RK3288 Bare-metal Experiment

序言

在早期的x210，x4412，x4418，x6818开发平台上，我们陆续推出了近30个丰富有趣的裸机实例，包括各种多媒体动画，趣味游戏等，深受广大嵌入式爱好者喜爱。在x3288开发平台上，应用户所托，我们在全新的四核平台上，攻克各种难关，继续推出近20个裸机实例，供大家研究学习。很多厂商推出的裸机程序过于简单，在x3288平台上，我们由简到烦，从简单的点灯，到点亮LCD，在LCD上绘图，绘动画等，复杂的程序多达几十万行，有兴趣的读者可以仔细琢磨里面的机理，势必对嵌入式的理解，对嵌入式兴趣的培养，以及对编程水平的提高，都有很大的作用，也期望我们推出的裸机开发实验，真正能对您有所帮助。

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裸机开发环境的搭建

开发裸机有很多种方法，之前在S3C2410，S3C2440平台上，比较常用的是ADS1.2或是MDK。但是这些工具主要针对ARM9平台，对于后续的cortex-A8,cortex-A9平台，他们是心有余而力不足。在linux下开发，需要安装linux操作系统，需要熟悉makefile，交叉编译工具链等。正因为如此，我们自主搭建了强大的eclipse开发平台，制作了两套eclipse开发环境，同时支持linux64位， windows64位操作系统。有了这二套eclipse开发环境，无论您使用ubuntu64位，或是win7，window10等等，都可以开发裸机。同时，烧写程序也不再局限于linux系统，无论您使用何种操作系统，都能方便的将映像文件写到SD卡。下面就开始我们裸机开发的神奇之旅吧！

安装eclipse

第一步：确认自己的PC机开发环境。开发板逻辑教程tools中有如下两个eclipse包：

eclipse-mars-for-arm-windows-x86_64.7z

eclipse-mars-for-arm-gtk-linux-x86_64.7z

从命名方式，我们能够很清楚的差别，我们需要的开发包。这些包全部是绿色软件，无需安装，解压即可。（建议大家使用linux做开发，这个软件包已经做过一些路径和脚本的配置。）由于笔者采用win10 64位操作系统，因此选用第一个包，读者根据自己的PC机环境选择对应安装包，后续不再重复说明。

第二步：解压eclipse安装包。（解压中可能会报错，推荐使用7zip或者360压缩）

如果出现这样的报错，请忽略他，也可以全部选是，这个的原因是因为window下没有linux下面的软链接造成的，不影响软件的使用。

第三步：启动eclipse

在解压的安装目录下，有eclipse.bat和eclipse.exe两个文件，双击eclipse.bat即可启动（记得每次重新打开的时候都是打开这个.bat文件）。由于使用eclipse需要一些环境变量的声明，我们专程做了个脚本eclipse.bat，双击即可声明环境变量，同时启动eclipse。这样，就不用再去手动设置环境变量了。当然用户也可以手动设置好环境变量，然后通过双击eclipse.exe来运行eclipse，这里就不赘述了。

启动后界面如下：第一次启动eclipse时，会提示我们选择工作空间路径

这里我们直接选择源码包所在的目录为工作空间：

点击OK。进入下面这个界面就会发现全部工程已经导入

双击打开某个工程，比如adc。记住一定要双击之后才会出现后面的编译选项

右键adc会弹出如下画面

点击Build Project ，就会看到如下界面。

记住console 控制台上面 make all 表示编译开始。注意右下角的18%，可以在这么观察编译的进度。在window下编译会比较慢，请耐心等候。

编译过程中的某个界面：

编译完成后：

注意控制台的打印信息，同时adc文件夹下多出来一个output目录。这样编译工作就完成了。

烧写镜像：

接下来就开始来烧写镜像了。建议大家先使用我们九鼎提供的镜像看看实验效果后，再自己烧录镜像。

注意：我们提供的开发板一般都已经烧进去了程序，而3288默认会从emmc优先启动，所以你插上刚刚制作好的tf卡会出现没有反应的现象。这时：必须先破坏mmc的启动才行。

破环的命令行是：

正常开机后，进入串命令行模式下：

第一步切换到root

su

第二步命令：下面这个为1条命令。

busybox dd if=/dev/zero of=/dev/block/mmcblk0 bs=512 count=8192 seek=1 conv=sync

完成上面的过程后，插入升级卡，重启开发板，应该就可以正常升级了。升级完成后的界面应该是：

下面读者可以自己来编译源码，然后烧录了。

编译完成后，在工程目录下会生成output目录：

图中x-ledpak.bin即是我们最终需要的映像文件。注意千万别使用x-led.bin，该文件没有和second boot打包，不能直接使用。

这里带大家看下led.map文件：

推荐大家用notepad++打开这个文件。打开之后是这样

Led.map查看那个函数在哪里，这里说明了那些函数链接到了内存中。

.text 表示代码段

.bss未初始化数据段

.data 已经初始化数据段

.comment注释段

下载源码到SD卡

针对x3288开发板，裸机开发我们几乎都是将裸机程序直接烧写到TF卡运行。在WindowsXP或是WIN7下，可以使用我们自主编写的烧写工具x3288_Fusing_Tool.exe烧写，该软件可无缝兼容x210、x4412开发板。

注意，下载到TF卡时，首先我们需要给TF卡分区。从光盘中找到PartitionManager.exe工具并打开，界面如下：

上图中H盘即为我们插入的TF卡分区。我们需要使用这个工具给TF卡预留一些空间，用于存放bootloader或裸机程序。首先我们右键点击最下面图标的可移动磁盘(H:)，点击删除分区，如下图：

