BootLoader(u-boot)移植

实验原理

概念

简单地说，Bootloader就是在操作系统内核运行之前运行的一段程序，它类似于PC机中的BIOS程序。通过这段程序，可以完成硬件设备的初始化，并建立内存空间的映射图的功能，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，为最终调用系统内核做好准备。
通常，Bootloader是严重地依赖于硬件实现的，特别是在嵌入式中。因此，在嵌入式世界里建立一个通用的Bootloader几乎是不可能的。尽管如此，仍然可以对Bootloader归纳出一些通用的概念来指导用户特定的Bootloader设计与实现。

1 Bootloader所支持的CPU和嵌入式开发板
每种不同的CPU体系结构都有不同的Bootloader。有些Bootloader也支持多种体系结构的CPU，如后面要介绍的U-Boot就同时支持ARM体系结构和MIPS体系结构。除了依赖于CPU的体系结构外，Bootloader实际上也依赖于具体的嵌入式板级设备的配置。
2 Bootloader的安装媒介
系统加电或复位后，所有的CPU通常都从某个由CPU制造商预先安排的地址上取指令。而基于CPU构建的嵌入式系统通常都有某种类型的固态存储设备（比如ROM、EEPROM或FLASH等）被映射到这个预先安排的地址上。因此在系统加电后，CPU将首先执行Bootloader程序。
3 多阶段启动
Bootloader的启动过程分为单阶段和多阶段两种。通常多阶段的Bootloader能提供更为复杂的功能，以及更好的可移植性。
4 Bootloader的操作模式
大多数Bootloader都包含两种不同的操作模式：“启动加载”模式和“下载”模式，这种区别仅对于开发人员才有意义。

• 启动加载模式：
  

这种模式也称为“自主”模式。也就是Bootloader从目标机上的某个固态存储设备上将操作系统加载到RAM中运行，整个过程并没有用户的介入。这种模式是嵌入式产品发布时的通用模式。

• 下载模式：
  

在这种模式下，目标机上的Bootloader将通过串口连接或网络连接等通信手段从主机（Host）下载文件，比如：下载内核映像和根文件系统映像等。从主机下载的文件通常首先被Bootloader保存到目标机的RAM中，然后再被Bootloader写到目标机上的FLASH类固态存储设备中。Bootloader的这种模系统是在更新时使用。工作于这种模式下的Bootloader通常都会向它的终端用户提供一个简单的命令行接口。

5 交互方式
Bootloader与主机之间进行文件传输所用的通信设备及协议，最常见的情况就是，目标机上的Bootloader通过串口与主机之间进行文件传输，传输协议通常是xmodem/ ymodem/zmodem协议中的一种。但是，串口传输的速度是有限的，因此通过以太网连接并借助TFTP协议来下载文件是个更好的选择。

BootLoader启动流程

Bootloader的启动流程一般分为两个阶段：stage1和stage2，下面分别对这两个阶段进行讲解：
1 Bootloader的stage1

在stage1中Bootloader主要完成以下工作

• 基本的硬件初始化，包括屏蔽所有的中断、设置CPU的速度和时钟频率、RAM初始化、初始化LED、关闭CPU内部指令和数据cache灯。
• 为加载stage2准备RAM空间，通常为了获得更快的执行速度，通常把stage2加载到RAM空间中来执行，因此必须为加载Bootloader的stage2准备好一段可用的RAM空间范围。
• 拷贝stage2到RAM中，在这里要确定两点：①stage2的可执行映像在固态存储设备的存放起始地址和终止地址；②RAM空间的起始地址。
• 设置堆栈指针sp，这是为执行stage2的C语言代码做好准备。

2 Bootloader的stage2

在stage2中Bootloader主要完成以下工作

• 用汇编语言跳转到main入口函数
  

由于stage2的代码通常用C语言来实现，目的是实现更复杂的功能和取得更好的代码可读性和可移植性。但是与普通C语言应用程序不同的是，在编译和链接Bootloader这样的程序时，不能使用glibc库中的任何支持函数。

• 初始化本阶段要使用到的硬件设备，包括初始化串口、初始化计时器等。在初始化这些设备之前、可以输出一些打印信息。
• 检测系统的内存映射，所谓内存映射就是指在整个4GB物理地址空间中有指出哪些地址范围被分配用来寻址系统的RAM单元。
• 加载内核映像和根文件系统映像，这里包括规划内存占用的布局和从Flash上拷贝数据。
• 设置内核的启动参数。

BootLoader种类

嵌入式系统世界已经有各种各样的Bootloader，种类划分也有多种方式。除了按照处理器体系结构不同划分以外，还有功能复杂程度的不同。
首先区分一下“Bootloader”和“Monitor”的概念。严格来说，“Bootloader”只是引导设备并且执行主程序的固件；而“Monitor”还提供了更多的命令行接口，可以进行调试、读写内存、烧写Flash、配置环境变量等。“Monitor”在嵌入式系统开发过程中可以提供很好的调试功能，开发完成以后，就完全设置成了一个“Bootloader”。所以，习惯上大家把它们统称为Bootloader。

下表列出了Linux的开放源码引导程序及其支持的体系结构。表中给出了X86、ARM、PowerPC体系结构的常用引导程序，并且注明了每一种引导程序是不是“Monitor”。

Bootloader	Monitor	描 述	X86	ARM	PowerPC
LILO	否	Linux磁盘引导程序	是	否	否
GRUB	否	GNU的LILO替代程序	是	否	否
Loadlin	否	从DOS引导Linux	是	否	否
ROLO	否	从ROM引导Linux而不需要BIOS	是	否	否
Etherboot	否	通过以太网卡启动Linux系统的固件	是	否	否
LinuxBIOS	否	完全替代BUIS的Linux引导程序	是	否	否
BLOB	否	LART等硬件平台的引导程序	否	是	否
U-Boot	是	通用引导程序	是	是	是
RedBoot	是	基于eCos的引导程序	是	是	是

