Yuan のノート
心之所至，隨意亂書
在 i.MX 8QuadXPlus 上使用 Yocto 建置 Linux 系統 2
Thu Sep 2, 2021
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前言

繼上一篇我們建立了可開機的映像檔後，接下來我們要來修改修改預設的除錯埠。從 UART0 改至 UART2。

主要內容

寫在開始之前

在 Yocto 專案中，有關硬體的配置都會記錄在 Machine Layer。所以我們要先從 Machine 配置檔找到相關的資訊，再開始修改。 在找到 u-boot 相關的資訊後，我們可能要修改:

  1. 裝置樹 ( Devicetree )
  2. GPIO初始化 (時序、iomux)
  3. 除錯埠相關設定
  4. Kernel 開機參數

UART2 在哪裡

從主板上我們可以看到有一組 DB9 的連接埠，上面寫著 RS232。但我們要如何知道它是哪一個 UART 埠呢?

主板上的 UART2

主板上的 UART2

我們可以從官方提供的電路圖來看，先找到 J37 (主板上有寫) 的元件。再從此開始一路的往源頭找。

UART2 DB9

UART2 DB9

電路圖

電路圖

最後我們可以看到它是接在 i.mx8qxp 的 AD34 與 AD35 上。

電路圖

電路圖

我們可以看到 AD34 與 AD35 即是 UART2_RX 與 UART2_TX 。

i.MX 8QuadXPlus and 8DualXPlus Automotive and Infotainment Applications Processors, P128

i.MX 8QuadXPlus and 8DualXPlus Automotive and Infotainment Applications Processors, P128

也可以在參考手冊找到 UART2 的暫存器位置。

i.MX 8DualX/8DualXPlus/8QuadXPlus Applications Processor Reference Manual, P31

i.MX 8DualX/8DualXPlus/8QuadXPlus Applications Processor Reference Manual, P31

測試 UART2 是否正常

在這裡我們可以先將 boot 切換至 eMMC 並從新開機。 連接好 i.mx8qxp 後，我們可以在 Host 端使用習慣的 RS232 工具軟體開啟 RS232 串列埠。 接著在 i.mx8qxp 上配置好 UART2 的鮑率後，就可以進行測試了。

如果主板的 eMMC 中並沒有可用的系統，關於這一點，以後我們會專門製作一篇為大家講解.。

在 Host 端:

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screen /dev/tty.XXXXX 115200

在 i.mx8qxp 端:

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# 修改 ttyLP2 所使用的鮑率
stty -F /dev/ttyLP2 115200

echo "Hello Word!" > /dev//dev/ttyLP2

修改 U-Boot

來自 Machine Layer 的訊息

我們在上一篇是指定 imx8qxpc0mek 為目標機器，所以我們可以先找到此配置檔。

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cd imx-yocto-bsp/sources
find . -iname "*imx8qxpc0mek*"

# Output:
# ./meta-imx/meta-bsp/conf/machine/imx8qxpc0mek.conf

U-Boot 相關配置

在找到目標機器的配置檔後，我們可以找詢有關 VIRTUAL/BOOTLOADER 或是 VIRTUAL/UBOOT 相關的設定。 如果沒有看到相關設定的話，我們可以再往它的 require 或是 include 檔查找。

在 imx8qxp-mek.conf 我們知道了 U-Boot 的 defconfig 檔, 檔名為 imx8qxp_mek

imx8qxp-mek.conf

imx8qxp-mek.conf

  • imx-yocto-bsp/sources/meta-imx/meta-bsp/conf/machine/imx8qxpc0mek.conf
    • require imx-yocto-bsp/sources/meta-freescale/conf/machine/imx8qxp-mek.conf
      • require imx-yocto-bsp/sources/meta-freescale/conf/machine/include/imx8x-mek.inc
        • require imx-yocto-bsp/sources/meta-freescale/conf/machine/include/imx-base.inc