软件会弹出确认界面：

勾上下次不再询问，点击是，即删除了原来的分区。这时，TF卡就只剩一个分区了。再次右键点击该分区，点击创建分区：

在请指定分区前面的自由空间大小一栏中填入我们需要预留的空间，我们这里填100M，留给bootloader或裸机已经足够用了。在请为新分区选择文件系统中选择FAT32，点击是，然后再到主界面快捷菜单栏点击应用即可。成功分区后提示如下：

至此，分区成功。用户也可以在ubuntu下使用gparted工具分区。

双击x3288_Fusing_Tool.exe，将不小于2GB的TF卡通过读卡器插到PC机(注意市面上很多山寨的读卡器，推荐大家用正品行货，如飚王的读卡器，使用山寨读卡器不保证能正常将映像烧写到TF卡)，这时烧写软件会自动识别出TF卡，如下图：

点击Browse，找到我们刚生成的x3288-led.bin文件，点击Add，映像会添加到下面的路径中，这样下次如果不更改路径，就不用再指定路径了。

点击START，开始烧写。烧写完成后，会有如下提示：

点击确定即可。

在linux下，方法类似。笔者使用的是ubuntu64位14.04系统，安装好对应版本的eclipse后，导入源代码，在linux平台下编译，不需要修改tools中的文件，编译好之后会产生4个文件。

Ubuntu下制作启动卡：

第一步：准备一张不小于2GB的TF卡，并插入装有ubuntu操作系统的PC机上；

第二步：删除TF卡的所有分区；在linux的终端窗口，使用fdisk/dev/sdb命令删除原来所有分区，sdb为系统为TF卡分配的设备节点。注意，具体由节点名称而定，有可能是sdc,sde等。使用如下指定查询设备节点：

cat/proc/partitions

实例如下：

输入d，表示删除分区，输入w 表示保存已经修改的分区信息。至此，原/dev/sdb1

被删除。拨掉TF 卡，再插入PC 机上。

注意：必须拨掉后再插入，否则仍然会提示存在/dev/sdb1 节点，会造成出错。第三步：使用gparted 工具给TF 卡预留256M 空间，用于存放uboot 映像。使用如下命令打开TF 卡分区表：

选择分区->新建，预留256M 空间给uboot，剩下的分区使用fat32 格式，如下图所示：

点击添加，选择菜单中的应用全部操作，完成TF 卡的分区。

第四步：将TF 卡剩余的空间格式化为fat32 格式sudo mkfs.vfat /dev/sdb1

第五步：进入映像生成目录，即output目录，执行如下指令烧写uboot 到TF 卡：

cd output

sudo /home/lixu/eclipse/X3288-NO-OS/x-beep/tools/linux/s5p3288-sdmmc.sh  /dev/sdb  x-beeppak.bin

注意这里是笔者的路径，你们的路径参照这个填写。

注意，这里/dev/sdb 为TF 卡的节点，该节点为linux 系统自动分配，也有可能为sdc,sde等，用户可查询节点名称后再执行上面的烧写脚步。

设置开发板启动顺序

x3288开发板默认首先从EMMC通道启动，如果开发板已经烧写了映像，则必须破坏掉默认的EMMC启动，下面将会有具体的实现方法。

通过TF卡运行裸机程序

将烧有裸机程序的TF卡插到x3288开发板右侧的TF卡槽，给开发板上电，无需按任何按键，八盏LED灯已经在来回闪烁了（注意我们的3288硬件上面没有提供这样的led，我们是通过软件实现的）。

X3288裸机实例

X3288裸机实例1-LED流水灯实验

X3288硬件不包含led，我们通过软件实现的。我们直接进去下一个实验。

原理图

源码

实验现象

黄色的灯不停的闪烁。按下reconver按钮，进入命令行模式，可以查看一下设备的打印信息等等。

= X3288裸机实例2-蜂鸣器实验

原理图

上述电路通过一个NPN的三级管控制蜂鸣器的停止与蜂鸣。

GPIO状态	蜂鸣器状态
GPIO7_A3_D = 0	停止
GPIO7_A3_D = 1	蜂鸣

源码

这里的三个文件，其中buzzer.c的框架，我们的开发板上面使用的是buzzer-gpio.c驱动，没有使用buzzer-pwm.c驱动。

下面来给大家讲解这个驱动。注意这次3288开发板提供的裸机实验代码量巨大，接近20个实验的代码结构都是一致的，所以我们只讲解一个驱动的源代码，带领大家怎么分析，里面具体算法怎么实现的等等内容我们不会做详细的探讨。由于代码量巨大，我们从大的结构先开始，第一条线：start.S ->main.c 这一个流程在上面已经给大家描述过了。

第二条线：这个是重点关于设备是如何创建的，也是裸机教程的重点，流程：

初始化全局变量，注册machine设备，注册各种核心组件，注册各种驱动，探测具体machine以便加载同名的json设备树，依据设备树，创建设备。

第三条线：就是具体的调用过程。

这里需要重点说明的是：第一种：驱动在arch/arm32/mach-x3288/driver里面存在，第二种：在driver里面存在，其中第二里面的驱动是3288特有的驱动，也就是只支持3288这一个芯片的驱动，而第二种里面的驱动是一些共用的驱动，不仅支持3288，也支持比如4418，6818等。而在本教程中裸机使用所用到的驱动在x3288.json中来看选择的是哪一个。

比如我们要看蜂鸣器用的是哪一个驱动，首先看

http://x.9tripod.com/wiki/zh/index.php/File:Beep-soure1.png

看到这么目录下有3个文件，到底用的是哪一个呢？打开x3288.json，用搜索功能搜buzzer，

如图