对于每种体系结构，都有一系列开放源码Bootloader可以选用。

1. X86

X86的工作站和服务器上一般使用LILO和GRUB。LILO是Linux发行版主流的Bootloader。不过Redhat Linux发行版已经使用了GRUB，GRUB比LILO有更友好的显示接口，使用配置也更加灵活方便。
在某些X86嵌入式单板机或者特殊设备上，会采用其他的Bootloader，如ROLO。这些Bootloader可以取代BIOS的功能，能够从Flash中直接引导Linux启动。现在ROLO支持的开发板已经并入U-Boot，所以U-Boot也可以支持X86平台。


2. ARM

ARM处理器的芯片商很多，所以每种芯片的开发板都有自己的Bootloader。结果ARM Bootloader也变得多种多样。最早有为ARM720处理器的开发板的固件，又有了armboot，StrongARM平台的BLOB，还有S3C2410处理器开发板上的vivi等。现在armboot已经并入了U-Boot，所以U-Boot也支持ARM/XSCALE平台。U-Boot已经成为ARM平台事实上的标准Bootloader。


3. PowerPC

PowerPC平台的处理器有标准的Bootloader，就是PPCBOOT。PPCBOOT在合并armboot等之后，创建了U-Boot，成为各种体系结构开发板的通用引导程序。U-Boot仍然是PowerPC平台的主要Bootloader。


4. MIPS

MIPS公司开发的YAMON是标准的Bootloader，也有许多MIPS芯片商为自己的开发板写了Bootloader。现在，U-Boot也已经支持MIPS平台。

5. SH

SH平台的标准Bootloader是sh-boot。RedBoot在这种平台上也很好用。

6. M68K

M68K平台没有标准的Bootloader。RedBoot能够支持M68K系列的系统。
值得说明的是RedBoot，它几乎能够支持所有的体系结构，包括MIPS、SH、M68K等。RedBoot是以eCos为基础，采用GPL许可的开源软件工程。现在由core eCos的开发人员维护，源码下载网站是http://www.ecoscentric.com/snapshots。RedBoot的文档也相当完善，有详细的使用手册《RedBoot User’s Guide》。

U-Boot概述

U-Boot（UniversalBootloader），是遵循GPL条款的开放源码项目。它是从FADSROM、8xxROM、PPCBOOT逐步发展演化而来。其源码目录、编译形式与Linux内核很相似，事实上，不少U-Boot源码就是相应的Linux内核源程序的简化，尤其是一些设备的驱动程序，这从U-Boot源码的注释中能体现这一点。但是U-Boot不仅仅支持嵌入式Linux系统的引导，而且还支持NetBSD、VxWorks、QNX、RTEMS、ARTOS、LynxOS嵌入式操作系统。其目前要支持的目标操作系统是OpenBSD、NetBSD、FreeBSD、4.4BSD、Linux、SVR4、Esix、Solaris、Irix、SCO、Dell、NCR、VxWorks,LynxOS、pSOS、QNX、RTEMS、ARTOS。这是U-Boot中Universal的一层含义，另外一层含义则是U-Boot除了支持PowerPC系列的处理器外，还能支持MIPS、x86、ARM、NIOS、XScale等诸多常用系列的处理器。这两个特点正是U-Boot项目的开发目标，即支持尽可能多的嵌入式处理器和嵌入式操作系统。就目前为止，U-Boot对PowerPC系列处理器支持最为丰富，对Linux的支持最完善。

U-Boot的特点如下

• 开放源码；
• 支持多种嵌入式操作系统内核，如Linux、NetBSD、VxWorks、QNX、RTEMS、ARTOS、LynxOS；
• 支持多个处理器系列，如PowerPC、ARM、x86、MIPS、XScale；
• 较高的可靠性和稳定性；
• 高度灵活的功能设置，适合U-Boot调试，操作系统不同引导要求，产品发布等；
• 丰富的设备驱动源码，如串口、以太网、SDRAM、FLASH、LCD、NVRAM、EEPROM、RTC、键盘等；
• 较为丰富的开发调试文档与强大的网络技术支持。

U-Boot可支持的主要功能列表

• 系统引导：支持NFS挂载、RAMDISK（压缩或非压缩）形式的根文件系统。支持NFS挂载，并从FLASH中引导压缩或非压缩系统内核。
• 基本辅助功能：强大的操作系统接口功能；可灵活设置、传递多个关键参数给操作系统，适合系统在不同开发阶段的调试要求与产品发布，尤其对Linux支持最为强劲；支持目标板环境参数多种存储方式，如FLASH、NVRAM、EEPROM；CRC32校验，可校验FLASH中内核、RAMDISK镜像文件是否完好。
• 设备驱动：串口、SDRAM、FLASH、以太网、LCD、NVRAM、EEPROM、键盘、USB、PCMCIA、PCI、RTC等驱动支持。
• 上电自检功能：SDRAM、FLASH大小自动检测；SDRAM故障检测；CPU型号。
• 特殊功能：XIP内核引导。

U-Boot的常用命令

U-Boot上电启动后，按任意键可以退出自动启动状态，进入命令行。

U-Boot SPL 2018.11-stm32mp-r4 (Jun 05 2020 - 05:48:59 +0000)
Model: HQYJ FS-MP1A Discovery Board MIPI 5.0 inch LCD
RAM: DDR3-1066/888 bin G 1x4Gb 533MHz v1.45
Trying to boot from MMC2
prop pinctrl-0 index 0 invalid phandle