確認 U-Boot 套件資訊

我們可以透過找尋下列變數，來找到使用的 U-Boot Package 名稱。

  • PREFERRED_PROVIDER_u-boot
  • PREFERRED_PROVIDER_virtual/bootloader

在編譯過後，原始碼可以在 ${WORK_DIR} 資料夾中找到。

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ls imx-yocto-bsp/first-build/tmp/work/imx8qxpc0mek-poky-linux/u-boot-imx/1_2021.04-r0/git

# Output:
# api     config.mk  dts                    include   MAINTAINERS  scripts
# arch    configs    env                    Kbuild    Makefile     test
# board   disk       examples               Kconfig   net          tools
# cmd     doc        fs                     lib       post
# common  drivers    imx8qxp_mek_defconfig  Licenses  README

不過我們其實也可以直接使用 devshell ，在 devshell 環境進行修改就可以了。

確認 U-Boot 開機時使用的裝置樹(Devicetree)

開機所使用的裝置樹資訊，會記錄在 defconfig 中，我們可以在 configs 中找詢 imx8qxp_mek_defconfig 配置檔。從配置檔中，我們可以看到它是使用 fsl-imx8qxp-mek。

這個檔案我們可以在 /arch/arm/dts/ 中看到。

imx8qxp_mek_defconfig

imx8qxp_mek_defconfig

修改 U-Boot 裝置樹(Devicetree)

在找尋的過程中發現 fsl-imx8qxp-ai_ml.dts 是使用 UART2 作為預設的輸出，所以我們可以參考它來進行修改。

下列是我們會修改到的檔案:

  • arch/arm/dts/fsl-imx8dx.dtsi
  • arch/arm/dts/fsl-imx8qxp-mek-u-boot.dtsi
  • arch/arm/dts/fsl-imx8qxp-mek.dts
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bitbake -c devshell virtual/bootloader

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diff --git a/arch/arm/dts/fsl-imx8dx.dtsi b/arch/arm/dts/fsl-imx8dx.dtsi
index a36bf388c7..4d2606defe 100644
--- a/arch/arm/dts/fsl-imx8dx.dtsi
+++ b/arch/arm/dts/fsl-imx8dx.dtsi
@@ -975,25 +975,7 @@
                reg = <SC_R_UART_2>;
                #power-domain-cells = <0>;
                power-domains = <&pd_dma>;
-               #address-cells = <1>;
-               #size-cells = <0>;
                wakeup-irq = <347>;
-
-               pd_dma2_chan12: PD_UART2_RX {
-                   reg = <SC_R_DMA_2_CH12>;
-                   power-domains =<&pd_dma_lpuart2>;
-                   #power-domain-cells = <0>;
-                   #address-cells = <1>;
-                   #size-cells = <0>;
-
-                   pd_dma2_chan13: PD_UART2_TX {
-                       reg = <SC_R_DMA_2_CH13>;
-                       power-domains =<&pd_dma2_chan12>;
-                       #power-domain-cells = <0>;
-                       #address-cells = <1>;
-                       #size-cells = <0>;
-                   };
-               };
            };
            pd_dma_lpuart3: PD_DMA_UART3 {
                reg = <SC_R_UART_3>;
@@ -2839,10 +2821,7 @@
        clock-names = "per", "ipg";
        assigned-clocks = <&clk IMX8QXP_UART2_CLK>;
        assigned-clock-rates = <80000000>;
-       power-domains = <&pd_dma2_chan13>;
-       dma-names = "tx","rx";
-       dmas = <&edma2 13 0 0>,
-           <&edma2 12 0 1>;
+       power-domains = <&pd_dma_lpuart2>;
        status = "disabled";
    };
diff --git a/arch/arm/dts/fsl-imx8qxp-mek-u-boot.dtsi b/arch/arm/dts/fsl-imx8qxp-mek-u-boot.dtsi
index 5327485bfa..7df4d1bb5e 100644
--- a/arch/arm/dts/fsl-imx8qxp-mek-u-boot.dtsi
+++ b/arch/arm/dts/fsl-imx8qxp-mek-u-boot.dtsi
@@ -68,6 +68,10 @@
 	u-boot,dm-spl;
 };

