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IMX6ULL-ALPHA开发板适配uboot2023.04：从官方EVK到自定义板卡的移植实战

news 2026/5/27 9:57:00

1. 移植前的准备工作

在开始移植uboot之前，我们需要做好充分的准备工作。首先需要明确的是，移植uboot并不是一件简单的事情，特别是当我们选择较新的uboot版本时，可能会遇到各种兼容性问题。我最初尝试移植uboot官网的最新版本时，就遇到了LCD驱动无法正常工作的问题，最终不得不转向NXP官方提供的uboot版本。

开发环境配置如下：

  • 开发软件：VSCode配合SSH远程连接
  • 操作系统：Ubuntu 22.04 LTS
  • 交叉编译工具链：arm-none-linux-gnueabihf-gcc (版本10.3-2021.07)
  • uboot版本：NXP官方的uboot-imx-lf_v2023.04
  • 开发板硬件配置：
    • 核心板：EMMC 512MB版本
    • 底板：ALPHA V2.0

建议在开始前准备好以下材料：

  1. 正点原子ALPHA开发板的原理图
  2. NXP官方EVK开发板的原理图
  3. 开发板配套的Linux内核源码
  4. 串口调试工具
  5. SD卡和读卡器

2. 获取并准备uboot源码

移植的第一步是获取正确的uboot源码。我推荐使用NXP官方维护的uboot版本，而不是uboot官方的主线版本，因为NXP版本已经针对i.MX6ULL处理器做了专门的优化和适配。

获取源码的命令如下：

git clone https://github.com/nxp-imx/uboot-imx.git -b lf_v2023.04

下载完成后，解压源码并进入目录。我习惯使用VSCode进行代码编辑，因为它提供了很好的代码导航和搜索功能，对于uboot这样的大型项目非常有用。

在开始修改前，建议先编译一次原始代码，确保基础环境没有问题：

make mx6ull_14x14_evk_defconfig make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf- -j20

如果编译成功，说明你的交叉编译工具链和环境配置是正确的，可以开始移植工作了。

3. 创建板级配置文件

移植的核心工作就是创建适合ALPHA开发板的配置文件。我们从最简单的配置文件开始：

  1. 复制EVK的默认配置文件：
cp configs/mx6ull_14x14_evk_emmc_defconfig configs/mx6ull_alpha_defconfig
  1. 修改关键配置项：
  • 将CONFIG_TARGET_MX6ULL_14X14_EVK=y改为CONFIG_TARGET_MX6ULL_ALPHA=y
  • 将CONFIG_DEFAULT_DEVICE_TREE="imx6ull-14x14-evk"改为CONFIG_DEFAULT_DEVICE_TREE="imx6ull-alpha"

这里需要注意，设备树名称的修改非常重要，它决定了uboot启动时加载哪个设备树文件。ALPHA开发板与EVK开发板在外设上有不少差异，我们需要通过设备树来正确描述这些差异。

4. 添加板级支持文件

接下来需要创建ALPHA开发板的板级支持文件。这个过程相对繁琐，但方法很直接：

  1. 复制EVK的板级目录：
cp -r board/freescale/mx6ullevk board/freescale/mx6ullalpha
  1. 重命名关键文件：
cd board/freescale/mx6ullalpha mv mx6ullevk.c mx6ullalpha.c

  1. 修改Kconfig文件： 需要将文件中所有的MX6ULLEVK替换为MX6ULLALPHA，确保编译系统能够识别我们的新板型。

  2. 修改MAINTAINERS文件： 更新维护者信息，虽然我们可以保留原来的维护者邮箱，但需要将文件名和路径都改为ALPHA相关的。

  3. 修改Makefile： 将obj-y := mx6ullevk.o改为obj-y := mx6ullalpha.o

这些修改看似简单，但需要非常仔细，任何一个小错误都可能导致编译失败或者运行时出现问题。建议每修改一个文件后都保存并检查是否有遗漏。

5. 修改板级初始化代码

mx6ullalpha.c文件是板级初始化的核心，需要仔细修改。主要修改点包括：

  1. 修改checkboard函数：
int checkboard(void) { puts("Board: MX6ULL ALPHA\n"); return 0; }
  1. 修改运行时配置：
#ifdef CONFIG_ENV_VARS_UBOOT_RUNTIME_CONFIG env_set("board_name", "ALPHA"); env_set("board_rev", "14X14"); #endif
  1. 根据ALPHA开发板的实际硬件调整外设初始化代码，特别是GPIO、网络PHY和LCD相关的配置。

