀卡器連線到ubuntu上,確定SD卡對應的裝置,本文實驗時sd卡識別後對應的裝置節點是/dev/sdb(如果不確定可以多拔插幾次來確定到底是哪個裝置)。值得注意的是正確的指定裝置節點是非常重要的,如果指定錯誤就會破壞掉相應裝置上的資料。本文以/dev/sdb為例,具體的裝置節點需要修改為自己的,具體的指令如下:

sudo dd if=u-boot.bin of=/dev/sdb bs=512 seek=2 skip=2
sync
這樣就將剛編譯好的u-boot.bin(位於uboot的根目錄下)燒寫到的SD。將燒寫有u-boot.bin的SD插到TQIMX6Q開發板,並根據TQIMX6Q的使用者手冊將撥碼開關撥到SD卡啟動(撥碼狀態1000),然後給開發板上電,就可以從串列埠上看到如下Log資訊:
U-Boot 2009.08-dirty ( 3��月 22 2015 - 00:53:32)

CPU: Freescale i.MX6 family TO1.2 at 792 MHz
Thermal sensor with ratio = 174
Temperature:   23 C, calibration data 0x54e4bb69
mx6q pll1: 792MHz
mx6q pll2: 528MHz
mx6q pll3: 480MHz
mx6q pll8: 50MHz
ipg clock     : 66000000Hz
ipg per clock : 66000000Hz
uart clock    : 80000000Hz
cspi clock    : 60000000Hz
ahb clock     : 132000000Hz
axi clock   : 264000000Hz
emi_slow clock: 132000000Hz
ddr clock     : 528000000Hz
usdhc1 clock  : 198000000Hz
usdhc2 clock  : 198000000Hz
usdhc3 clock  : 198000000Hz
usdhc4 clock  : 198000000Hz
nfc clock     : 24000000Hz
Board: i.MX6Q-SABRESD: unknown-board Board: 0x63012 [POR ]
Boot Device: SD
I2C:   ready
DRAM:   1 GB
MMC:   FSL_USDHC: 0,FSL_USDHC: 1,FSL_USDHC: 2,FSL_USDHC: 3
*** Warning - bad CRC or MMC, using default environment

In:    serial
Out:   serial
Err:   serial
Net:   got MAC address from IIM: 00:00:00:00:00:00
FEC0 [PRIME]
Hit any key to stop autoboot:  0 
MX6Q SABRESD U-Boot >
到這裡,u-boot的初步移植就算完成了,在接下來文章中,本人將嘗試使用移植好的u-boot來啟動核心,如果發現問題再來解決問題。

燒寫位置的解釋

剛開始移植u-boot的時候不確定u-boot.bin應該如何燒寫,雖然BSP的文件中介紹了上面的燒寫指令,但當時燒寫u-boot之後視窗上看不到任何輸出,完全不確定u-boot是不是燒寫正確,然後就仔細研究了下IMX6Q的晶片手冊和flash-header.S的程式碼,其實為什麼這樣燒寫是可以在手冊中找到依據的,u-boot程式碼也是按照手冊中講述的方式編寫的,下面稍作分析。

IMX6Q手冊的7.6節講述了Program Image相關的格式問題,其中,第471頁有如下表:


圖中標記的部分就是SD卡燒寫時為什麼要跳過開始的1Kbyte空間。而u-boot的flash-header.S的開頭有如下指令:

.section ".text.flasheader", "x"
	b	_start
	.org	CONFIG_FLASH_HEADER_OFFSET
也就是說,u-boot的第一條指令是b _start,然後接了條.org指令,該指令的英文解釋如下:
Following code is inserted at the start of the section plus new-lc .
也就是說,這條之後的程式碼會放到從當前段(.text.falshheader)開始偏移CONFIG_FLASH_HEADER_OFFSET的位置,並把當前指令之後到OFFSET之前的空間用0填充。而該巨集在include/configs/mx6q_tqimx6q.h中定義為0x400,且flash-header會被連結到u-boot.bin的最開頭部分(u-boot.lds),所以,Image Vector Table實際上就放到了u-boot.bin開頭偏移1Kbyte的位置,跟IMX6Q手冊上一致的。理解了這些,就可以理解為什麼使用上面的燒寫指令了。另外,這個u-boot程式碼也是可以從開頭執行的,但是從開頭執行的話會直接跳轉到_start,而不會根據Image Vector Table中的DCD配置IMX6Q的各模組。

除錯方法
說起除錯,最方便的方法恐怕就是使用模擬器了,但是模擬器的價格一般都比較貴,因此,更實用的除錯手段是列印log。但是,有些情況下使用串列埠列印Log的方式也不好用,就如本文遇到的,這種情況下,可以使用開發板上的Led燈來確定u-boot執行到了什麼位置。我在除錯的時候就使用了這種方式,下面是我根據TQIMX6Q開發板的原理圖編寫了Led閃動程式:

void leds_pika()
{
        struct gpio_control *gpio = (struct gpio_control *)(0x020a4000);
        gpio->gdir |= (1 << 21) | (1 << 22) | (1 << 23);
        gpio->imr &= ~((1 << 21) | (1 << 22) | (1 << 23));

        unsigned long *mux21 = (unsigned long *)0x020E00A4;
        unsigned long *mux22 = (unsigned long *)0x020E00A8;
        unsigned long *mux23 = (unsigned long *)0x020E00Ac;

        *mux21 = 0x5;
        *mux22 = 0x5;
        *mux23 = 0x5;


        volatile int i = 0, j = 0, k = 0;
        for (i = 0; i != 20; ++ i) {
                for (j = 0; j != 0xFFFF; ++j) {
                        gpio->dr &= ~((1<<21)|(1<<22)|(1<<23));
                }
                for (j = 0; j != 0xFFFF; ++j) {
                        gpio->dr |= (1<<21)|(1<<22)|(1<<23);
                }
        }
}
檢視下TQIMX6Q的原理圖和IMX6Q晶片手冊中IMUXC和GPIO相關的內容就可以寫出如上函式,我將這個函式寫在了lib_arm/board.c檔案中,用來確定u-boot執行到了start_armboot中的哪個位置,還是很實用的,這裡分享給大家。

至此,就完成了u-boot在TQIMX6Q上的移植,在這塊開發板上移植好之後我再在TQE9上移植一遍。如有問題,歡迎留言討論,有時間的話我會盡力回答的。

本文作者:girlkoo