U-Boot 2018.11-stm32mp-r4 (Jun 05 2020 - 05:48:59 +0000)

CPU: STM32MP157AAA Rev.B
Model: HQYJ FS-MP1A Discovery Board MIPI 5.0 inch LCD
Board: stm32mp1 in basic mode (st,stm32mp157c-fsmp1a)
DRAM:  512 MiB
Clocks:
- MPU : 650 MHz
- MCU : 208.878 MHz
- AXI : 266.500 MHz
- PER : 24 MHz
- DDR : 533 MHz
NAND:  0 MiB
MMC:   STM32 SDMMC2: 0, STM32 SDMMC2: 1
Loading Environment from EXT4... OK
In:    serial
Out:   serial
Err:   serial
Net:   eth0: ethernet@5800a000
Hit any key to stop autoboot:  0 
STM32MP>

在命令行提示符下，可以输入U-Boot的命令并执行。U-Boot可以支持几十个常用命令，通过这些命令，可以对开发板进行调试，可以引导Linux内核，还可以擦写Flash完成系统部署等功能。掌握这些命令的使用，才能够顺利地进行嵌入式系统的开发。
输入help命令，可以得到当前U-Boot的所有命令列表。每一条命令后面是简单的命令说明。

STM32MP> help
?       - alias for 'help'
adc     - ADC sub-system
base    - print or set address offset
bdinfo  - print Board Info structure
blkcache- block cache diagnostics and control
bmp     - manipulate BMP image data
bootefi - Boots an EFI payload from memory
bootm   - boot application image from memory
bootp   - boot image via network using BOOTP/TFTP protocol
bootz   - boot Linux zImage image from memory
chpart  - change active partition
clk     - CLK sub-system
cls     - clear screen
cmp     - memory compare
coninfo - print console devices and information
cp      - memory copy
crc32   - checksum calculation
date    - get/set/reset date & time
dcache  - enable or disable data cache
dfu     - Device Firmware Upgrade
dhcp    - boot image via network using DHCP/TFTP protocol
dm      - Driver model low level access
dtimg   - manipulate dtb/dtbo Android image
echo    - echo args to console
editenv - edit environment variable
env     - environment handling commands
erase   - erase FLASH memory
exit    - exit script
ext2load- load binary file from a Ext2 filesystem
ext2ls  - list files in a directory (default /)
ext4load- load binary file from a Ext4 filesystem
ext4ls  - list files in a directory (default /)
ext4size- determine a file's size
ext4write- create a file in the root directory
false   - do nothing, unsuccessfully
fastboot- run as a fastboot usb or udp device
fatinfo - print information about filesystem
fatload - load binary file from a dos filesystem
fatls   - list files in a directory (default /)
fatsize - determine a file's size
fdt     - flattened device tree utility commands
flinfo  - print FLASH memory information
fstype  - Look up a filesystem type
fuse    - Fuse sub-system
go      - start application at address 'addr'
gpio    - query and control gpio pins
gpt     - GUID Partition Table
help    - print command description/usage
i2c     - I2C sub-system
icache  - enable or disable instruction cache
itest   - return true/false on integer compare
lcdputs - print string on video framebuffer
led     - manage LEDs
load    - load binary file from a filesystem
loadb   - load binary file over serial line (kermit mode)
loads   - load S-Record file over serial line
loadx   - load binary file over serial line (xmodem mode)
loady   - load binary file over serial line (ymodem mode)
loop    - infinite loop on address range
ls      - list files in a directory (default /)
md      - memory display
mdio    - MDIO utility commands
meminfo - display memory information
mii     - MII utility commands
mm      - memory modify (auto-incrementing address)
mmc     - MMC sub system
mmcinfo - display MMC info
mtdparts- define flash/nand partitions
mtest   - simple RAM read/write test
mw      - memory write (fill)
nand    - NAND sub-system
nboot   - boot from NAND device
nfs     - boot image via network using NFS protocol
nm      - memory modify (constant address)
part    - disk partition related commands
ping    - send ICMP ECHO_REQUEST to network host
pinmux  - show pin-controller muxing
pmic    - PMIC sub-system
poweroff- Perform POWEROFF of the device
printenv- print environment variables
protect - enable or disable FLASH write protection
pxe     - commands to get and boot from pxe files
regulator- uclass operations
reset   - Perform RESET of the CPU
rproc   - Control operation of remote processors in an SoC
run     - run commands in an environment variable
save    - save file to a filesystem
saveenv - save environment variables to persistent storage
setcurs - set cursor position within screen
setenv  - set environment variables
setexpr - set environment variable as the result of eval expression
sf      - SPI flash sub-system
showvar - print local hushshell variables
size    - determine a file's size
sleep   - delay execution for some time
source  - run script from memory
sspi    - SPI utility command
stboard - read/write board reference in OTP
stm32key- Fuse ST Hash key
stm32prog- <link> <dev> [<addr>] [<size>]
start communication with tools STM32Cubeprogrammer on <link> with Flashlayout at <addr>
sysboot - command to get and boot from syslinux files
test    - minimal test like /bin/sh
tftpboot- boot image via network using TFTP protocol
time    - run commands and summarize execution time
timer   - access the system timer
true    - do nothing, successfully
ubi     - ubi commands
ubifsload- load file from an UBIFS filesystem
ubifsls - list files in a directory
ubifsmount- mount UBIFS volume
ubifsumount- unmount UBIFS volume
ums     - Use the UMS [USB Mass Storage]
usb     - USB sub-system
usbboot - boot from USB device
version - print monitor, compiler and linker version
STM32MP>

