荔枝派nano的spi-flash系统编译创建全过程

港控/mmm° 2021-07-26 14:38 1430阅读 0赞

## 前言 ##

荔枝派nano是一个基于全智F1C100S的类派开发板。在开始之前，请先通读官方教程的[即食部分][Link 1]（U-Boot）、[Linux编译][Linux]和[SPI-Flash系统][SPI-Flash]的创建部分的教程，并搭建好编译工具链。以下我假设你已经按照上面的教程下载好了U-Boot和Linux内核，并且到Buildroot的官网下载好了Buildroot（但没按教程创建config文件）。

本文的目标是创建一个支持USB和Wifi的运行在SPI-Flash上的精简系统。此系统使用SquashFS压缩根文件系统以获得更大的存储空间，同时使用JFFS2作为额外的配置文件存储的位置。本人技术不行，故没有实现使用OverlayFS做到根文件系统可修改，还请各位大神能提供响应的思路。

## SPI-Flash的分区结构 ##

以下是我这里的分区结构。你可以自由的分配后面两个分区的大小。

ID  SIZE    USAGE   ADDR
    0   448kb   U-boot  0x0000 0000 - 0x0007 0000
    1   64kb    dtb     0x0007 0000 - 0x0008 0000
    2   4mb     kernel  0x0008 0000 - 0x0048 0000
    3   7.5mb   rootfs  0x0048 0000 - 0x00c0 0000
    4   4mb     overlay 0x00c0 0000 - 0x0100 0000

## U-Boot的编译和填坑 ##

按照上面的U-Boot的编译教程来编译基本上是没有什么太大问题。我这里就说一下上面教程里面没有说的配置：

### 设置内核启动参数 ###

勾上`[*] Enable boot arguments`，然后在下面填上:

panic=5 rootwait root=/dev/mtdblock3 rw rootfstype=squashfs

其中，root=/dev/mtdblock3指定了第3分区为rootfs所在分区，rootfstype=squashfs指定了这个分区的格式是squashfs。

### 设置Bootcmd ###

勾上`[*] Enable a default value for bootcmd`，然后在下面填上:

sf probe 0 60000000; sf read 0x80c00000 0x70000 0x10000; sf read 0x80008000 0x80000 0x400000; bootz 0x80008000 - 0x80c00000

0x70000和0x80000分别是分区1和2的起始地址。

### 减小U-Boot体积 ###

默认配置下，U-Boot的体积是接近1M的，但实际上U-Boot本体才270k左右。多余的空间实际上是被环境配置所占据了。

进入Environment菜单，找到Environment Offset。这个Offset就是配置的偏移地址，只要它比U-Boot本体大就可以了。这里我设置成0x68000，并将Environment Size设置成0x8000，这样编译出来的U-Boot大小就正好是0x70000，也就是448kb。

### 设置显示输出日志 ###

勾上Console下的 Enable console multiplexing 和 Select console devices from environment，就可以在屏幕上看到启动日志了。

## Linux的编译和填坑 ##

Linux的坑就稍微有些多了。在做接下来的东西之前，你最好先载入官方的配置文件。

### SPI-Flash的支持 ###

进入 Device Drivers -> SPI support，将 Allwinner A10 SoCs SPI controller取消勾选，然后勾上下面的Allwinner A31 SPI Controller。这是为了修正配置文件中SPI驱动不正确的问题。

勾上并进入 Device Drivers -> Memory Technology Device (MTD) support，选上下面两项：

*  Command line partitioning table parsing \#为了解析内核参数传过来的分区信息，如果用设备树应该可以不选
 *  Caching block device access to MTD devices \#为了生成/dev/mtdblock\*设备，不选会在启动的时候卡在 watiting for device /dev/mtdblock\*

取消勾选 General setup -> initramfs support (存疑)。

再进入Filesystem Drivers，选上JFFS2和SquashFS的支持。

然后打开drivers/mtd/spi-nor/spi-nor.c，检查自己的flash型号的参数是否含有SECT\_4K，如果有则改为0。例如对于w25q128，需要将`{ "w25q128", INFO(0xef4018, 0, 64 * 1024, 256, SECT_4K) },`改为`{ "w25q128", INFO(0xef4018, 0, 64 * 1024, 256, 0) }`。

