给OPi Zero Plus添加USB启动功能

你的名字 2021-11-11 03:44 555阅读 0赞

为使OPi Zero Plus支持U盘启动，需要在板载的SPI Flash当中刷入uboot。在这个过程当中绕了很多弯路，特此记录

最终操作步骤见文末

网上的教程仅使用sudo modprobe spi-sunxi、sudo modprobe spi-dev就使得/dev/下出现了SPI设备，而在Armbian系统当中却无效，遂怀疑需要使用官方系统  
\_\_\_  
思路 ：配置官方系统→打开SPI功能→写入uboot→测试U盘启动  
\_\_\_  
选用的镜像是[ubuntu\_desktop\_xenial\_zeroplus\_H5\_V0\_1.img][ubuntu_desktop_xenial_zeroplus_H5_V0_1.img]，更新于2017-08-14

#### 一、刷入系统 ####

推荐使用[Etcher][]写入镜像，因为官方有免安装版本的Etcher可以直接打开使用  
下载下来的压缩包需解压两次才可得到最终的img文件（.rar→.xz→.img）

#### 二、使用parted命令扩展分区 ####

官方系统不会自动将分区扩展至整个内存卡，需手动使用parted命令调整  
输入sudo parted -l查看当前磁盘信息，记录内存卡对应的设备名（/dev/mmcblk?）以及ext4分区对应的编号（一般是2）  
然后输入sudo parted +设备名，例如sudo parted /dev/mmcblk0，进入parted  
再输入resizepart并回车，在询问Partition number?时输入对应分区编号并回车，询问End?时输入100%并回车，最后重启，即可将分区扩展至整个内存卡

#### 三、更新软件包 ####

用系统自带的nano或者vim文本编辑器修改/etc/apt/sources.list文件，将原始数据全部用\#注释掉后替换为国内软件源，最后执行sudo apt update和sudo apt upgrade更新软件包即可

#### 四、解决开机等待时间过长问题 ####

更新软件包后开机可能会卡在以下步骤，需等待5分钟之后才能继续启动

> \[\*\*\* \] A start job is running for Raise network interfaces

（该启动信息仅在通过串口连接香橙派时可见，若使用ssh连接，则体现为开机后需等待5分钟才可使用ssh）  
解决方法：在更新软件包后或之后成功登录进入系统后用文本编辑器打开/lib/systemd/system/networking.service  
通常情况下能看到文件开头如下：

> \[Unit\]  
> Description=Raise network interfaces  
> Documentation=man:interfaces(5)  
> DefaultDependencies=no  
> Wants=network.target  
> ……

此时跳转至文件尾部，将TimeoutStartSec=5min更改为TimeoutStartSec=10，保存并退出即可

#### 五、打开SPI功能（失败） ####

根据[网上的资料][Link 1]，成功执行sudo modprobe spi-sunxi，但仍然无法看到spi设备

#### 查错： ####

通过[其他资料][Link 2]得知SPI功能需要通过sunxi-tools编辑系统文件才能打开  
同时在官方系统当中未找到/usr/lib下的uboot镜像，遂放弃，决定在Armbian中进行后续操作  
  
***思路 ：编译安装zlib→安装其它组件→编译安装sunxi-tools→编辑系统文件→打开SPI功能→写入uboot→测试U盘启动***

#### 一、安装zlib ####

sudo wget [http://www.zlib.net/zlib-1.2.11.tar.gz][http_www.zlib.net_zlib-1.2.11.tar.gz]  
sudo tar -zxvf zlib-1.2.11.tar.gz  
cd zlib-1.2.11  
sudo ./configure  
sudo make  
sudo make install

#### 二、安装其它组件 ####

sudo apt install pkg-config libusb build-essential

#### 三、下载并编译sunxi-tools ####

git clone [https://github.com/linux-sunxi/sunxi-tools][https_github.com_linux-sunxi_sunxi-tools]  
cd sunxi-tools  
sudo make  
sudo make install