U-Boot还提供了更加详细的命令帮助，通过help命令还可以查看每个命令的参数说明。由于开发过程的需要，有必要先把U-Boot命令的用法弄清楚。

实验目的

熟悉交叉工具链的使用、u-boot常用命令、u-boot的代码结构和移植方法。

实验平台

华清远见开发环境，FS-MP1A平台

实验步骤

本实验基于u-boot 2020.01版本，然后添加意法半导体提供的补丁文件。在意法半导体官方的u-boot中移植我们自己的u-boot。

导入源码

建立源码目录

linux@ubuntu:$ cd ~
linux@ubuntu:$ mkdir FS-MP1A

将【华清远见-FS_MP1A开发资料\02-程序源码\04-Linux系统移植\01-官方源码】下的en.SOURCES-stm32mp1-openstlinux-5-4-dunfell-mp1-20-06-24.tar.xz压缩包，导入到ubuntu下的${HOME}/FS-MP1A目录下

解压缩源码包

linux@ubuntu:$ tar xvf en.SOURCES-stm32mp1-openstlinux-5-4-dunfell-mp1-20-06-24.tar.xz

解压完成后得到“stm32mp1-openstlinux-5.4-dunfell-mp1-20-06-24”目录

进入u-boot目录下

linux@ubuntu:$ cd stm32mp1-openstlinux-5.4-dunfell-mp1-20-06-24/sources/arm-ostl-linux-gnueabi/u- boot-stm32mp-2020.01-r0

该目录下以patch结尾的文件为ST官方提供的补丁文件；u-boot-stm32mp-2020.01-r0.tar.gz为标准u-boot源码包。

解压标准u-boot源码包

linux@ubuntu:$ tar -xvf u-boot-stm32mp-2020.01-r0.tar.gz

解压完成后得到u-boot-stm32mp-2020.01目录

进入u-boot源码目录下：

linux@ubuntu:$ cd u-boot-stm32mp-2020.01

将ST官方补丁文件打到u-boot源码中：

linux@ubuntu:$ for p in `ls -1 ../*.patch`; do patch -p1 < $p; done

TF卡分区

要对TF卡进行烧录，需要先将TF接入到ubuntu系统中。
查看TF卡分区

linux@ubuntu:$ ls /dev/sd*

由上图所示只有“/dev/sdb1”一个分区则需要重新进行分区。
首先删除原有分区

linux@ubuntu:$ sudo parted -s /dev/sdb mklabel msdos

如果显示如下内容，则表示设备已经被挂载，需要卸载掉设备再删除分区。

卸载设备

linux@ubuntu:$ umount /dev/sdb1

卸载完成后重新执行删除分区命令

linux@ubuntu:$ sudo parted -s /dev/sdb mklabel msdos

对tf进行重新分区

linux@ubuntu:$ sudo sgdisk --resize-table=128 -a 1 -n 1:34:545 -c 1:fsbl1 -n 2:546:1057 -c 2:fsbl2 -n 3:1058:5153 -c 3:ssbl -n 4:5154:136225 -c 4:bootfs -n 5:136226 -c 5:rootfs -A 4:set:2 -p /dev/sdb -g

注意：最后-p /dev/sdb参数中的/dev/sdb需要按照实际ubuntu中的TF卡节点为准，否则可能发生不可预料的后果。

建立自己的平台

1. 配置工具链

导入交叉编译工具链（如果还未安装SDK可参考《SDK工具链安装》章节进行安装）


linux@ubuntu:$ source /opt/st/stm32mp1/3.1-openstlinux-5.4-dunfell-mp1-20-06-24/environment-setup-cortexa7t2hf-neon-vfpv4-ostl-linux-gnueabi

验证开发工具是否安装正确，显示版本信息如下图所示。


linux@ubuntu:$ $CC --version



2. 增加板级相关文件

进入到u-boot源码目录


linux@ubuntu:$ cd ~/FS-MP1A/stm32mp1-openstlinux-5.4-dunfell-mp1-20-06-24/sources/arm-ostl-linux-gnueabi/u-boot-stm32mp-2020.01-r0/u-boot-stm32mp-2020.01/

添加自己的默认配置文件


linux@ubuntu:$ cp configs/stm32mp15_basic_defconfig configs/stm32mp15_fsmp1a_basic_defconfig

添加设备树文件


linux@ubuntu:$ cp arch/arm/dts/stm32mp15xx-dkx.dtsi arch/arm/dts/stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi
linux@ubuntu:$ cp arch/arm/dts/stm32mp157a-dk1.dts arch/arm/dts/stm32mp157a-fsmp1a.dts
linux@ubuntu:$ cp arch/arm/dts/stm32mp157a-dk1-u-boot.dtsi arch/arm/dts/stm32mp157a-fsmp1a-u-boot.dtsi

修改arch/arm/dts/stm32mp157a-fsmp1a.dts将


#include "stm32mp15xx-dkx.dtsi"

修改为


#include "stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi"

