「开源共享」最简单易用的imx6ull烧写工具设计初衷&原理&思考

在开源烧写工具之前,有件事必须温馨提示一下:

1. 感谢众多学员的支持,年前生产的100ASK_IMX6ULL开发板全部售完。预计3月15日有现货。

100ASK_IMX6ULL开发板质量杠杠的,一个硬件BUG都没有。

受疫情影响,生产受阻。

为答谢愿意等待的客户,预售期间, 提质不提价: CPU主频由528MHZ提升为792MHZ

预售结束后提价20元。

现在购买仍然可以享受【发朋友圈减20】的优惠:349元可以买到792MHZ主频的imx6ull板子。物美价廉。

如果不是疫情影响,我们也不想推792MHZ的版本,毕竟还要贵20元,因为我们要做的是物美价廉的精品。


528MHZ对于学习没有任何差别,

工作时肯定优先选择528MHZ的:供应足,价格低,随时有货。


对于老客户

CPU主频由528MHZ提升为792MHZ,效果并没有很大差别,

有这时间您都可以学完很多内容了。


对于新客户

3月15日左右发的开发板CPU主频由528MHZ提升为792MHZ,预售期间不加价

预售结束后提价20元。

2. IMX6ULL芯片从2017年发布,已经3年了。

各厂家用的还是原厂配的mfgtools,烧写500M的映象文件至少5分钟,太慢了

升级内核、升级设备树时,需要给开发板接网线、开Ubuntu,步骤太复杂。

谁能改进?这要对GUI、Uboot、文件系统制作都有深入研究。

我们推出的“100ask_imx6ull_flashing_tool”,

不管是操作方面还是下载速度都秒杀mfgtools, 烧写500M映像文件只需要1分钟,快了5倍!

有傻瓜化操作的基础版,简单易用,一键烧写、更新,

有专业版,支持所有同行IMX6ULL板子,支持更多操作:运行裸机、上传任意文件。

重点:完全开源

请问谁家有此实力?


3. 你以为只有这些?远远不止...

近30多个裸机实验即将发布,EMMC裸机编程、SD卡裸机编程....

看完这些裸机源码/文档,您肯定可以掌握复杂的EMMC、SD卡协议。


100ask_imx6ull预售购买链接&产品介绍:

http://100ask.taobao.com (点开店铺首页的第一张海报即可进入购买页面)




公布完好消息,接下来重点谈谈开源烧写工具100ask_imx6ull_Flashing tool。


「开源共享」最简单易用的imx6ull烧写工具设计初衷&原理&思考


100ask_imx6ull_Flashing tool由深圳百问网科技有限公司(下称:百问网) 独立开发,版权归百问网所有,并保留对本手册的一切权力。以下内容来自【100ask_imx6ull烧写工具设计与使用说明.docx】。该文档以及100ask_imx6ull_Flashing tool全部源代码都可以从以下网站获取(1或者2均可,内容一样):


1. https://github.com/100askTeam/gui_for_nxp_uuu

2. https://weidongshan.coding.net/p/gui_for_nxp_uuu/git (若github下载较慢,可以从国内的coding网站下载)


下面是本文目录,大概5000字,可以收藏再看。


目录

1. 为什么要重新开发烧写工具

2. 实现原理

3. uuu使用示例

3.1 下载运行裸机程序(uboot也是裸机)

3.2 烧写led.imx到EMMC

4. 特制的Uboot

5. EXT4文件系统制作注意事项

5.1 使用Buildroot制作映像文件时

5.2 使用mkfs.ext4制作映像文件时

6. 100ASK_IMX6ULL_Flashing_tool使用说明

6.1 基础版:专用于100ASK_IMX6ULL

6.2 专业版:更强大、更灵活、适合所有开发板

7. 100ASK_IMX6ULL_Flashing_tool设计前的思考

7.1 基础版

7.1.1 判断设备是否连接:应该全程监测

7.1.2 判断设备的固件是否已经在运行

7.1.3 烧写整个系统

7.1.4 更新内核

7.1.5 更新设备树

7.1.6 更新Uboot

7.1.7 烧写裸机

7.1.8 上传用户文件到根目录

7.2 专业版

7.2.1 判断设备是否连接:应该全程监测

7.2.2 判断设备的固件是否已经在运行

7.2.3 运行固件/裸机

7.2.4 烧写boot/裸机

7.2.5 烧写整个系统

7.2.6 上传任意文件

8. GUI的其他版本

1. 为什么要重新开发烧写工具


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


「开源共享」最简单易用的imx6ull烧写工具设计初衷&原理&思考


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,也可以单独烧写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. 快,烧写速度是原厂工具mfgtools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:


「开源共享」最简单易用的imx6ull烧写工具设计初衷&原理&思考


2. 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):


「开源共享」最简单易用的imx6ull烧写工具设计初衷&原理&思考


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:UniversalUpdate 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 界面,使用更方便。

3. 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。


3.1 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:


「开源共享」最简单易用的imx6ull烧写工具设计初衷&原理&思考


然后,按下图操作:


「开源共享」最简单易用的imx6ull烧写工具设计初衷&原理&思考


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:

<code>.\\bin\\\\uuu.exe SDP: boot -f ".\\files\\led.imx"/<code> 

SDP是协议,uuu通过SDP协议跟板子上的bootROM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:commandlist):

<code>uuu_version 1.2.39/<code>
<code>SDP: boot -f ".\\files\\led.imx"/<code>
<code>SDP: done/<code>

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:

<code>.\\bin\\\\uuu.exe led.clst/<code>


3.2 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:

<code>.\\bin\\\\uuu.exe -b emmc .\\firmware\\\\u-boot-dtb_fastboot_100ask.imx .\\files\\led.imx/<code>

