LV01-02-IMX6ULL-ALPHA开发板体验-02-NXP-mfgtool简介
本文主要是体验正点原子I.MX6U-ALPHA开发板出厂系统——NXP官方烧写工具mfgtool的相关笔记,若笔记中有错误或者不合适的地方,欢迎批评指正😃。
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一、mfgtool烧写工具
这是一个烧写工具,是NXP专门为自己家的芯片出的一个工具,我们是可以通过脚本来使用这个工具烧写我们所需要的文件到开发板中去,而脚本可以根据我们的需求来写。
1. ALPHA板开发资料中的mfgtool
这个烧写工具,在正点原子提供的资料里边已经有了,我们使用的话就先用正点原子提供的这一个:
另外我也上传了一份到gitee:苏木/imx6ull-sys-download (gitee.com),需要注意的是,从gitee拉下来的需要对根文件系统进行合并,然后才能使用。
2. NXP官方原版mfgtool
我们先对官方原版的mfgtool进行一个了解,方便后边学习定制自己的mfgtool。
2.1 软件下载
MfgTool 工具是 NXP 提供的专门用于给 I.MX 系列 CPU 烧写系统的软件,可以在 NXP 官网下载到,由于正点原子出厂的系统都是基于NXP维护的4.1.15的相关BSP资源开发的,所以这里的工具,我也选择相同的版本:IMX6_L4.1.15_2.0.0_MFG_TOOL (nxp.com.cn)。 下载并解压好的文件如下所示:
解压后有两个.txt 文件和两个.gz 压缩包。 .txt 文档就不去看了,重点是这两个 .gz 压缩包,这两个压缩包的区别在名字上已经写的很详细了。“without-rootfs”和“with-rootfs”,一个是带 rootfs 和一个是不带 rootfs。
2.2 相关介绍
mfg_tools 这个工具本意是给 NXP 自己的开发板设计的烧写软件,所以肯定带有自家开发板对应的 uboot、 linux kernel 和 rootfs 的文件。我们肯定是要烧写文件系统的,所以选择 mfgtools-with-rootfs.tar.gz 这个压缩包,继续对其解压, 解压出一个名为 mfgtools-with-rootfs 的文件夹,此文件夹就包含有我们需要的烧写工具。解压后会包含以下文件:
(1)我们只关心上图中 Profiles 这个文件夹,因为后面要烧写文件就放到这个文件夹中。
(2)MfgTool2.exe 就是烧写软件,但是我们不会直接打开这个软件烧写, mfg_tools 不仅能烧写I.MX6U,而且也能给 I.MX7、 I.MX6Q 等芯片烧写,所以在烧写之前必须要进行配置,指定烧写的是什么芯片,烧写到哪里去。
(3)后面的这些众多的.vbs 文件就是配置脚本,烧写的时候通过双击这些.vbs 文件来打开烧写工具。这些.vbs 烧写脚本既可以根据处理器的不同,由用户自己选择向 I.MX6D、 I.MX6Q、 I.MX6S、 I.MX7、 I.MX6UL 和 I.MX6ULL 等的哪一款芯片烧写系统。也可以根据存储芯片的不同,选择向 EMMC、 NAND 或 QSPI Flash 等的哪一种存储设备烧写,功能非常强大。例如我们现在需要向 I.MX6U 烧写系统 ,那么就需要参考下表所示的 5 个烧写脚本:
脚本文件 | 描述 |
mfgtool2-yocto-mx-evk-emmc.vbs | EMMC 烧写脚本 |
mfgtool2-yocto-mx-evk-nand.vbs | NAND 烧写脚本 |
mfgtool2-yocto-mx-evk-qspi-nor-n25q256a.vbs | QSPI Flash 烧写脚本,型号为 n25q256a |
mfgtool2-yocto-mx-evk-sdcard-sd1.vbs | 如果 SD1 和 SD2 接的 SD 卡,这两个文件分 别向 SD1 和 SD2 上的 SD 卡烧写系统。 |