修改arch/arm/dts/Makefile，在stm32mp157a-dk1.dtb下添加stm32mp157a-fsmp1a的内容：




3. 配置u-boot

使用新添加的默认配置：


linux@ubuntu:$ make stm32mp15_fsmp1a_basic_defconfig




可以使用make menuconfig进行图形化配置



4. 编译源码

执行如下指令编译u-boot：


linux@ubuntu:$ make DEVICE_TREE=stm32mp157a-fsmp1a all

编译成功后，最后显示内容(部分截图)如下：





编译完成后会得到如下文件：




5. 固件烧写

由于在移植过程中会多次烧写固件并且会导致正常u-boot无法启动，因此推荐使用TF卡启动的方式来验证。
将TF接入ubuntu系统后，查看TF卡分区


linux@ubuntu:$ ls /dev/sd*




/dev/sdb为TF卡设备。如果该设备下只有/dev/sdb1一个分区则重新分区。
执行如下指令烧写u-boot：


linux@ubuntu:$ sudo dd if=u-boot-spl.stm32 of=/dev/sdb1 conv=fdatasync
linux@ubuntu:$ sudo dd if=u-boot-spl.stm32 of=/dev/sdb2 conv=fdatasync
linux@ubuntu:$ sudo dd if=u-boot.img of=/dev/sdb3 conv=fdatasync

6. 启动开发板

将拨码开关设置为SD卡启动方式：


Boot mode	BOOT2	BOOT1	BOOT0
Engineering boot	1	0	0
Forced USB bootfor flashing	0	0	0
eMMC	0	1	0
SDCARD	1	0	1

将制作好的TF卡插入开发板，上电后会出现如下错误提示：





错误提示电源初始化错误，需重新调整电源相关配置。

调整设备树电源配置

由于官方参考板DK1采用电源管理芯片做电源管理，而FS-MP1A采用分离电路作为电源管理，本例需要将文件中原有电源管理芯片相关内容去掉，增加上固定电源相关内容

1. 去掉原有电源管理内容

DK1参考板电源管理芯片挂在I2C4上，而FS-MP1A并未使用I2C4总线，所以直接将I2C4相关内容完全删除即可。
修改arch/arm/dts/stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi文件
将文件中i2c4节点相关内容整体删除，删除内容如下：

&i2c4 {
	pinctrl-names = "default", "sleep";
	pinctrl-0 = <&i2c4_pins_a>;
	pinctrl-1 = <&i2c4_pins_sleep_a>;
	i2c-scl-rising-time-ns = <185>;
	i2c-scl-falling-time-ns = <20>;
	clock-frequency = <400000>;
	status = "disabled";
	/*内容太长此处省略*/
		watchdog {
			compatible = "st,stpmic1-wdt";
			status = "disabled";
		};
	};
};

修改arch/arm/dts/stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi文件，删除如下内容：


&cpu0{
	cpu-supply = <&vddcore>;
};

&cpu1{
	cpu-supply = <&vddcore>;
};

修改arch/arm/dts/stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi文件
删除如下内容：


&pmic {
	u-boot,dm-pre-reloc;
};

由于官方参考板DK1 I2C4总线上有个USB type C的控制器，上文删除I2C4节点的同时将type C控制器的描述删除，所以需要将引用type C控制器的内容删掉。
修改arch/arm/dts/stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi文件，删除红色部分内容：


&usbotg_hs {

phys = <&usbphyc_port1 0>;

phy-names = "usb2-phy";

usb-role-switch;

status = "okay";

port {

usbotg_hs_ep: endpoint {

remote-endpoint = <&con_usbotg_hs_ep>;

};

};

};

2. 添加固定电源配置

修改arch/arm/dts/stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi文件
固定电源配置通常添加在根节点下，在根节点末尾位置添加如下内容(红色字体为需要添加的内容)：


vin: vin {

compatible = "regulator-fixed";

regulator-name = "vin";

regulator-min-microvolt = <5000000>;

regulator-max-microvolt = <5000000>;

regulator-always-on;

};

v3v3: regulator-3p3v {

compatible = "regulator-fixed";

regulator-name = "v3v3";

regulator-min-microvolt = <3300000>;

regulator-max-microvolt = <3300000>;

regulator-always-on;

regulator-boot-on;

};

v1v8_audio: regulator-v1v8-audio {

compatible = "regulator-fixed";

regulator-name = "v1v8_audio";

regulator-min-microvolt = <1800000>;

regulator-max-microvolt = <1800000>;

regulator-always-on;

regulator-boot-on;

};

v3v3_hdmi: regulator-v3v3-hdmi {

compatible = "regulator-fixed";

regulator-name = "v3v3_hdmi";

regulator-min-microvolt = <3300000>;

regulator-max-microvolt = <3300000>;

regulator-always-on;

regulator-boot-on;

};

v1v2_hdmi: regulator-v1v2-hdmi {

compatible = "regulator-fixed";

regulator-name = "v1v2_hdmi";

regulator-min-microvolt = <1200000>;

regulator-max-microvolt = <1200000>;

regulator-always-on;

regulator-boot-on;

};

vdd: regulator-vdd {

compatible = "regulator-fixed";

regulator-name = "vdd";

regulator-min-microvolt = <3300000>;

regulator-max-microvolt = <3300000>;

regulator-always-on;

regulator-boot-on;

};

vdd_usb: regulator-vdd-usb {

compatible = "regulator-fixed";

regulator-name = "vdd_usb";

regulator-min-microvolt = <3300000>;

regulator-max-microvolt = <3300000>;

regulator-always-on;

regulator-boot-on;

};

};

3. 配置uboot

去掉PMIC的配置选项，按回车将方括号内*号去掉：

Device Drivers  --->
	Power  --->
		[ ] Enable support for STMicroelectronics STPMIC1 PMIC