#### 改进： ####

后来发现有现成sunxi-tools可供安装  
  
***思路 ：安装sunxi-tools→复制script.bin→用sunxi-tools中的bin2fex进行转换并编辑→覆盖原script.bin，启动SPI功能→写入uboot→测试U盘启动***

#### 一、直接安装sunxi-tools ####

sudo apt install sunxi-tools

#### 二、修改/media/boot/script.bin以启动SPI功能（失败） ####

boot分区挂载于根目录中而不是/media/中，且boot分区内无任何类似script.bin的文件

#### 查错： ####

经搜索得知，使用Legacy kernel时才会使用FEX/script.bin来控制硬件功能，而当前Armbian使用的mainline Linux kernel则使用设备树（.dtb文件）来控制硬件功能。遂查询在当前内核当中打开SPI的方法  
  
***思路 ：修改armbianEnv.txt→启动SPI模块→写入uboot→测试U盘启动***

#### 一、查询所支持的硬件功能并启用 ####

[参考资料][Link 3]

先使用sudo find /boot/dtb/ -name "\*overlay\*"命令查找说明文件（以README开头），根据硬件型号选择README.sun50i-h5-overlays并查看，发现如下内容

> ……  
> \#\#\# spi-spidev
> 
> Activates SPIdev device node (/dev/spidevX.Y) for userspace SPI access,  
> where X is the bus number and Y is the CS number
> 
> SPI 0 pins (MOSI, MISO, SCK, CS): PC0, PC1, PC2, PC3  
> SPI 1 pins (MOSI, MISO, SCK, CS): PA15, PA16, PA14, PA13
> 
> Parameters:
> 
> param\_spidev\_spi\_bus (int)  
> SPI bus to activate SPIdev support on  
> Required  
> Supported values: 0, 1
> 
> param\_spidev\_spi\_cs (int)  
> SPI chip select number  
> Optional  
> Default: 0  
> Supported values: 0, 1  
> Using chip select 1 requires using "spi-add-cs1" overlay
> 
> param\_spidev\_max\_freq (int)  
> Maximum SPIdev frequency  
> Optional  
> Default: 1000000  
> Range: 3000 - 100000000  
> ……

从中得知配置启动spi-spidev时必须配置参数param\_spidev\_spi\_bus，其余参数为可选项

打开/boot/armbianEnv.txt，在overlays=的后面加上spi-spidev（用空格与前项分隔开），并在文件末尾添上一行  
param\_spidev\_spi\_bus=0  
保存文件并重启

#### 二、查找内核功能并启用 ####

参照之前[资料][Link 1]的内容以及错误提示，输入sudo find /lib/modules/xxx/kernel -name "*spi*"找到了该文件

> /lib/modules/4.19.57-sunxi64/kernel/drivers/spi/spidev.ko

遂输入sudo modprobe spidev启用该功能，后可在/dev/中找到spidev0.0，成功打开SPI功能

#### 改进： ####

过程中搜索资料发现在Armbian系统中可使用armbian-config直接开启SPI功能  
  
***思路 ：直接启动SPI功能→写入uboot→测试U盘启动***

#### 一、直接使用armbian-config启动SPI ####

方法如下：  
输入sudo armbian-config→选中System并回车→选中Hardware并回车→选中spi-spidev，用空格选中→左右方向键选中Save并回车→左右方向键选中Back并回车→选中Reboot并回车  
等待重启完成即可

#### 二、写入uboot ####

先输入sudo apt install flashrom安装刷写工具

由[资料][Link 1]得知uboot镜像为/usr/lib/linux-u-boot-orangepizero\_5.31\_armhf/u-boot-sunxi-with-spl.bin  
其中linux-u-boot-orangepizero\_5.31\_armhf取决于当前系统版本  
我找到的镜像文件为/usr/lib/linux-u-boot-next-orangepizeroplus\_5.85\_arm64/sunxi-spl.bin  
通过以下命令刷入

> cd  
> dd if=/dev/zero count=2048 bs=1K | tr '\\000' '\\377' > spi.img  
> dd if=/usr/lib/linux-u-boot-next-orangepizeroplus\_5.85\_arm64/sunxi-spl.bin of=spi.img bs=1k conv=notrunc  
> sudo flashrom -p linux\_spi:dev=/dev/spidev0.0 -c MX25L1605 -w spi.img

（dd命令的文件目录根据bin文件实际位置调整）  
最后显示

> Erase/write done.  
> Verifying flash... VERIFIED.