mfgtool2-yocto-mx-evk-sdcard-sd2.vbs |
其他的.vbs 烧写脚本用不到,因此可以删除掉。
3. mfgtool启动
前边我们做完准备工作后,USB线应该一端接在电脑,另一端接在开发板的USB OTG口,拨码开关应该对应在从USB启动(0100 0000)的状态。
当一切准备就绪以后,按一下开发板的复位键,(如果插了 TF 卡,请弹出 TF 卡,否则电脑不能识别 USB!等识别出来以后再插上 TF 卡! )此时就会进入到 USB 模式,如果是第一次进入 USB 模式的话可能会久一点,这个是免驱的,因此不需要安装驱动。一旦第一次设置好设备以后,后面每次连接都不会有任何提示了。
怎么确认连接成功了呢?我们可以双击打开这个文件:
然后会看到如下弹窗:
上边显示【No Device Connected】就说明USB连接不成功,我们可以重启开发板重试一下,若识别到USB,连接成功的话,如下图:
会显示【符合 HID 标准的供应商定义设备】。这里需要注意,我们需要先拔出TF卡,等识别到USB后再插上TF卡即可。
二、系统烧写原理
1. 烧写流程概述
开发板连接电脑以后双击“ mfgtool2-yocto-mx-evk-emmc.vbs ”文件打开软件。
然后就会打开mfgtool软件,会有如下弹窗:
【注意】若是使用的是正点原子alpha linux开发板,这里需要先拔掉TF卡,并且将拨码开关拨到从USB启动,否则会识别不到USB。
如果出现【符合 HID 标准的供应商定义设备】就说明连接正常,可以进行烧写,如果出现其他的字符那么就要检查连接是否正确。点击【Start】按钮即可开始烧写,烧写什么东西呢?肯定是烧写 uboot、 Linux kernel、 .dtb 和 rootfs,那么这四个文件应该放到哪里 MfgTool 才能访问到呢? 我们进入如下目录中 :
1 | L4.1.15_2.0.0-ga_mfg-tools/mfgtools-with-rootfs/mfgtools/Profiles/Linux/OS Firmware |
该目录中相关文件如下图所示:
文件夹“ OS Firmware ”是存放系统固件的,我们重点需要关注该目录中的 files、 firmware 这两个文件夹,以及 ucl2.xml 这个文件。在具体看这三个文件和文件夹之前,我们先来简单了解一下 MfgTool 烧写的工作流程:
MfgTool 其实是先通过 USB OTG 先将 uboot、 kernel 和.dtb(设备树)这是三个文件下载到开发板的 DDR 中,注意此时不需要下载 rootfs。就相当于直接在开发板的 DDR上启动 Linux 系统,等 Linux 系统启动以后再向 EMMC 中烧写完整的系统,包括 uboot、 linux kernel、 .dtb(设备树)和 rootfs,因此 MfgTool 工作过程主要分两个阶段:
(1)将 firmware 目录中的 uboot、 linux kernel 和.dtb(设备树),通过 USB OTG 将这个文件下载到开发板的 DDR 中,目的就是在 DDR 中启动 Linux 系统,为后面的烧写做准备。
(2)经过第(1)步的操作,此时 Linux 系统已经运行起来了,系统运行起来以后就可以很方便的完成对 EMMC 的格式化、分区等操作。 EMMC 分区建立好以后就可以从 files 中读取要烧写的 uboot、 linux kernel、 .dtb(设备树)和 rootfs 这 4 个文件,然后将其烧写到 EMMC 中。
2. OS Firmware目录说明
2.1 firmware目录
打开 firmware 文件夹,里面有很多的 .imx 结尾的 uboot 文件、一个 zImage 镜像文件、很多.dtb结尾的设备树文件。这些文件都是NXP官方开发板使用的,不同的板子使用不同的文件,其中我们需要关心的只有下表的这三个文件:
脚本文件 | 描述 |
zImage | NXP 官方 I.MX6ULL EVK 开发板的 Linux 镜像文件。 |