命令解析:

a. “-b emmc”:burnemmc,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.MX6/7i.MX8MM, i.MX8MQ

SDP: boot -f _flash.bin

# This command will be run when ROM support streammode

# i.MX8QXP, i.MX8QM

SDPS: boot -f _flash.bin

# These commands will be run when use SPL andwill be skipped if no spl

# SDPU will be deprecated. please use SDPVinstead of SDPU

# {

SDPU: delay 1000

SDPU: write -f _flash.bin -offset 0x57c00

SDPU: jump

# }

# These commands will be run when use SPL andwill 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 ; elsesetenv emmc_ack 0; fi;

FB: ucmd mmc partconf ${emmc_dev} ${emmc_ack} 10

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 setenvemmc_ack 0; fi;

FB: ucmd mmc partconf ${emmc_dev} ${emmc_ack} 10

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:


「开源共享」最简单易用的imx6ull烧写工具设计初衷&原理&思考


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。

4. 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):

<code>export ARCH=arm/<code>
<code>export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-/<code>
<code>exportPATH=$PATH:/home/book/100ask_imx6ull-sdk/ToolChain/gcc-linaro-6.2.1-2016.11-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin/<code>
<code>cd uboot-imx_fastboot/<code>
<code>cp config_ok .config/<code>
<code>make/<code>
<code>cp u-boot-dtb.imx u-boot-dtb_fastboot_100ask.imx/<code>

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。

5. 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。


5.1 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:


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5.2 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,它本来就不支持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:

<code>dd if=/dev/zero of=rootfs.ext4 bs=1024 count=409600/<code>
<code>mkfs.ext4 -O ^metadata_csum rootfs.ext4/<code>
<code>sudo mount-t ext4 rootfs.ext4 /mnt/<code>
<code>sudo tarxjf rootfs.tar.bz2 -C /mnt/<code>
<code>sudo umount tmp/<code>

6. 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!

6.1 基础版:专用于100ASK_IMX6ULL

接线、设置USB启动的方式如下:


「开源共享」最简单易用的imx6ull烧写工具设计初衷&原理&思考


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

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:


「开源共享」最简单易用的imx6ull烧写工具设计初衷&原理&思考

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

6.2 专业版:更强大、更灵活、适合所有imx6ull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:

「开源共享」最简单易用的imx6ull烧写工具设计初衷&原理&思考

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:

「开源共享」最简单易用的imx6ull烧写工具设计初衷&原理&思考


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:


「开源共享」最简单易用的imx6ull烧写工具设计初衷&原理&思考


7. 100ASK_IMX6ULL_Flashing_tool设计前的思考


7.1 基础版

7.1.1 判断设备是否连接:应该全程监测

执行命令:

<code>./bin/uuu -lsusb/<code>

结果中有"SDP" 或 "FB"

7.1.2 判断设备的固件是否已经在运行

执行命令:

<code>./bin/uuu -lsusb/<code>

结果中有"FB"

7.1.3 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

<code>./bin/uuu>/write_all.clst/<emmc>/<code>

7.1.4 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

<code>./bin/uuu>/write_kernel.clst/<emmc>/<code>

7.1.5 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

<code>./bin/uuu>/write_dtb.clst/<emmc>/<code>

7.1.6 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

<code>./bin/uuu>/write_boot.clst/<emmc>/<code>


7.1.7 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:

<code>scripts/basic/<emmc>/write_noos.clst/<emmc>/<code>

b. 执行脚本

<code>./bin/uuu>/write_noos.clst/<emmc>/<code>

7.1.8 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:

<code>./bin/uuu FB: download -f <file>/<code>

b. 然后设置环境变量:

<code>./bin/uuu FB: ucmd setenv TARGET_FILE  // 根据用户选择设置目标路径/<code> 

c. 最后执行脚本

<code>./bin/uuu>/write_user_file.clst/<emmc>/<code>


7.2 专业版

7.2.1 判断设备是否连接:应该全程监测

执行命令:

<code>./bin/uuu -lsusb/<code>

结果中有"SDP" 或 "FB"

7.2.2 判断设备的固件是否已经在运行

执行命令:

<code>./bin/uuu -lsusb/<code>

结果中有"FB"

7.2.3 运行固件/裸机

执行命令 :

<code>./bin/uuu -t 1 <file>/<code>

file: 默认是 firmware/u-boot-dtb_fastboot_100ask.imx;用户可选择。

7.2.4 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

<code>scripts/pro/<emmc>/write_boot.clst/<emmc>/<code>

b. 执行脚本:

<code>./bin/uuu>/write_boot.clst/<emmc>/<code>

7.2.5 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

<code>scripts/pro/<emmc>/write_all.clst/<emmc>/<code>

b. 执行脚本:

<code>./bin/uuu>/write_all.clst/<emmc>/<code>

7.2.6 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:

<code>./bin/uuu FB: download -f <file>/<code>

b. 然后设置环境变量:

<code>./bin/uuu FB: ucmd setenv SEL_DEV <emmc>/<code>
<code>./bin/uuu FB: ucmd setenv PART <1|2|...> // 根据用户选择设置分区/<code>
<code>./bin/uuu FB: ucmd setenv FSTYPE  // 根据用户选择设置分区格式/<code>

c. 最后执行脚本

<code>./bin/uuu>/write_user_file.clst/<emmc>/<code>

8. GUI的其他版本

我们的学员很厉害,我们刚发布第1版时,功能很简单,不能选择文件。是学员做出了QT版本的GUI,可以选择文件。

「开源共享」最简单易用的imx6ull烧写工具设计初衷&原理&思考

受此启发,我们才做出了专业版。

这位学员说,他正在Ubuntu下调试GUI,搞定后也会公开源码。

敬请期待。


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