100ask_imx6ull烧写工具设计与使用说明

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100ask_imx6ull烧写工具设计与使用说明

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为什么要重新开发烧写工具

NXP公司给IMX6ULL提供了烧写工具:mfgtools。它的使用界面如下:

100ask imx6ull tool 001.png

操作很简单,一键烧写整个映象文件。
但是,缺点也很多:
a. 不能单独烧写bootloader、内核、设备树
或者说,可以实现这些功能,但是需要你去修改xml配置文件,对初学者不友善,对老手也显得麻烦。
b. 烧写速度慢
烧写500M的系统,耗时5分钟(我们的工具可以在1分钟内烧完)。
基于上述缺点,我们决定自己开发烧写工具100ask imx6ull flashing tool,并且完全开源。它有如下特点:
a. 可以烧写整个系统,也可以分开烧写bootloader、内核、设备树
b. 可以上传用户文件到开发板系统中任意目录里
c. 烧写速度是原厂工具的5倍
d. 支持所有厂家的开发板烧写,注意:不只是支持100ASK_IMX6ULL
它的界面如下,有基础版、专业版两个页面:

100ask imx6ull tool 002.png


实现原理

IMX6ULL本身支持USB启动,即PC通过USB线向开发板下载、运行程序。那么我们可以下载一个特殊的程序,这个程序支持:
a. 通过USB线接收PC文件
b. 通过USB线接收PC的命令
c. 根据这些命令烧写板子
所以我们需要2个软件:PC软件、特制的程序。如下图所示(imx6ull boot ROM程序是固化在芯片内部的,设置为USB模式时它就会自动运行):

100ask imx6ull tool 003.png

一开始,PC软件通过SDP协议向IMX6ULL芯片下载、运行特制的程序,SDP协议是IMX6ULL厂家自己的协议。
特制的程序支持Fastboot协议,这是安卓系统常用的刷机协议。这程序运行起来后,PC软件就通过FB协议与它通信,可以下载文件、发送命令。
特制的程序接收到命令后,就可以去烧写系统。
幸运的是,NXP公司已经提供了PC软件,名为uuu:Universal Update Utility(又名mfgtools 3.0)。
支持Fastboot协议的u-boot也有源码,可惜跟uuu不太适配,需要做很多修改。
我们还实现了通过uuu向u-boot下载文件,通过u-boot烧写FAT、EXT4分区。可惜u-boot并未支持EXT4的某些新特性,所以制作EXT4文件系统时也需要做些修改。
所以我们要做的就是:
a. 修改u-boot,让它跟uuu的配合更顺畅。
b. 修改制作EXT4文件系统的方法,去掉u-boot未支持的特性
c. 编写GUI,让使用更方便

uuu使用示例

要给uuu修改配套的u-boot,要给它写GUI,第一件事当然就是熟悉uuu的使用:先用命令行。
uuu的GITHUB地址为:https://github.com/NXPmicro/mfgtools
里面也有编译好的可执行程序:uuu.exe(Windows用)、uuu(Linux用),还有一个uuu.pdf。

下载运行裸机程序(uboot也是裸机)

我们在GITHUB中已经有现成的LED裸机程序和uboot,可以直接运行。
首先开发板设置为USB启动模式,不插SD/TF卡,并上电:

100ask imx6ull tool 004.png

然后,按下图操作:

100ask imx6ull tool 005.png

上图中的命令“.\bin\uuu.exe .\files\led.imx”将会执行内嵌的脚本,类似如下命令:
	.\bin\uuu.exe  SDP: boot -f  ".\files\led.imx"
SDP是协议,uuu通过SDP协议跟板子上的boot ROM通信;
boot是命令,表示要启动,后面的“-f”表示要启动哪个文件。
你还可以把它写入一个脚本文件,比如led.clst (后缀含义clst:command list):
	uuu_version 1.2.39
	SDP: boot -f  ".\files\led.imx"
	SDP: done
clst文件中第1行必须写uuu_version,表明它适用的最低版本号。
然后在命令行中执行如下命令,也可以达到同样的效果:
	.\bin\uuu.exe  led.clst