刷写镜像成功

#### 三、测试U盘启动（失败） ####

关机，拔出SD卡，插上预先写入了系统镜像的U盘，插电启动  
串口输出如下：

> U-Boot SPL 2019.04-armbian (May 08 2019 - 17:52:07 +0200)  
> DRAM: 512 MiB  
> Trying to boot from sunxi SPI

然后就一直卡在这个界面不进入系统

#### 查错： ####

##### 1.怀疑U盘系统镜像有误 #####

重新刷入最新的Armbian\_5.83镜像，重试，仍然无法开机

##### 2.怀疑系统自带的镜像文件错误 #####

进入系统，使用以下命令重装相关包

> sudo apt remove linux-u-boot-orangepizeroplus-next  
> sudo apt install linux-u-boot-orangepizeroplus-next

重装后重复上述二、三步，仍然无法启动

##### 3.怀疑找错了镜像文件 #####

原因：  
1.在刷入镜像文件以前，无内存卡插电启动系统时串口无输出，刷入镜像文件以后，无卡插电启动时有上述串口输出，且刷入空镜像文件后，无卡启动时的串口输出又会消失  
说明系统是从SPI Flash当中启动的

2.资料当中使用dd命令共向spi.img当中写入了300KB左右的数据，而使用我找的bin文件却只写入了30KB左右的数据

3.我找到的bin文件为sunxi-spl.bin，末尾是spl而不是spi，说明此文件可能不是为了写入SPI Flash而专门设计的，且原教程中的文件名为u-boot-sunxi-with-spl.bin，英文含义不同

综上，推测找错了镜像文件的可能性很大

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思路 ：直接启动SPI功能→查找/生成uboot镜像文件→写入uboot→测试U盘启动  
\_\_\_

#### 一、直接使用armbian-config启动SPI ####

方法见上

#### 二、查找/生成uboot镜像文件 ####

在目录/usr/lib/linux-u-boot-next-orangepizeroplus\_5.85\_arm64/当中找到了u-boot.itb，猜测该文件可用于生成uboot镜像  
查阅[资料1][1]以及[资料2][2]得知sunxi-spl.bin和u-boot.itb共同直接构成启动所需的uboot镜像  
结合之前单独刷写sunxi-spl.bin时串口输出有部分启动内容的情况，猜测需将u-boot.itb直接刷写至sunxi-spl.bin后

输入ls -l /usr/lib/linux-u-boot-next-orangepizeroplus\_5.85\_arm64/得知sunxi-spl.bin占用32768个字节  
查阅[资料1][1 1]  
以及[资料2][2 1]，得知dd命令中用bs指定读写块的大小（单位为字节），用seek指定跳过多少块进行写入（单位为块）

输入命令如下：

> cd  
> dd if=/dev/zero count=2048 bs=1K | tr '\\000' '\\377' > spi.img  
> dd if=/usr/lib/linux-u-boot-next-orangepizeroplus\_5.85\_arm64/sunxi-spl.bin of=spi.img bs=1k conv=notrunc  
> dd if=/usr/lib/linux-u-boot-next-orangepizeroplus\_5.85\_arm64/u-boot.itb of=spi.img bs=1 seek=32768 conv=notrunc

#### 三、写入uboot ####

输入以下命令

> sudo flashrom -p linux\_spi:dev=/dev/spidev0.0 -c MX25L1605 -w spi.img

#### 四、测试U盘启动（部分失败） ####

按照先前步骤，在一个金士顿U盘上启动失败，在一个闪迪U盘上启动成功  
前者的串口输出中有如下内容

> EHCI timed out on TD  
> ……  
> Verifying Checksum ... Bad Data CRC  
> Ramdisk image is corrupt or invalid  
> SCRIPT FAILED: continuing...