最后修改设备树文件中的分区信息，可以参考前面官方教程里面的dts修改章节。

flash@0 { 
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <1>;
        compatible = "macronix,mx25l12805d", "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 0x70000>;
            read-only;
          };
    
          partition@70000 { 
            label = "dtb";
            reg = <0x70000 0x10000>;
            read-only;
          };
    
          partition@80000 { 
            label = "kernel";
            reg = <0x80000 0x400000>;
            read-only;
          };
    
          partition@480000 { 
            label = "rootfs";
            reg = <0x480000 0x780000>;
          };
          
          partition@c00000 { 
            label = "overlayfs";
            reg = <0xc00000 0x400000>;
          };
        };
      };

### USB Gadget的支持 ###

为了方便调试，需要启用USB Gadget。

转到 Device Driver -> USB support -> USB Gadget support，勾上 Usb gadget functions configurable through configfs，和上面的Serial gadget console support，以及下面的CDC ACM、CDC ECM、RNDIS、FunctionFS，再取消USB Gadget precomposed configurations的勾选。（具体原因和操作方法可以看我[前面的文章][Link 2]）

对文件drivers/clk/sunxi-ng/ccu-suniv.c应用下面这个补丁，修正USB驱动问题

--- ../linux/drivers/clk/sunxi-ng/ccu-suniv.c    2019-01-15 22:48:18.824587965 +0800
    +++ drivers/clk/sunxi-ng/ccu-suniv.c    2019-01-23 09:05:17.959348454 +0800
    @@ -238,7 +238,7 @@
    /* The BSP header file has a CIR_CFG, but no mod clock uses this definition */
    
    static SUNXI_CCU_GATE(usb_phy0_clk,    "usb-phy0",    "osc24M",
    -              0x0cc, BIT(8), 0);
    +              0x0cc, BIT(1), 0);
    
    static SUNXI_CCU_GATE(dram_ve_clk,    "dram-ve",    "pll-ddr",
                  0x100, BIT(0), 0);

### Wifi支持 ###

我这里用的是rtl8723bs，所以在drivers->staging里面启用相关的驱动就可以了。

### 屏幕背光亮度调整 ###

首先修改suniv.dtsi，增加pinctrl和pwm节点

diff --git a/arch/arm/boot/dts/suniv.dtsi b/arch/arm/boot/dts/suniv.dtsi
    index ee600cd1b..2205e0243 100644
    --- a/arch/arm/boot/dts/suniv.dtsi
    +++ b/arch/arm/boot/dts/suniv.dtsi
    @@ -238,6 +238,15 @@
     				pins = "PF0", "PF1", "PF2", "PF3", "PF4", "PF5";
     				function = "mmc0";
     			};
    +            
    +			pwm0_pins: pwm0 { 
    +				pins = "PE12";
    +				function = "pwm0";
    +			};
    +			pwm1_pins: pwm1 { 
    +				pins = "PE6";
    +				function = "pwm1";
    +			};
     		};
     
     		timer@1c20c00 { 
    @@ -251,6 +260,14 @@
     			compatible = "allwinner,sun6i-a31-wdt";
     			reg = <0x01c20ca0 0x20>;
     		};
    +        
    +		pwm: pwm@1c21000 { 
    +		 	compatible = "allwinner,sun7i-a20-pwm";
    +		 	reg = <0x01c21000 0xC>;
    +		 	clocks = <&osc24M>;
    +		 	#pwm-cells = <3>;
    +		 	status = "disabled";
    +		 };
     
     		uart0: serial@1c25000 { 
     			compatible = "snps,dw-apb-uart";

再修改suniv-f1c100s-licheepi-nano.dts

diff --git a/arch/arm/boot/dts/suniv-f1c100s-licheepi-nano.dts b/arch/arm/boot/dts/suniv-f1c100s-licheepi-nano.dts
    index f46e1909b..2d01404ef 100644
    --- a/arch/arm/boot/dts/suniv-f1c100s-licheepi-nano.dts
    +++ b/arch/arm/boot/dts/suniv-f1c100s-licheepi-nano.dts
    @@ -7,6 +7,7 @@
     #include "suniv-f1c100s.dtsi"
     