这部分修改需要参考ALPHA开发板的原理图，确保每个外设的引脚配置与硬件一致。例如，网络PHY的复位引脚、LCD的背光控制引脚等都可能与EVK开发板不同。

6. 添加板级头文件

头文件包含了很多重要的配置参数，我们需要为ALPHA开发板创建专用的头文件：

  1. 复制并重命名头文件：
cp include/configs/mx6ullevk.h include/configs/mx6ullalpha.h
  1. 修改关键定义：
  • 将__MX6ULLEVK_CONFIG_H改为__MX6ULLALPHA_CONFIG_H
  • 修改findfdt和findtee函数的实现，使其指向ALPHA开发板对应的设备树文件
  1. 根据ALPHA开发板的硬件特性调整以下参数：
  • 内存布局参数
  • 环境变量存储位置
  • 启动参数
  • 网络配置

特别要注意的是环境变量的存储位置，ALPHA开发板使用的EMMC可能与EVK开发板的分区布局不同，需要确保uboot能够正确读写环境变量。

7. 配置Kconfig系统

为了让我们的新板型能够出现在配置菜单中，需要修改Kconfig文件：

  1. 在arch/arm/mach-imx/mx6/Kconfig中添加：
config TARGET_MX6ULL_ALPHA bool "Support mx6ull_alpha" depends on MX6ULL select BOARD_LATE_INIT select DM select DM_THERMAL select IOMUX_LPSR select IMX_MODULE_FUSE select OF_SYSTEM_SETUP imply CMD_DM
  1. 添加板级Kconfig的引用：
source "board/freescale/mx6ullalpha/Kconfig"

这些修改确保了在运行make menuconfig时能够选择我们的ALPHA开发板配置，并且包含必要的驱动和功能支持。

8. 添加设备树文件

设备树是现代Linux系统硬件描述的核心，uboot也依赖设备树来描述硬件。我们需要为ALPHA开发板创建专用的设备树文件：

  1. 复制EVK的设备树文件：
cp arch/arm/dts/imx6ull-14x14-evk.dts arch/arm/dts/imx6ull-alpha.dts cp arch/arm/dts/imx6ul-14x14-evk.dtsi arch/arm/dts/imx6ull-alpha.dtsi cp arch/arm/dts/imx6ull-14x14-evk-u-boot.dtsi arch/arm/dts/imx6ull-alpha-u-boot.dtsi
  1. 修改主设备树文件：
  • 更新model和compatible属性
  • 根据ALPHA开发板的硬件调整外设配置
  • 添加或删除不用的外设节点
  1. 特别注意EMMC配置： ALPHA开发板使用的是8位总线宽度的EMMC，需要确保usdhc2节点配置正确：
&usdhc2 { pinctrl-names = "default", "state_100mhz", "state_200mhz"; pinctrl-0 = <&pinctrl_usdhc2_8bit>; pinctrl-1 = <&pinctrl_usdhc2_8bit_100mhz>; pinctrl-2 = <&pinctrl_usdhc2_8bit_200mhz>; bus-width = <8>; non-removable; status = "okay"; };

设备树的修改需要非常小心，特别是引脚复用配置，一个错误的配置可能导致外设无法工作甚至系统无法启动。建议每次修改后都对照原理图检查。

9. 网络驱动移植

ALPHA开发板使用的网络PHY与EVK开发板不同，需要进行相应的修改：

  1. 修改配置文件： 在mx6ull_alpha_defconfig中，将PHY驱动从Micrel改为SMSC：
# CONFIG_PHY_MICREL is not set # CONFIG_PHY_MICREL_KSZ8XXX is not set CONFIG_PHY_SMSC=y
  1. 修改设备树： 更新网络相关的节点，添加复位引脚配置：
&fec2 { pinctrl-names = "default"; pinctrl-0 = <&pinctrl_enet2 &pinctrl_enet2_reset>; phy-mode = "rmii"; phy-handle = <&ethphy1>; phy-reset-gpios = <&gpio5 8 GPIO_ACTIVE_LOW>; phy-reset-duration = <200>; status = "okay"; };
  1. 添加复位引脚配置：
pinctrl_enet2_reset:enet2resetgrp { fsl,pins = < MX6ULL_PAD_SNVS_TAMPER8__GPIO5_IO08 0x10B0 >; };
  1. 修改PHY驱动： 在drivers/net/phy/phy.c的genphy_config_aneg函数中添加PHY复位代码：
int genphy_config_aneg(struct phy_device *phydev) { int result; phy_reset(phydev); // 添加的复位代码 ... }

完成这些修改后，网络功能应该可以正常工作。可以通过以下命令测试网络：

setenv eth1addr 32:34:46:78:9A:DD setenv serverip 192.168.8.2 setenv ipaddr 192.168.8.3 saveenv ping ${serverip}