4. 更新配置文件

linux@ubuntu:$ cp .config configs/stm32mp15_fsmp1a_basic_defconfig

5. 重新编译源码

linux@ubuntu:$ make DEVICE_TREE=stm32mp157a-fsmp1a all

6. 烧写后启动

重新烧写后启动现象如下：





提示显示TF卡未被检测到。


TF卡支持

系统检测TF卡拔插是通过CD脚的状态确认，通过原理图可知，TF卡对应MMC1的CD脚是与STM32MP1的PH3连接




对照设备树中MMC1的描述，发现设备树种原有CD脚的配置与FS-MP1A板子不一致，需调整为PH3。
修改arch/arm/dts/stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi文件，调整MMC1中CD的配置：


将如下内容

&sdmmc1 {

pinctrl-names = "default", "opendrain", "sleep";

pinctrl-0 = <&sdmmc1_b4_pins_a>;

pinctrl-1 = <&sdmmc1_b4_od_pins_a>;

pinctrl-2 = <&sdmmc1_b4_sleep_pins_a>;

cd-gpios = <&gpiob 7 (GPIO_ACTIVE_LOW | GPIO_PULL_UP)>;

disable-wp;

st,neg-edge;

bus-width = <4>;

vmmc-supply = <&v3v3>;

status = "okay";

};

修改为

&sdmmc1 {

pinctrl-names = "default", "opendrain", "sleep";

pinctrl-0 = <&sdmmc1_b4_pins_a>;

pinctrl-1 = <&sdmmc1_b4_od_pins_a>;

pinctrl-2 = <&sdmmc1_b4_sleep_pins_a>;

cd-gpios = <&gpioh 3 (GPIO_ACTIVE_LOW | GPIO_PULL_UP)>;

disable-wp;

st,neg-edge;

bus-width = <4>;

vmmc-supply = <&v3v3>;

status = "okay";

};

重新编译烧写后现象如下：




去掉ADC功能

上一小节已经成功启动到了u-boot的控制终端，但是可以看到还有一些错误。本小节将解决如下错误。




官方参考板DK1通过ADC检测开机电流，如果供电电流不足3A则启动失败，FS-MP1A没有设计这个功能，所以需要去掉这部分功能，否则就会报上图中显示的错误，由于u-boot期间ADC主要功能是检测开机电流，这里直接去掉ADC功能即可。

配置uboot去掉ADC功能：按空格键去掉[ ]的星号

linux@ubuntu:$ make menuconfig
Command line interface  --->
	Device access commands  --->
		[ ] adc - Access Analog to Digital Converters info and data
	Device Drivers  --->
		[ ] Enable ADC drivers using Driver Model

更新配置文件

linux@ubuntu:$ cp .config configs/stm32mp15_fsmp1a_basic_defconfig

重新编译烧写后adc相关错误已经没有了。




关闭Itdc

由于在u-boot阶段我们不使用显示设备，因此需要将ltdc相关配置关闭。

修改arch/arm/dts/stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi文件

&ltdc {

pinctrl-names = "default", "sleep";

pinctrl-0 = <&ltdc_pins_a>;

pinctrl-1 = <&ltdc_pins_sleep_a>;

status = "okay";

port {

#address-cells = <1>;

#size-cells = <0>;

ltdc_ep0_out: endpoint@0 {

reg = <0>;

remote-endpoint = <&sii9022_in>;

};

};

};

修改为

&ltdc {

pinctrl-names = "default", "sleep";

pinctrl-0 = <&ltdc_pins_a>;

pinctrl-1 = <&ltdc_pins_sleep_a>;

status = "disabled";

port {

#address-cells = <1>;

#size-cells = <0>;

ltdc_ep0_out: endpoint@0 {

reg = <0>;

remote-endpoint = <&sii9022_in>;

};

};

};

有线网卡配置

启动设备进入u-boot控制台之后，可以发现启动信息中有网卡未被发现的错误信息，这个错误是由于u-boot没有设置正确的MAC地址，由启动信息可以看到，启动后网卡的MAC为00:00:00:00:00:00。这是由于在OTP中没有固化默认的MAC地址，解决这个问题可以通过烧写OTP配置来进行默认MAC地址配置，但是由于操作OTP配置的风险较高，如果操作不当可能会导致不可预料的结果。

如果u-boot期间不使用网卡这个错误可以忽略。

如果需要使用网卡解决这个问题比较简单的方法有两个：

1. U-boot启动后通过命令设置一个MAC地址

STM32MP> env set -f ethaddr 1A:1F:DB:0E:69:FD

这种方式设置完成后即刻生效，重启后网卡即可正常工作。

2. 修改include/configs/stm32mp1.h，增加默认环境变量

修改如下内容：

#define CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS \
	"bootdelay=1\0" \
	"kernel_addr_r=0xc2000000\0" \
	"fdt_addr_r=0xc4000000\0" \
	"scriptaddr=0xc4100000\0" \

为：

#define CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS \

"bootdelay=1\0" \

"ethaddr=00:80:E1:42:60:17\0" \

"kernel_addr_r=0xc2000000\0" \

"fdt_addr_r=0xc4000000\0" \

"scriptaddr=0xc4100000\0" \

这种方式需重新编译烧写后才能生效。

重新编译烧写后网卡即可正常工作：




将网线插入开发板中可以进行网络测试。

使用dhcp命令获取ip地址：

STM32MP> dhcp




可以看到这里获取到的ip地址为192.168.11.81

Ping网关测试：

Board $> ping 192.168.11.1




Ping外网测试：

Board $> ping 8.8.8.8




eMMC移植

参考原理图可知eMMC使用的是SDMMC2总线，当前所使用的设备树文件中没有SDMMC2的支持，所以需要增加相关内容才能正常驱动eMMC。




由于在使STM32MP1芯片很多管脚为多功能复用管脚，且很多管脚具备同样的功能，所以移植eMMC时需要确认硬件设计是使用的是那些管脚，根据原理图确认后管脚对应关系为：