烧写led.imx到EMMC

uuu本身没有烧写功能,所以需要借助特制的程序:支持Fastboot协议的uboot。
在GITHUB中我们也提供了该uboot。
开发板设置为USB模式启动,并打开命令行后,可以如下操作把led.imx烧写到EMMC:
	.\bin\uuu.exe  -b  emmc  .\firmware\u-boot-dtb_fastboot_100ask.imx  .\files\led.imx
命令解析:
a. “-b emmc”:burn emmc,烧写EMMC
b. 需要借助特制的程序:.\firmware\u-boot-dtb_fastboot_100ask.imx
c. 烧写谁?.\files\led.imx
这个命令其实会使用内嵌的脚本来烧写,可以执行“.\bin\uuu.exe -bshow emmc”查看脚本,结果如下:
	uuu_version 1.2.39

	# @_flash.bin            | bootloader
	# @_image   [_flash.bin] | image burn to emmc, default is the same as bootloader

	# This command will be run when i.MX6/7 i.MX8MM, i.MX8MQ
	SDP: boot -f _flash.bin

	# This command will be run when ROM support stream mode
	# i.MX8QXP, i.MX8QM
	SDPS: boot -f _flash.bin

	# These commands will be run when use SPL and will be skipped if no spl
	# SDPU will be deprecated. please use SDPV instead of SDPU
	# {
	SDPU: delay 1000
	SDPU: write -f _flash.bin -offset 0x57c00
	SDPU: jump
	# }

	# These commands will be run when use SPL and will be skipped if no spl
	# if (SPL support SDPV)
	# {
	SDPV: delay 1000
	SDPV: write -f _flash.bin -skipspl
	SDPV: jump
	# }

	FB: ucmd setenv fastboot_dev mmc
	FB: ucmd setenv mmcdev ${emmc_dev}
	FB: ucmd mmc dev ${emmc_dev}
	FB: flash bootloader _image
	FB: ucmd if env exists emmc_ack; then ; else setenv emmc_ack 0; fi;
	FB: ucmd mmc partconf ${emmc_dev} ${emmc_ack} 1 0
	FB: Done
这个脚本支持IMX6、IMX7、IMX8MM、IMX8Q,我们只关心IMX6ULL的话,脚本可以精简为burn_led.clst,内容如下:
	uuu_version 1.2.39
	SDP: boot -f  .\firmware\u-boot-dtb_fastboot_100ask.imx
	FB: ucmd setenv fastboot_dev mmc
	FB: ucmd setenv mmcdev ${emmc_dev}
	FB: ucmd mmc dev ${emmc_dev}
	FB: flash bootloader  .\files\led.imx
	FB: ucmd if env exists emmc_ack; then ; else setenv emmc_ack 0; fi;
	FB: ucmd mmc partconf ${emmc_dev} ${emmc_ack} 1 0
	FB: Done
可以看到除了使用SDP协议启动特制的Uboot之外,就是使用FB协议跟这个Uboot通信了。这些FB命令举个例子来讲解:

100ask imx6ull tool 006.png

从这些脚本可知, uuu更多的时候是通过FB协议向Uboot下载文件、发送命令;核心都是Uboot,苦活累活是Uboot做的。

特制的Uboot

修改说明有时间再补,主要参考uuu.pdf,还有根据uuu内嵌的脚本添加环境变量。
在GITHU中已经有改好的源码,编译方法如下(你的工具链的PATH可能跟我们的不同,请自行修改):
	export ARCH=arm
	export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
	export PATH=$PATH:/home/book/100ask_imx6ull-sdk/ToolChain/gcc-linaro-6.2.1-2016.11-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin

	cd  uboot-imx_fastboot//先在UBUNTU下解压uboot-imx_fastboot.tar.bz2
	cp  config_ok  .config
	make
	cp  u-boot-dtb.imx  u-boot-dtb_fastboot_100ask.imx
所得到的u-boot-dtb_fastboot_100ask.imx文件就是特制的Uboot,我们的烧写工具中已经在firmware目录里放置了该文件。


EXT4文件系统制作注意事项

我们的GUI功能强大,可以把PC上的任意文件发给Uboot,再借助它的ext4write命令烧写到板子上的任意目录中。
但是Uboot对EXT4的支持并没有跟得上Linux,比如它不支持新特性:metadata_csum。所以在PC上制作EXT4映像文件时,要去除这个特性。