+&pinctrl_lpuart2 {
+	u-boot,dm-spl;
+};
+
 &pinctrl_usdhc1 {
 	u-boot,dm-spl;
 };
@@ -136,6 +140,10 @@
 	u-boot,dm-spl;
 };

+&pd_dma_lpuart2 {
+	u-boot,dm-spl;
+};
+
 &pd_conn_usbotg0 {
 	u-boot,dm-spl;
 };
@@ -208,6 +216,10 @@
 	u-boot,dm-spl;
 };

+&lpuart2 {
+	u-boot,dm-spl;
+};
+
 &usbmisc1 {
 	u-boot,dm-spl;
 };
diff --git a/arch/arm/dts/fsl-imx8qxp-mek.dts b/arch/arm/dts/fsl-imx8qxp-mek.dts
index 86aa868479..a5a5c5e49d 100644
--- a/arch/arm/dts/fsl-imx8qxp-mek.dts
+++ b/arch/arm/dts/fsl-imx8qxp-mek.dts
@@ -21,8 +21,8 @@
 	};

 	chosen {
-		bootargs = "console=ttyLP0,115200 earlycon";
-		stdout-path = &lpuart0;
+		bootargs = "console=ttyLP2,115200 earlycon";
+		stdout-path = &lpuart2;
 	};

 	regulators {
@@ -126,6 +126,13 @@
 			>;
 		};

+		pinctrl_lpuart2: lpuart2grp {
+			fsl,pins = <
+				SC_P_UART2_RX_ADMA_UART2_R	0x06000020
+				SC_P_UART2_TX_ADMA_UART2_T	0x06000020
+			>;
+		};
+
 		pinctrl_usdhc1: usdhc1grp {
 			fsl,pins = <
 				SC_P_EMMC0_CLK_CONN_EMMC0_CLK		0x06000041
@@ -217,6 +224,12 @@
 	status = "okay";
 };

+&lpuart2 {
+	pinctrl-names = "default";
+	pinctrl-0 = <&pinctrl_lpuart2>;
+	status = "okay";
+};
+
 &gpio0 {
 	status = "okay";
 };
  • fsl-imx8qxp-mek.dts
    • include fsl-imx8qxp.dtsi
      • include fsl-imx8dxp.dtsi
        • include fsl-imx8dx.dtsi
          • include fsl-imx8-ca35.dtsi

Device tree The U-Boot device tree is filtered by the fdtgrep tools during the build process to generate a much smaller device tree used in SPL (spl/u-boot-spl.dtb) with:

  • the mandatory nodes (/alias, /chosen, /config)
  • the nodes with one pre-relocation property: ‘u-boot,dm-pre-reloc’ or ‘u-boot,dm-spl’

fdtgrep is also used to remove:

  • the properties defined in CONFIG_OF_SPL_REMOVE_PROPS
  • all the pre-relocation properties (‘u-boot,dm-pre-reloc’, ‘u-boot,dm-spl’ and ‘u-boot,dm-tpl’)

All the nodes remaining in the SPL devicetree are bound (see doc/driver-model/design.rst).

修改 U-Boot 開機配置

下列是我們會修改到的檔案:

  • arch/arm/mach-imx/imx8/clock.c
  • board/freescale/imx8qxp_mek/imx8qxp_mek.c
  • include/configs/imx8qxp_mek.h
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diff --git a/arch/arm/mach-imx/imx8/clock.c b/arch/arm/mach-imx/imx8/clock.c
index 4eb22ce129..05343d901d 100644
--- a/arch/arm/mach-imx/imx8/clock.c
+++ b/arch/arm/mach-imx/imx8/clock.c
@@ -27,7 +27,7 @@ u32 mxc_get_clock(enum mxc_clock clk)
 	switch (clk) {
 	case MXC_UART_CLK:
 		err = sc_pm_get_clock_rate(-1,
-				SC_R_UART_0, 2, &clkrate);
+				SC_R_UART_2, 2, &clkrate);
 		if (err != SC_ERR_NONE) {
 			printf("sc get UART clk failed! err=%d\n", err);
 			return 0;
diff --git a/board/freescale/imx8qxp_mek/imx8qxp_mek.c b/board/freescale/imx8qxp_mek/imx8qxp_mek.c
index a4f9fab986..71068b090d 100644
--- a/board/freescale/imx8qxp_mek/imx8qxp_mek.c
+++ b/board/freescale/imx8qxp_mek/imx8qxp_mek.c
@@ -42,14 +42,14 @@ DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
 			 (SC_PAD_28FDSOI_DSE_DV_HIGH << PADRING_DSE_SHIFT) | \
 			 (SC_PAD_28FDSOI_PS_PU << PADRING_PULL_SHIFT))

-static iomux_cfg_t uart0_pads[] = {
-	SC_P_UART0_RX | MUX_PAD_CTRL(UART_PAD_CTRL),
-	SC_P_UART0_TX | MUX_PAD_CTRL(UART_PAD_CTRL),
+static iomux_cfg_t uart2_pads[] = {
+	SC_P_UART2_RX | MUX_PAD_CTRL(UART_PAD_CTRL),
+	SC_P_UART2_TX | MUX_PAD_CTRL(UART_PAD_CTRL),
 };

 static void setup_iomux_uart(void)
 {
-	imx8_iomux_setup_multiple_pads(uart0_pads, ARRAY_SIZE(uart0_pads));
+	imx8_iomux_setup_multiple_pads(uart2_pads, ARRAY_SIZE(uart2_pads));
 }

 int board_early_init_f(void)
@@ -57,8 +57,8 @@ int board_early_init_f(void)
 	sc_pm_clock_rate_t rate = SC_80MHZ;
 	int ret;

-	/* Set UART0 clock root to 80 MHz */
-	ret = sc_pm_setup_uart(SC_R_UART_0, rate);
+	/* Set uart2 clock root to 80 MHz */
+	ret = sc_pm_setup_uart(SC_R_UART_2, rate);
 	if (ret)
 		return ret;

@@ -348,7 +348,7 @@ int board_init(void)
 void board_quiesce_devices(void)
 {
    const char *power_on_devices[] = {
-       "dma_lpuart0",
+       "dma_lpuart2",

        /* HIFI DSP boot */
        "audio_sai0",
        
diff --git a/include/configs/imx8qxp_mek.h b/include/configs/imx8qxp_mek.h
index 8e5e48026e..124cbc715c 100644
--- a/include/configs/imx8qxp_mek.h
+++ b/include/configs/imx8qxp_mek.h
@@ -30,7 +30,7 @@
 #define CONFIG_SPL_BSS_MAX_SIZE		0x1000	/* 4 KB */
 #define CONFIG_SYS_SPL_MALLOC_START	0x82200000
 #define CONFIG_SYS_SPL_MALLOC_SIZE     0x80000	/* 512 KB */
-#define CONFIG_SERIAL_LPUART_BASE	0x5a060000
+#define CONFIG_SERIAL_LPUART_BASE	0x5a080000 /* use UART2 */
 #define CONFIG_MALLOC_F_ADDR		0x00138000

 #define CONFIG_SPL_RAW_IMAGE_ARM_TRUSTED_FIRMWARE
@@ -125,7 +125,7 @@
 	"script=boot.scr\0" \
 	"image=Image\0" \
 	"splashimage=0x9e000000\0" \
-	"console=ttyLP0\0" \
+	"console=ttyLP2\0" \
 	"fdt_addr=0x83000000\0"			\
 	"fdt_high=0xffffffffffffffff\0"		\
 	"cntr_addr=0x98000000\0"			\

建立 U-Boot 的 Patch

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git diff > ${BUILD_DIR}/0001-UART0-to-UART2-modification.patch
bitbake -c clean virtual/bootloader