10. LCD驱动移植

LCD驱动的移植相对复杂，需要根据具体的LCD屏幕参数进行配置：

  1. 修改设备树中的LCD配置：
&lcdif { pinctrl-names = "default"; pinctrl-0 = <&pinctrl_lcdif_dat &pinctrl_lcdif_ctrl>; display = <&display0>; status = "okay"; display0: display@0 { bits-per-pixel = <24>; bus-width = <24>; display-timings { native-mode = <&timing0>; timing0: timing0 { clock-frequency = <9200000>; hactive = <480>; vactive = <272>; hfront-porch = <8>; hback-porch = <4>; hsync-len = <41>; vback-porch = <2>; vfront-porch = <4>; vsync-len = <10>; hsync-active = <0>; vsync-active = <0>; de-active = <1>; pixelclk-active = <0>; }; }; }; };
  1. 根据实际LCD参数调整：
  • clock-frequency：像素时钟频率
  • hactive/vactive：分辨率
  • hfront-porch/hback-porch/hsync-len：水平同步参数
  • vfront-porch/vback-porch/vsync-len：垂直同步参数

这些参数需要严格遵循LCD手册中的时序要求，任何参数错误都可能导致显示异常。正点原子的开发板配套资料中通常会提供这些参数。

11. 解决常见问题

在移植过程中，可能会遇到各种问题，以下是一些常见问题及解决方法：

  1. uboot启动时显示信息不全： 这是uboot的一个已知问题，可以通过reset命令重启uboot来显示完整信息。

  2. 内核启动失败： 可能是设备树配置问题，尝试删除OF_SYSTEM_SETUP选项：

config TARGET_MX6ULL_ALPHA ... # select OF_SYSTEM_SETUP # 注释掉这行 ...
  1. 校验码错误： 修改board/freescale/mx6ullalpha/imximage.cfg文件中的校验参数：
DATA 4 0x021B083C 0x01380138 DATA 4 0x021B0848 0x40402E32 DATA 4 0x021B0850 0x40403432
  1. 编译错误：
  • 确保所有文件重命名和路径修改都正确
  • 检查Kconfig和Makefile中的拼写错误
  • 清理工程后重新编译：make distclean

12. 编译与测试

完成所有修改后，可以创建一个编译脚本简化编译过程：

#!/bin/bash make distclean make mx6ull_alpha_defconfig make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf- -j20

给脚本添加执行权限：

chmod +x mkuboot.sh

运行脚本编译uboot：

./mkuboot.sh

编译成功后，会生成以下重要文件：

  • u-boot.bin：原始的uboot二进制文件
  • u-boot-dtb.bin：包含设备树的uboot二进制文件
  • u-boot.imx：添加了NXP特定头部的uboot镜像

将生成的u-boot.imx烧写到SD卡或EMMC中，上电测试。如果一切正常，你应该能看到uboot启动日志，并且能够通过串口与uboot交互。

13. 优化与调试

uboot移植完成后，还可以进行一些优化工作：

  1. 优化启动速度：
  • 减少不必要的驱动初始化
  • 调整环境变量
  • 优化bootcmd

  1. 添加自定义命令： 可以在uboot中添加一些方便调试的自定义命令，比如读取传感器数据、控制GPIO等。

  2. 调试技巧：

  • 使用bdinfo命令查看板级信息
  • 使用md和mm命令查看和修改内存
  • 使用dm tree命令查看设备模型

移植过程中，串口调试是最重要的手段。建议在关键初始化函数中添加调试打印，帮助定位问题。

14. 总结与经验分享

uboot移植是一个需要耐心和细致的工作。通过这次IMX6ULL-ALPHA开发板的uboot移植，我总结了以下几点经验：

  1. 版本选择很重要： 不要盲目追求最新版本的uboot，稳定性和兼容性更重要。NXP官方维护的uboot版本通常比uboot官方主线版本更适合i.MX系列处理器。

  2. 方法比细节重要： uboot移植有一套固定的模式和方法，掌握这些方法比记住每个配置细节更重要。核心思路就是"替换与适配"——找到参考板的配置，然后逐步修改适配到目标板。

  3. 调试是成功的关键： 遇到问题时，要学会使用uboot提供的调试工具和命令。有时候一个小小的环境变量设置错误就可能导致系统无法启动。

  4. 文档和社区是宝贵资源： uboot的官方文档、NXP的参考手册以及各种技术社区都是解决问题的好去处。很多问题可能已经有现成的解决方案。

  5. 保持代码整洁： 在修改uboot代码时，保持代码的整洁和可读性。添加适当的注释，方便日后维护和升级。

移植完成后，建议保存好所有的修改，最好能够打上标签或者创建分支，方便后续维护和升级。同时，记录下移植过程中遇到的问题和解决方法，形成文档，这对以后的工作会有很大帮助。

http://www.jsqmd.com/news/843194/

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