使用Buildroot制作映像文件时

在Buildroot源码目录下执行make menuconfig,如下图添加选项即可:

100ask imx6ull tool 007.png

使用mkfs.ext4制作映像文件时

我们有时候使用mkfs.ext4来制作EXT4映像,有些Linux系统的mkfs.ext4版本比较低,它来本就不支持metadata_csum特性,所以不需要加上特别的选项。经测试:1.43及以下版本的mkfs.ext4不需要做特别设置。
对于高于1.43的mkfs.ext4,制作映像文件时要加上参数“-O ^metadata_csum”,它是禁止metadata_csum的意思,比如:
	dd  if=/dev/zero  of=rootfs.ext4  bs=1024  count=409600
	mkfs.ext4  -O  ^metadata_csum  rootfs.ext4
	sudo  mount -t ext4 rootfs.ext4  /mnt
	sudo  tar xjf rootfs.tar.bz2 -C  /mnt
	sudo  umount tmp

100ASK_IMX6ULL_Flashing_tool使用说明

100ASK_IMX6ULL_Flashing_tool是uuu工具的GUI前端,操作更便利。从GITHUB下载工具后,在“100ask_imx6ull烧写工具”目录下双击运行“100ask_imx6ull_flashing_tool.exe”。
它有“基础版”、“专业版”两个页面。
“基础版”是专为100ASK_IMX6ULL设计的,点击一下即可完成某项烧写。
“专业版”功能更强大,特别是它可以上传文件到某个分区、某个目录。有些厂家的开发板,zImage和设备树是在第1个分区里的,而100ASK_IMX6ULL的zImage和设备树是在第2个分区里,所以这些厂家的开发板就无法使用基础版来烧写,需要使用专业版,指定分区、指定分区格式、指定路径,然后再上传文件。
注意:开发板必须设置为USB模式,如果要用SD/TF卡,必须先上电再插卡;
不能先插卡再上电,不能先插卡再上电,不能先插卡再上电!
注意:如果你是使用git命令获得本工具,那么在“100ask_imx6ull烧写工具/files”目录下没有emmc.img和sdcard.img,因为它们超过了GIT的100M容量限制。
你可以从http://wiki.100ask.org/Download找到“100ask_imx6ull开发板BSP包”,在网盘中可以看到 “01_Tools/100ask_imx6ull烧写工具.tar.bz2”,下载后解压,即可得到files目录下的emmc.img和sdcard.img。

基础版:专用于100ASK_IMX6ULL

接线、设置USB启动的方式如下:
注意:USB串口线可接可不接,接上只是为了观察烧写过程。
注意:设置为USB启动时,先不要接TF卡

100ask imx6ull tool 008.png


板子复位或重新上电后,在APP里操作即可,一个图就可以列清楚所有步骤:

100ask imx6ull tool 009.png

各按钮作用如下:
a. 烧写整个系统:把emmc.img烧到EMMC上,或是把sdcard.img烧到SD/TF卡上;
b. 更新内核:把zImage上传到根文件系统的/boot目录
c. 更新设备树:把100ask_imx6ull-14x14.dtb上传到根文件系统的/boot目录
d. 更新Uboot:把u-boot-dtb.imx烧写到EMMC或SD/TF卡;
e. 烧写裸机:把所选裸机文件,烧写到EMMC或SD/TF卡;
f. 上传文件:把所选用户文件,上传到根文件系统的/目录

专业版:更强大、更灵活、适合所有开发板

专业版的强大在于烧写文件时可以选择任意文件,上传文件时可以指定分区、分区格式、目标路径。用法也很简单,一图足以说明:

100ask imx6ull tool 010.png

有些开发板厂家把内核zImage、设备树放在第1个分区里,它通常是FAT分区。那么可以使用专业版来更新内核、更新设备树。
比如:

100ask imx6ull tool 011.png

几乎所有的开发板的第2个分区都是EXT4格式,我们可以上传文件到它的任意目录下,比如:

100ask imx6ull tool 012.png


100ASK_IMX6ULL_Flashing_tool设计说明

基础版

判断设备是否连接:应该全程监测

执行命令:
	./bin/uuu   -lsusb
结果中有 "SDP" 或 "FB"