     #include <dt-bindings/gpio/gpio.h>
    +#include <dt-bindings/pwm/pwm.h>
     
     / { 
     	model = "Lichee Pi Nano";
    @@ -26,7 +27,6 @@
     		compatible = "qiaodian,qd43003c0-40", "simple-panel";
     		#address-cells = <1>;
     		#size-cells = <0>;
    -		enable-gpios = <&pio 4 6 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
     
     		port@0 { 
     			reg = <0>;
    @@ -46,6 +46,23 @@
     		regulator-min-microvolt = <3300000>;
     		regulator-max-microvolt = <3300000>;
     	};
    +
    +	backlight { 
    +		compatible = "pwm-backlight";
    +		pwms = <&pwm 1 500000 0>;
    +		brightness-levels = <0 4 8 16 32 64 128 255>;
    +		default-brightness-level = <6>;
    +	};
    +
     };
     
     &de { 
    @@ -105,3 +155,9 @@
     	usb0_id_det-gpio = <&pio 4 2 GPIO_ACTIVE_HIGH>; /* PE2 */
     	status = "okay";
     };
    +
    +&pwm { 
    +	pinctrl-names = "default";
    +	pinctrl-0 = <&pwm1_pins>;
    +	status = "okay";
    +};

## Buildroot的使用和rootfs的编译 ##

下载Buildroot后解压，不要使用官方的配置文件，应当自己从零开始编译。

### 基础设置 ###

Target options
      -- Target Architecture (ARM (little endian))
      -- Target Variant arm926t
    Toolchain
      -- C library (musl) # 使用musl减小最终体积
    System configuration
      -- Use syslinks to /usr .... # 启用/bin, /sbin, /lib的链接
      -- Enable root login # 启用root登录
      -- Run a getty after boot # 启用登录密码输入窗口
      -- remount root filesystem # 重新挂载根文件系统到可读写
      -- Install Timezone info # 安装时区信息。我的程序需要所以就打开了这个玩意
         -- timezone list (asia)
         -- default local time (Asia/Shanghai)
    Target Packages
      -- mount/umount # 如果要用overlayfs，那就要用这个挂载

### 网络部分软件包 ###

这里我给出包名然后自己搜素就好了

*  ifupdown scripts
 *  iw \# 用做无线网络管理的，可不要
 *  wpa\_supplicant \# 无线网络管理需要这个玩意
 *  linux-firmware -> rtl87xx \# 无线网卡的固件

### 其他可能需要的软件包 ###

*  lrzsz \# rz/sz命令，用于传输文件
 *  gawk \# 用于解析iw命令的输出
 *  dialog \# 用于wifish管理的图形界面的生成

### Busybox的设置 ###

有一些软件包在busybox内是自带的，可以到使用busybox的menuconfig进行配置。需要先运行一次make生成busybox的构建文件夹，然后再使用 make busybox-menuconfig 配置。每次clean后都需要重新配置一次，因为在clean的时候这个配置会被清除。

可能需要的软件包：

*  ntpd \# 网络自动校正时间
 *  udhcpc \# dhcp客户端

## 烧写镜像的生成和其他设置 ##

下面所说的所有操作都包含在这个打包脚本里面了：[licheepi-nano-image-master][]

### 镜像的生成 ###

这里有个脚本可以一键生成镜像。

OUT_FILENAME="flashimg.bin"
    