后者的串口输出中对应内容如下

> Verifying Checksum ... OK  
> \#\# Flattened Device Tree blob at 4fa00000  
> Booting using the fdt blob at 0x4fa00000

经查询，U盘有坏道可能导致无法成功启动

### 最终方案： ###

直接启动SPI功能→生成uboot镜像文件→安装flashrom→写入uboot→测试U盘启动  
\_\_\_

#### 1.直接使用armbian-config启动SPI ####

输入sudo armbian-config→选中System并回车→选中Hardware并回车→选中spi-spidev，用空格激活→左右方向键选中Save并回车→左右方向键选中Back并回车→选中Reboot并回车  
等待重启完成即可

重启后输入ls /dev，可在设备列表当中看到一个名为spidev0.0的设备

#### 2.生成uboot镜像文件 ####

输入apt search linux-u-boot-orangepizeroplus，查看以下两个包是否有\[installed\]字样

> linux-u-boot-orangepizeroplus-dev  
> linux-u-boot-orangepizeroplus-next

若两者**都**没有出现\[installed\]（情况少见），则输入sudo apt install linux-u-boot-orangepizeroplus-next，等待安装完成后进入下一步  
若**其中任意一个包**有\[installed\]，则执行以下命令

> cd  
> dd if=/dev/zero count=2048 bs=1K | tr '\\000' '\\377' > spi.img  
> dd if=/usr/lib/linux-u-boot-next-orangepizeroplus\_5.85\_arm64/sunxi-spl.bin of=spi.img bs=1k conv=notrunc  
> dd if=/usr/lib/linux-u-boot-next-orangepizeroplus\_5.85\_arm64/u-boot.itb of=spi.img bs=1 seek=32768 conv=notrunc

其中linux-u-boot-next-orangepizeroplus\_5.85\_arm64用自己系统中的对应路径去替换，方法是输入ls /usr/lib，查看名字以linux-u-boot开头的文件夹  
之后在用户目录下会有一个大小为2097152字节的spi.img文件

#### 3.安装flashrom ####

输入sudo apt install flashrom

#### 4.写入uboot ####

输入sudo flashrom -p linux\_spi:dev=/dev/spidev0.0 -c MX25L1605 -w spi.img

过程中可能出现Erasing and writing flash chip... FAILED和ERASE FAILED!  
但只要最后显示

> Erase/write done.  
> Verifying flash... VERIFIED.

则说明写入成功

#### 5.测试U盘启动 ####

先挑一块质量好的U盘，使用[Etcher][]向U盘写入Armbian的镜像文件  
香橙派关机拔电源，取出内存卡，将写好的U盘插入香橙派，插电开机启动即可  
\_\_\_

### 后记： ###

/usr/lib/下有一个u-boot目录，里面的platform\_install.sh对于如何生成uboot镜像文件也有参考价值

2019.07.06

转载于:https://www.cnblogs.com/wh201906/p/11179137.html

[ubuntu_desktop_xenial_zeroplus_H5_V0_1.img]: http://www.orangepi.cn/downloadresourcescn/orangepizeroplus/2017-08-14/orangepizeroplus830bd06153eed38c27f2.html
[Etcher]: https://www.balena.io/etcher/
[Link 1]: http://blog.sina.com.cn/s/blog_4430c4a80102x5el.html
[Link 2]: https://blog.csdn.net/renpeng009672/article/details/85100828
[http_www.zlib.net_zlib-1.2.11.tar.gz]: http://www.zlib.net/zlib-1.2.11.tar.gz
[https_github.com_linux-sunxi_sunxi-tools]: https://github.com/linux-sunxi/sunxi-tools
[Link 3]: https://docs.armbian.com/Hardware_Allwinner_overlays/
[1]: http://wiki.friendlyarm.com/wiki/index.php/Building_U-boot_and_Linux_for_H5/H3/H2%2B/zh
[2]: http://www.elecfans.com/emb/600841.html
[1 1]: https://blog.csdn.net/tianxieeryang/article/details/85278687
[2 1]: https://czmmiao.iteye.com/blog/1748748