u-boot-imx6ull14x14evk_emmc.imx | NXP 官方 I.MX6ULL EVK 开发板的 uboot 文件。 |
zImage-imx6ull-14x14-evk-emmc.dtb | NXP 官方 I.MX6ULL EVK 开发板的设备树。 |
2.2 files目录
第二阶段就是从 files 目录中读取整个系统文件,并将其烧写到 EMMC 中。 files 目录中的文件和firmware 目录中的基本差不多,都是不同板子对应的 uboot、设备树文件,我们只关心下表中的四个文件:
脚本文件 | 描述 |
zImage | NXP 官方 I.MX6ULL EVK 开发板的 Linux 镜像文件。 |
u-boot-imx6ull14x14evk_emmc.imx | NXP 官方 I.MX6ULL EVK 开发板的 uboot 文件。 |
zImage-imx6ull-14x14-evk-emmc.dtb | NXP 官方 I.MX6ULL EVK 开发板的设备树。 |
rootfs_nogpu.tar.bz2 | 根文件系统,注意和另外一个 rootfs.tar.bz2 根文件系统区分开。 nogpu 表示此根文件系统不包含 GPU 的内容, I.MX6ULL 没有 GPU,因此要使用此根文件系统。 |
2.3 ucl2.xml 文件
2.3.1 整体框架
files 和 firmware 目录下有众多的 uboot 和设备树,那么烧写的时候究竟选择哪一个呢?这个工作就是由 ucl2.xml 文件来完成的。 ucl2.xml 以“<UCL>”开始,以“</UCL>”结束。“<CFG>”和“</CFG>”之间是配置相关内容,主要是判断当前是给 I.MX 系列的哪个芯片烧写系统。“<LIST>”和“</LIST>”之间的是针对不同存储芯片的烧写命令。
点击查看 整体框架
1 | <UCL> |
2.3.2 判断芯型号
ucl2.xml 首先会判断当前要向 I.MX 系列的哪个芯片烧写系统,相关代码如下:
1 | <CFG> |
通过读取芯片的 VID 和 PID 即可判断出当前要烧写什么处理器的系统,如果VID=0X15A2,PID=0080,那么就表示要给 I.MX6ULL 烧写系统。
3. xxx.vbs文件
上边确定了处理器以后就要确定向什么存储设备烧写系统,这个时候就要用到 mfgtool2-yocto-mx-evk-emmc.vbs 脚本文件了,此文件内容如下:
1 | Set wshShell = CreateObject("WScript.shell") |
第 2 行:就是 “ wshShell.run ” 这一行,这里一行调用了 mfgtool2.exe 这个软件,并且还给出了一系列的参数,其中就有 “ eMMC ” 字样,说明是向 EMMC 烧写系统,要烧写的存储设备就这样确定下来了。“ wshShell.run ”后面还有一堆的其他参数,这些参数都有对应的值,如下所示:
1 | board=sabresd |
这些参数最终将会被 ucl2.xml 文件所使用。
4. 烧写过程分析
上边已经通过 vbs 文件向 ucl.xml 文件传入了对应文件的名称信息,接下来就是执行相应的烧写命令了。我们以 uboot 的烧写为例说明一下。前面说了烧写分两个阶段,第一步是通过 USB OTG 向 DDR中下载系统,第二步才是正常的烧写。
通过 USB OTG 向 EMMC的板子的DDR 下载 uboot 的命令如下:
1 | <CMD state="BootStrap" type="boot" body="BootStrap" file ="firmware/u-boot-imx6ul%lite%%6uluboot%_emmc.imx" ifdev="MX6ULL">Loading U-boot</CMD> |
上面的命令就是BootStrap阶段,也就是第一阶段,“file”表示要下载的文件位置,在firmware目录下,文件名字为:
1 | lite%%6uluboot%_emmc.imx |
- %lite% :表示取 lite 的值,它的值我们可以在一个名为 cfg.ini 的配置文件中找到,在这里,它的值为 l(小写的L)。
- %6uluboot% :表示取 6uluboot 的值,它的值我们可以在 cfg.ini 的配置文件中找到,在这里,它的值为 6uluboot=14x14evk (但是文件中似乎是另一个,不过这只是默认配置,我们还会通过 vbs向 ucl2这个文件传入参数吗,我们传入参数的时候已经设置了 6uluboot=14x14evk)。
点击查看 cfg.ini
我们在 L4.1.15_2.0.0-ga_mfg-tools/mfgtools-with-rootfs/mfgtools-with-rootfs/mfgtools 下找到 cfg.ini 文件,该文件里包含了开发板的一些信息,查看 cfg.ini 文件可得 lite=l 以及一些字符串默认代表的值。
1 | [profiles] |
因此将这个值代入以后就是: u-boot-imx6ull14x14evk _emmc.imx 所以,这里向 DDR 中下载的是 firmware/ u-boot-imx6ull14x14evk _emmc.imx 这个 uboot 文件。同样的方法将.dtb(设备树)和 zImage 都下载到 DDR 中以后就会跳转去运行 OS,这个时候会在 MfgTool 工具中会有“Jumping to OS image”提示语句, ucl2.xml 中的跳转命令如下:
1 | <CMD state="BootStrap" type="jump" > Jumping to OS image. </CMD> |
启动 Linux 系统以后就可以在 EMMC 上创建分区,然后烧写 uboot、 zImage、 .dtb(设备树)和根文件系统。
三、NXP官方系统烧写
1. 系统烧写到EMMC
我们先来体验一下将NXP官方的镜像烧写到正点原子的开发板中,简单了解一下烧写过程。正点原子的 EMMC 核心版用的也是 512MB 的 DDR3 加 8G 的 EMMC,因此烧写 NXP 官方的系统是没有任何问题的。基本步骤如下:
(1)连接好 USB,拨码开关拨到 USB 下载模式。
(2)弹出 TF 卡,然后按下开发板复位按键,后续将系统烧写到EMMC中去,所以不需要 TF 卡。
(3)打开 MobaXterm,连接开发板,注意,此时需要两根USB线,一个连接在USB OTG,用于烧写程序,另一个连接在串口,用于显示开发板串口的打印信息。
- (4)双击“mfgtool2-yocto-mx-evk-emmc.vbs”,打开下载软件,如果出现【符合 HID 标准的供应商定义设备】等字样就说明下载软件已经准备就绪。
- (5)点击【Start】按钮开发烧写 NXP 官方系统,在uboot烧写完成并启动后,串口就会有打印信息输出。烧写过程如图所示:
然后我们可以在 MobaXterm 中看到当前的烧写过程,过程很漫长(主要是烧写根文件系统有大量的文件要拷贝,就很慢),这里就截取了一部分。
- (6)烧写完成状态如下图所示:
- (7)然后我们点击【Stop】,最后点击【Exit】退出即可。
2. 重启测试
上边烧写完毕后,我们拔出 USB 线,将开发板上的拨码开关拨到 EMMC 启动模式(1010 0110),然后重启开发板,此时就会从 EMMC 启动。只是启动以后的系统是 NXP 官方给 I.MX6ULL EVK 开发板制作的,这个系统需要输入用户名,用户名为“root”,没有密码,如下图:
在“imx6ul7d login:”后面输入“root”用户名,然后点击回车键即可进入系统中,进入系统以后就可以进行其他操作了。由此可以看出,NXP 官方的系统其实是可以在正点原子的 EMMC 版核心板上运行的 。 正常来讲,若是有显示屏,则也会有一些显示信息,但是可能不清楚,并且位置也不是很对:
四、改造自己的烧写工具?