        UBOOT_FILE=../u-boot-new/u-boot-sunxi-with-spl.bin
        KERNEL_DIR=../linux
        KERNEL_MODULES_DIR=$KERNEL_DIR/out/* DTB_FILE=$KERNEL_DIR/arch/arm/boot/dts/suniv-f1c100s-licheepi-nano.dtb KERNEL_FILE=$KERNEL_DIR/arch/arm/boot/zImage ROOTFS_FILE=../buildroot-2018.11.1/output/images/rootfs.tar SPEC_FILE=./custom/* SCRIPTES=./scripts/*.sh dd if=/dev/zero of=$OUT_FILENAME bs=1M count=16 dd if=$UBOOT_FILE of=$OUT_FILENAME bs=1K conv=notrunc dd if=$DTB_FILE of=$OUT_FILENAME bs=1K seek=448 conv=notrunc dd if=$KERNEL_FILE of=$OUT_FILENAME bs=1K seek=512 conv=notrunc mkdir rootfs tar xf $ROOTFS_FILE -C ./rootfs cp -r $KERNEL_MODULES_DIR rootfs/usr/ cp -r $SPEC_FILE rootfs/ # add some custom modify for f in $SCRIPTES; do ROOTFS_PATH=./rootfs bash "$f" -H done fakeroot mksquashfs rootfs/ rootfs.img -no-exports -no-xattrs -all-root fakeroot mkfs.jffs2 -s 0x100 -e 0x10000 --pad=0x400000 -o jffs2.img -d overlay/ dd if=rootfs.img of=$OUT_FILENAME bs=1K seek=4608 conv=notrunc dd if=jffs2.img of=$OUT_FILENAME bs=1M seek=12 conv=notrunc rm -rf rootfs rootfs.img jffs2.img

### 启用Gadget与串口 ###

需要增加一个开机启动脚本，指向前面文章的USB gadget的配置脚本。

需要修改/etc/inittab，增加ttyGS0的getty。

sed -i 's/\# Put a getty on the serial port/\# Put a getty on the serial port\nttyGS0::respawn:\/sbin\/getty -L ttyGS0 0 vt100 # GENERIC_SERIAL/g' $ROOTFS_PATH/etc/inittab

### 配置网络 ###

修改/etc/network/interface，增加wlan0

auto wlan0
    iface wlan0 inet dhcp
        pre-up wpa_supplicant -i wlan0 -c /overlay/etc/wpa_supplicant.conf -B
        wait-delay 15
        hostname \$$hostname$
        post-down killall -q wpa_supplicant

为了使wpa\_supplicant.conf可写，故我将其放在了overlay分区上。

### 配置挂载点 ###

修改/etc/fstab，增加一行`/dev/mtdblock4 /overlay jffs2 defaults 0 0`  
这就将第四分区挂载到了/overlay上。需要注意这个文件夹需要预先创建

### 配置wpa\_supplicant ###

在overlay分区创建etc/wpa\_supplicant.conf，内容如下：

ctrl_interface=/var/run/wpa_supplicant
        ctrl_interface_group=wheel
        update_config=1
        eapol_version=1
        ap_scan=1
        fast_reauth=1

增加的update\_config=1是为了让wpa\_cli能够修改这个文件，保存wifi的配置。

创建/etc/wpa\_supplicant/wpa\_cli-action.sh，内容见：  
https://git.yoctoproject.org/cgit/cgit.cgi/meta-intel-edison/plain/meta-intel-edison-distro/recipes-connectivity/wpa\_supplicant/wpa-supplicant/wpa\_cli-actions.sh

增加一个启动脚本，命令行为：`/usr/sbin/wpa_cli -a /etc/wpa_supplicant/wpa_cli-action.sh -B`。  
上面的两个脚本的作用是让wpa\_cli在Wifi连接上后调用wpa\_cli-action.sh，从而自动调用udhcpc获取ip地址。

### wifish ###

按照安装脚本将wifish的文件复制到它们应该在的地方。启动后就可以调用wifish来配置WiFi了。

## 中科世为串口屏幕的适配 ##

中科世为串口屏幕与荔枝派nano用的是同一个CPU方案，但其硬件与nano有一定的差别。若要驱动此屏幕，则需要将PE5端口拉高以启用屏幕的供电。  
理论上应该有使用设备树启用端口的方案，然而我太菜了没有成功实现。我的方法是修改sunxi的gpio.c，在端口初始化代码的最后配置并拉高了PE5。

[Link 1]: http://nano.lichee.pro/get_started/first_eat.html
[Linux]: http://nano.lichee.pro/build_sys/kernel.html
[SPI-Flash]: http://nano.lichee.pro/build_sys/build_flash.html
[Link 2]: https://www.lotlab.org/2018/07/29/record-of-using-licheepi-part-2-using-linux-gadget/
[licheepi-nano-image-master]: https://www.lotlab.org/wp-content/uploads/2019/02/licheepi-nano-image-master.zip