原理图网络编号	对应管脚	管脚功能	管脚功能码
SD2_DATA0	PB14	SDMMC2_D0	AF9
SD2_DATA1	PB15	SDMMC2_D1	AF9
SD2_DATA2	PB3	SDMMC2_D2	AF9
SD2_DATA3	PB4	SDMMC2_D3	AF9
SD2_DATA4	PA8	SDMMC2_D4	AF9
SD2_DATA5	PA9	SDMMC2_D5	AF10
SD2_DATA6	PE5	SDMMC2_D6	AF9
SD2_DATA7	PD3	SDMMC2_D7	AF9
SD2_CLK	PE3	SDMMC2_CK	AF9
SD2_CMD	PG6	SDMMC2_CMD	AF10

1. 管脚定义

在u-boot中STM32MP1默认管脚定义在文件arch/arm/dts/stm32mp15-pinctrl.dtsi中，查看文件中是否有需要的管脚定义： 查看后确认有SDMMC2的管脚定义，且与FS-MP1A硬件使用情况一致，定义如下：

sdmmc2_b4_pins_a: sdmmc2-b4-0 {
		pins1 {
			pinmux = <STM32_PINMUX('B', 14, AF9)>, /* SDMMC2_D0 */
				 <STM32_PINMUX('B', 15, AF9)>, /* SDMMC2_D1 */
				 <STM32_PINMUX('B', 3, AF9)>, /* SDMMC2_D2 */
				 <STM32_PINMUX('B', 4, AF9)>, /* SDMMC2_D3 */
				 <STM32_PINMUX('G', 6, AF10)>; /* SDMMC2_CMD */
			slew-rate = <1>;
			drive-push-pull;
			bias-pull-up;
		};
		pins2 {
			pinmux = <STM32_PINMUX('E', 3, AF9)>; /* SDMMC2_CK */
			slew-rate = <2>;
			drive-push-pull;
			bias-pull-up;
		};
	};

	sdmmc2_b4_od_pins_a: sdmmc2-b4-od-0 {
		pins1 {
			pinmux = <STM32_PINMUX('B', 14, AF9)>, /* SDMMC2_D0 */
				 <STM32_PINMUX('B', 15, AF9)>, /* SDMMC2_D1 */
				 <STM32_PINMUX('B', 3, AF9)>, /* SDMMC2_D2 */
				 <STM32_PINMUX('B', 4, AF9)>; /* SDMMC2_D3 */
			slew-rate = <1>;
			drive-push-pull;
			bias-pull-up;
		};
		pins2 {
			pinmux = <STM32_PINMUX('E', 3, AF9)>; /* SDMMC2_CK */
			slew-rate = <2>;
			drive-push-pull;
			bias-pull-up;
		};
		pins3 {
			pinmux = <STM32_PINMUX('G', 6, AF10)>; /* SDMMC2_CMD */
			slew-rate = <1>;
			drive-open-drain;
			bias-pull-up;
		};
	};

	sdmmc2_b4_sleep_pins_a: sdmmc2-b4-sleep-0 {
		pins {
			pinmux = <STM32_PINMUX('B', 14, ANALOG)>, /* SDMMC2_D0 */
				 <STM32_PINMUX('B', 15, ANALOG)>, /* SDMMC2_D1 */
				 <STM32_PINMUX('B', 3, ANALOG)>, /* SDMMC2_D2 */
				 <STM32_PINMUX('B', 4, ANALOG)>, /* SDMMC2_D3 */
				 <STM32_PINMUX('E', 3, ANALOG)>, /* SDMMC2_CK */
				 <STM32_PINMUX('G', 6, ANALOG)>; /* SDMMC2_CMD */
		};
	};

	sdmmc2_b4_pins_b: sdmmc2-b4-1 {
		pins1 {
			pinmux = <STM32_PINMUX('B', 14, AF9)>, /* SDMMC2_D0 */
				 <STM32_PINMUX('B', 15, AF9)>, /* SDMMC2_D1 */
				 <STM32_PINMUX('B', 3, AF9)>, /* SDMMC2_D2 */
				 <STM32_PINMUX('B', 4, AF9)>, /* SDMMC2_D3 */
				 <STM32_PINMUX('G', 6, AF10)>; /* SDMMC2_CMD */
			slew-rate = <1>;
			drive-push-pull;
			bias-disable;
		};
		pins2 {
			pinmux = <STM32_PINMUX('E', 3, AF9)>; /* SDMMC2_CK */
			slew-rate = <2>;
			drive-push-pull;
			bias-disable;
		};
	};

	sdmmc2_b4_od_pins_b: sdmmc2-b4-od-1 {
		pins1 {
			pinmux = <STM32_PINMUX('B', 14, AF9)>, /* SDMMC2_D0 */
				 <STM32_PINMUX('B', 15, AF9)>, /* SDMMC2_D1 */
				 <STM32_PINMUX('B', 3, AF9)>, /* SDMMC2_D2 */
				 <STM32_PINMUX('B', 4, AF9)>; /* SDMMC2_D3 */
			slew-rate = <1>;
			drive-push-pull;
			bias-disable;
		};
		pins2 {
			pinmux = <STM32_PINMUX('E', 3, AF9)>; /* SDMMC2_CK */
			slew-rate = <2>;
			drive-push-pull;
			bias-disable;
		};
		pins3 {
			pinmux = <STM32_PINMUX('G', 6, AF10)>; /* SDMMC2_CMD */
			slew-rate = <1>;
			drive-open-drain;
			bias-disable;
		};
	};