判断设备的固件是否已经在运行

执行命令:
	./bin/uuu   -lsusb
结果中有 "FB"

烧写整个系统

如果设备的固件未运行: 帮用户运行固件,然后再烧写。
如果设备的固件已经运行: 则可以直接烧写。
烧写方法:
执行脚本
	./bin/uuu  scripts/basic/<emmc|sd|...>/write_all.clst

更新内核

如果设备的固件未运行: 帮用户运行固件,然后再烧写。
如果设备的固件已经运行: 则可以直接烧写。
烧写方法:
执行脚本
	./bin/uuu  scripts/basic/<emmc|sd|...>/write_kernel.clst

更新设备树

如果设备的固件未运行: 帮用户运行固件,然后再烧写。
如果设备的固件已经运行: 则可以直接烧写。
烧写方法:
执行脚本
		./bin/uuu  scripts/basic/<emmc|sd|...>/write_dtb.clst

更新Uboot

如果设备的固件未运行: 帮用户运行固件,然后再烧写。
如果设备的固件已经运行: 则可以直接烧写。
烧写方法:
执行脚本
	./bin/uuu  scripts/basic/<emmc|sd|...>/write_boot.clst

烧写裸机

如果设备的固件未运行: 帮用户运行固件,然后再烧写。
如果设备的固件已经运行: 则可以直接烧写。
烧写方法:
a. 根据用户选择,修改脚本,把要烧写的文件名替换进脚本里:
		scripts/basic/<emmc|sd|...>/write_noos.clst
b. 执行脚本
		./bin/uuu  scripts/basic/<emmc|sd|...>/write_noos.clst

上传用户文件到根目录

如果设备的固件未运行: 帮用户运行固件,然后再烧写。
如果设备的固件已经运行: 则可以直接烧写。
上传方法:
a. 先下载文件:
		./bin/uuu  FB: download -f  <file>
b. 然后设置环境变量:
		./bin/uuu  FB: ucmd setenv TARGET_FILE <路径> // 根据用户选择设置目标路径
c. 最后执行脚本
		./bin/uuu  scripts/pro/<emmc|sd|...>/write_user_file.clst


专业版

判断设备是否连接:应该全程监测

执行命令:
	./bin/uuu   -lsusb
结果中有 "SDP" 或 "FB"

判断设备的固件是否已经在运行

执行命令:
	./bin/uuu   -lsusb
结果中有 "FB"

运行固件/裸机

执行命令 :
	./bin/uuu  -t  1  <file>
file: 默认是 firmware/u-boot-dtb_fastboot_100ask.imx;用户可选择。

烧写boot/裸机

如果设备的固件未运行: 帮用户运行固件,然后再烧写。
如果设备的固件已经运行: 则可以直接烧写。
烧写方法:
a. 根据用户选择修改脚本
	scripts/pro/<emmc|sd|...>/write_boot.clst
b. 执行脚本:
	./bin/uuu  scripts/pro/<emmc|sd|...>/write_boot.clst

烧写整个系统

如果设备的固件未运行: 帮用户运行固件,然后再烧写。
如果设备的固件已经运行: 则可以直接烧写。
烧写方法:
a. 根据用户选择修改脚本
	scripts/pro/<emmc|sd|...>/write_all.clst
b. 执行脚本:
	./bin/uuu  scripts/pro/<emmc|sd|...>/write_all.clst

上传任意文件

如果设备的固件未运行: 帮用户运行固件,然后再烧写。
如果设备的固件已经运行: 则可以直接烧写。
上传方法:
a. 先下载:
		./bin/uuu  FB: download -f  <file>
b. 然后设置环境变量:
		./bin/uuu  FB: ucmd setenv SEL_DEV <EMMC | SD | NAND>
		./bin/uuu  FB: ucmd setenv PART   <1|2|...>      // 根据用户选择设置分区
		./bin/uuu  FB: ucmd setenv FSTYPE  <FAT/EXT4>  // 根据用户选择设置分区格式
c. 最后执行脚本
		./bin/uuu  scripts/pro/<emmc|sd|...>/write_user_file.clst