修改 Kernel

修改完 Bootloader 的配置之後，接下來我們要修改 Kernel 的配置。

我們可以透過找尋 PREFERRED_PROVIDER_virtual/kernel 變數，來找到使用的 Kernel Package 名稱 linux-fslc-imx。

確認 Kernel 用的裝置樹(Devicetree)

我們可以看到 machine/imx8qxpc0mek.conf 中， KERNEL_DEVICETREE 變數記錄了許多裝置樹。 但實際會使用哪一個來開機，會是在 u-boot 決定的。所以我們可以觀察 u-bbot 中的程式碼，最後會發它是使用 imx8qxp-mek.dtb 來開機的。

imx8qxp_mek.c:412

imx8qxp_mek.c:412

修改 Kernel 用的裝置樹(Devicetree)

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bitbake -c devshell virtual/kernel

下列是我們會修改到的檔案:

  • arch/arm64/boot/dts/freescale/imx8x-mek.dtsi
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diff --git a/arch/arm64/boot/dts/freescale/imx8x-mek.dtsi b/arch/arm64/boot/dts/freescale/imx8x-mek.dtsi
index e7f348c2ad14..b08160c5832e 100644
--- a/arch/arm64/boot/dts/freescale/imx8x-mek.dtsi
+++ b/arch/arm64/boot/dts/freescale/imx8x-mek.dtsi
@@ -6,7 +6,7 @@
 #include <dt-bindings/usb/pd.h>
 / {
 	chosen {
-		stdout-path = &lpuart0;
+		stdout-path = &lpuart2;
 	};

 	brcmfmac: brcmfmac {
  • imx8x-mek.dts
    • imx8x-mek.dtsi

The chosen node

The chosen node does not represent a real device, but serves as a place for passing data between firmware and the operating system, like boot arguments. Data in the chosen node does not represent the hardware.

(略)

stdout-path

Device trees may specify the device to be used for boot console output with a stdout-path property under /chosen, as described in the Devicetree Specification，e.g.

(略)

建立 Kernel 的 Patch

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git diff > ${BUILD_DIR}/0001-Kernel-UART0-to-UART2-modification.patch
bitbake -c clean virtual/kernel

建立新的 Layer 並加入 Patch

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# 建立新的 Layer - meta-first
bitbake-layers create-layer meta-first

# 使用 meta-first Layer
bitbake-layers add-layer meta-first

# 建立新的 recipe 用來加上我們前面的修改
recipetool appendsrcfile ../meta-first virtual/bootloader ../0001-UART0-to-UART2-modification.patch
recipetool appendsrcfile ../meta-rtc virtual/kernel  ../0001-Kernel-UART0-to-UART2-modification.patch

我們可以使用 bitbake-layers 來查看 bbappend 是否有發生作用。

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bitbake-layers show-appends
bitbake -e virtual/bootloader

重新編譯映像檔並燒寫至 SD 卡

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# 開始編譯
bitbake imx-image-core

# 將映像檔寫入 SD 卡中
bzcat <image_name>.wic.bz2 | sudo dd of=/dev/sd<partition> bs=1M conv=fsync

結果

在接上 Host 與 主板上的 UART2 之後，我們重新啟動電源。

從 UART2 看到 U-Boot 的輸出訊息

從 UART2 看到 U-Boot 的輸出訊息

可以看到開機的相關資訊已改從 UART2 輸出了。

從 UART2 看到 U-Boot 的輸出訊息

從 UART2 看到 U-Boot 的輸出訊息

從 UART2 看到 Kernel 的輸出訊息

從 UART2 看到 Kernel 的輸出訊息

小結

這一篇需要了解的東西比較多。除了 Yocto 本身之外，還要了解 U-Boot 的配置、Kernel 的配置、裝置樹以及 Kernel 的開機流程。

其他的部份，以後我們會再為大家進行說明。

本篇所使用的 patch 就放在這提供給同學參考了。

參考連結

相關頁面