上边的目录里边有很多我们不需要的文件,看着挺烦人的,我们最少需要哪些文件?这一部分我们以官方的系统为例进行一个学习。我们这里就以EMMC为例进行学习说明,SD卡和NAND也是一样的步骤。
1. 准备工具目录
我们复制一个 mfgtools-with-rootfs 目录,然后重命名:
接着我们删除其中的 mfgtools-with-rootfs-mine/mfgtools/*.vbs 文件,再删除 mfgtools-with-rootfs-mine/mfgtools/Profiles/Linux/OS Firmware目录中的 files 目录、firmware 目录和ulc2.xml文件,这些删除的东西我们后边都会重新创建并修改,最终创建一个自己的mfgtool。
2. 文件准备
2.1 files目录文件
我们的files目录需要那些文件?其实我们只需要四个文件:u-boot、linux内核镜像、dtb设备树和rootfs根文件系统,我们使用的是EMMC的板子,所以我们可以从官方的 mfgtool 中的OS Firmware目录中找到这些文件,我们直接复制到自己的目录中:
2.2 firmware目录文件
firmware目录文件需要u-boot、linux内核和dtb,在这个里边不需要根文件系统,firmware目录中的文件主要是完成烧写的第一个过程。我们也可以从mfgtool 中的OS Firmware目录中找到这些文件,我们直接复制到自己的目录中:
firmware 目录下的 fsl-image-mfgtool-initramfs-imx_mfgtools.cpio.gz.u-boot 文件(后边好像用到了,所以这里就一起拷贝一下啦,但是做什么用没有深究)。
2.3 新建 .vbs 文件
vbs文件用于调用mfgtool.exe烧写工具,并传入相关参数的,我们需要重新自己新建一个自己的,我们直接复制 mfgtool2-yocto-mx-evk-emmc.vbs 文件到 mfgtools-with-rootfs-mine/mfgtools目录即可(当然也可以命名为其他),文件内容不要做任何修改, .vbs 文件我们就新建好了。文件内容如下:
1 | Set wshShell = CreateObject("WScript.shell") |
在此脚本下,后边我们在ucl2.xml文件中遇到%6uluboot%就会被替换为14x14evk,遇到 %6uldtb%会被替换为14x14-evk,但是后边在这里自定义的可以直接写死,在实际开发需要支持多种芯片的时候可以采用此种方法传递参数,然后我们可以在 ucl2.xml 中通过 %variable_name%来引用。
【注意】这里的其实是修改了 mfgtools-with-rootfs-mine/mfgtools/cfg.ini中的参数,cfg.ini文件中是默认的配置,要修改的话就在脚本中修改,重新传入即可。
2.4 新建 ucl2.xml 文件
ucl2.xml文件位于mfgtools-with-rootfs-mine/mfgtools/Profiles/Linux/OS Firmware目录下,它决定了mfgtool的烧写的详细过程以及烧写的文件。我们新建一个ucl2.xml文件(也可以复制原来的进行修改):
点击查看 ulc2.xml文件内容
1 | <!-- |
【注意】上边的文件中,%mmc%将会被替换为1,lite=”l”(小写的L), 6uldtb=”14x14-evk”,6uluboot=”14x14evk”。
3. 烧写测试
这里就按照之前烧写官方系统的时候的方式就可以了,直接双击 mfgtool2-yocto-mx-evk-emmc.vbs 文件,开发板确保已经连接到电脑,便会打开mfgtool:
然后我们点击【Start 】等待烧写完毕。
4. 重启测试
上边烧写完毕后,我们拔出 USB 线,将开发板上的拨码开关拨到 EMMC 启动模式,然后重启开发板,此时就会从 EMMC 启动。若是烧写成功的话,就会看到与上边NXP官方系统烧写一节的笔记中一样的情况:
能到这一步,说明我们改造的mfgtool可以正常使用。