	sdmmc2_d47_pins_a: sdmmc2-d47-0 {
		pins {
			pinmux = <STM32_PINMUX('A', 8, AF9)>, /* SDMMC2_D4 */
				 <STM32_PINMUX('A', 9, AF10)>, /* SDMMC2_D5 */
				 <STM32_PINMUX('E', 5, AF9)>, /* SDMMC2_D6 */
				 <STM32_PINMUX('D', 3, AF9)>; /* SDMMC2_D7 */
			slew-rate = <1>;
			drive-push-pull;
			bias-pull-up;
		};
	};

	sdmmc2_d47_sleep_pins_a: sdmmc2-d47-sleep-0 {
		pins {
			pinmux = <STM32_PINMUX('A', 8, ANALOG)>, /* SDMMC2_D4 */
				 <STM32_PINMUX('A', 9, ANALOG)>, /* SDMMC2_D5 */
				 <STM32_PINMUX('E', 5, ANALOG)>, /* SDMMC2_D6 */
				 <STM32_PINMUX('D', 3, ANALOG)>; /* SDMMC2_D7 */
		};
	};

2. 增加SDMMC2节点信息

修改 arch/arm/dts/stm32mp15xx-fsmp1x.dtsi增加SDMMC2的信息

在原有sdmmc1节点下增加sdmmc2的内容，添加内容可参考arch/arm/dts/stm32mp15xx-edx.dtsi中sdmmc2的写法，内容如下：

&sdmmc2 {
	pinctrl-names = "default", "opendrain", "sleep";
	pinctrl-0 = <&sdmmc2_b4_pins_a &sdmmc2_d47_pins_a>;
	pinctrl-1 = <&sdmmc2_b4_od_pins_a &sdmmc2_d47_pins_a>;
	pinctrl-2 = <&sdmmc2_b4_sleep_pins_a &sdmmc2_d47_sleep_pins_a>;
	non-removable;
	no-sd;
	no-sdio;
	st,neg-edge;
	bus-width = <8>;
	vmmc-supply = <&v3v3>;
	vqmmc-supply = <&vdd>;
	mmc-ddr-3_3v;
	status = "okay";
};

3. 增加mmc映射

修改arch/arm/dts/stm32mp157a-fsmp1a-u-boot.dtsi文件，调整启动通道。

修改如下内容：

aliases {
	i2c3 = &i2c4;
	mmc0 = &sdmmc1;
	usb0 = &usbotg_hs;
};

修改为(红色字体为增加内容)：

aliases {

i2c3 = &i2c4;

mmc0 = &sdmmc1;

mmc1 = &sdmmc2;

usb0 = &usbotg_hs;

};

在sdmmc1节点后sdmmc2的内容(红色字体部分为添加内容)：

&sdmmc1 {

u-boot,dm-spl;

};

&sdmmc2 {

u-boot,dm-spl;

};

4. 测试

重新编译烧写后启动信息对比前文多一个MMC：




生成Trusted镜像

前面我们做的相关配置都是基于basic的配置，而实际FS-MP1A使用的uboot是基于Trusted配置的镜像，后边的《Trusted Firmware-A移植》章节会使用到Trusted镜像。

1. 建立基础的Trusted配置文件

linux@ubuntu:$ cp configs/stm32mp15_trusted_defconfig configs/stm32mp15_fsmp1a_trusted _defconfig
linux@ubuntu:$ make stm32mp15_fsmp1a_trusted_defconfig

2. 去掉PMIC的配置选项，按空格将方括号内*号去掉：

linux@ubuntu:$ make menuconfig
Device Drivers  --->
Power  --->
[ ] Enable support for STMicroelectronics STPMIC1 PMIC

3. 去掉ADC功能：按空格键去掉[ ]的星号

linux@ubuntu:$ make menuconfig
Command line interface  --->
	Device access commands  --->
		[ ] adc - Access Analog to Digital Converters info and data
	Device Drivers  --->
		[ ] Enable ADC drivers using Driver Model

4. 修改配置文件

linux@ubuntu:$ cp .config configs/stm32mp15_fsmp1a_trusted_defconfig

5. 修改上层目录下的Makefile.sdk编译脚本在UBOOT_CONFIGS配置项中添加“stm32mp15_fsmp1a_trusted_defconfig,trusted,u-boot.stm32”在DEVICE_TREE配置项中添加“stm32mp157a-fsmp1a”

UBOOT_CONFIGS ?= stm32mp15_fsmp1a_trusted_defconfig,trusted,u-boot.stm32
stm32mp15_trusted_defconfig,trusted,u-boot.stm32
stm32mp15_trusted_defconfig,optee,u-boot.stm32
stm32mp15_basic_defconfig,basic,u-boot.img
DEVICE_TREE ?= stm32mp157a-fsmp1a stm32mp157a-dk1 stm32mp157d-dk1 stm32mp157c-dk2 stm32mp157f-dk2 stm32mp157c-ed1 stm32mp157f-ed1 stm32mp157a-ev1 stm32mp157c-ev1 stm32mp157d-ev1 stm32mp157f-ev1

6. 编译trusted镜像

linux@ubuntu:$ make distclean
linux@ubuntu:$ make -f $PWD/../Makefile.sdk all UBOOT_CONFIGS=stm32mp15_fsmp1a_trusted_defconfig,trusted,u-boot.stm32


7. 编译完成后生成的镜像文件在上级目录下的build-trusted文件夹中有一个“u-boot-stm32mp157a-fsmp1a-trusted.stm32”

linux@ubuntu:$ cd ../ build-trusted
linux@ubuntu:$ ls



u-boot-stm32mp157a-fsmp1a-trusted.stm32即为我们后续会使用的镜像文件。