RK3288 Bare-metal Experiment

序言

在早期的x210，x4412，x4418，x6818開發平台上，我們陸續推出了近30個豐富有趣的裸機實例，包括各種多媒體動畫，趣味遊戲等，深受廣大嵌入式愛好者喜愛。在x3288開發平台上，應用戶所託，我們在全新的四核平台上，攻克各種難關，繼續推出近20個裸機實例，供大家研究學習。很多廠商推出的裸機程序過於簡單，在x3288平台上，我們由簡到煩，從簡單的點燈，到點亮LCD，在LCD上繪圖，繪動畫等，複雜的程序多達幾十萬行，有興趣的讀者可以仔細琢磨裏面的機理，勢必對嵌入式的理解，對嵌入式興趣的培養，以及對編程水平的提高，都有很大的作用，也期望我們推出的裸機開發實驗，真正能對您有所幫助。

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裸機開發環境的搭建

開發裸機有很多種方法，之前在S3C2410，S3C2440平台上，比較常用的是ADS1.2或是MDK。但是這些工具主要針對ARM9平台，對於後續的cortex-A8,cortex-A9平台，他們是心有餘而力不足。在linux下開發，需要安裝linux操作系統，需要熟悉makefile，交叉編譯工具鏈等。正因為如此，我們自主搭建了強大的eclipse開發平台，製作了兩套eclipse開發環境，同時支持linux64位， windows64位操作系統。有了這二套eclipse開發環境，無論您使用ubuntu64位，或是win7，window10等等，都可以開發裸機。同時，燒寫程序也不再局限於linux系統，無論您使用何種操作系統，都能方便的將映像文件寫到SD卡。下面就開始我們裸機開發的神奇之旅吧！

安裝eclipse

第一步：確認自己的PC機開發環境。開發板邏輯教程tools中有如下兩個eclipse包：

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

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

從命名方式，我們能夠很清楚的差別，我們需要的開發包。這些包全部是綠色軟件，無需安裝，解壓即可。（建議大家使用linux做開發，這個軟件包已經做過一些路徑和腳本的配置。）由於筆者採用win10 64位操作系統，因此選用第一個包，讀者根據自己的PC機環境選擇對應安裝包，後續不再重複說明。

第二步：解壓eclipse安裝包。（解壓中可能會報錯，推薦使用7zip或者360壓縮）

如果出現這樣的報錯，請忽略他，也可以全部選是，這個的原因是因為window下沒有linux下面的軟連結造成的，不影響軟件的使用。

第三步：啟動eclipse

在解壓的安裝目錄下，有eclipse.bat和eclipse.exe兩個文件，雙擊eclipse.bat即可啟動（記得每次重新打開的時候都是打開這個.bat文件）。由於使用eclipse需要一些環境變量的聲明，我們專程做了個腳本eclipse.bat，雙擊即可聲明環境變量，同時啟動eclipse。這樣，就不用再去手動設置環境變量了。當然用戶也可以手動設置好環境變量，然後通過雙擊eclipse.exe來運行eclipse，這裏就不贅述了。

啟動後界面如下：第一次啟動eclipse時，會提示我們選擇工作空間路徑

這裏我們直接選擇源碼包所在的目錄為工作空間：

點擊OK。進入下面這個界面就會發現全部工程已經導入

雙擊打開某個工程，比如adc。記住一定要雙擊之後才會出現後面的編譯選項

右鍵adc會彈出如下畫面

點擊Build Project ，就會看到如下界面。

記住console 控制台上面 make all 表示編譯開始。注意右下角的18%，可以在這麼觀察編譯的進度。在window下編譯會比較慢，請耐心等候。

編譯過程中的某個界面：

編譯完成後：

注意控制台的打印信息，同時adc文件夾下多出來一個output目錄。這樣編譯工作就完成了。

燒寫鏡像：

接下來就開始來燒寫鏡像了。建議大家先使用我們九鼎提供的鏡像看看實驗效果後，再自己燒錄鏡像。

注意：我們提供的開發板一般都已經燒進去了程序，而3288默認會從emmc優先啟動，所以你插上剛剛製作好的tf卡會出現沒有反應的現象。這時：必須先破壞mmc的啟動才行。

破環的命令行是：

正常開機後，進入串命令行模式下：

第一步切換到root

su

第二步命令：下面這個為1條命令。

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

完成上面的過程後，插入升級卡，重啟開發板，應該就可以正常升級了。升級完成後的界面應該是：

下面讀者可以自己來編譯源碼，然後燒錄了。

編譯完成後，在工程目錄下會生成output目錄：

圖中x-ledpak.bin即是我們最終需要的映像文件。注意千萬別使用x-led.bin，該文件沒有和second boot打包，不能直接使用。

這裏帶大家看下led.map文件：

推薦大家用notepad++打開這個文件。打開之後是這樣

Led.map查看那個函數在哪裏，這裏說明了那些函數連結到了內存中。

.text 表示代碼段

.bss未初始化數據段

.data 已經初始化數據段

.comment注釋段

下載源碼到SD卡

針對x3288開發板，裸機開發我們幾乎都是將裸機程序直接燒寫到TF卡運行。在WindowsXP或是WIN7下，可以使用我們自主編寫的燒寫工具x3288_Fusing_Tool.exe燒寫，該軟件可無縫兼容x210、x4412開發板。

注意，下載到TF卡時，首先我們需要給TF卡分區。從光盤中找到PartitionManager.exe工具並打開，界面如下：

上圖中H盤即為我們插入的TF卡分區。我們需要使用這個工具給TF卡預留一些空間，用於存放bootloader或裸機程序。首先我們右鍵點擊最下面圖標的可移動磁盤(H:)，點擊刪除分區，如下圖：

軟件會彈出確認界面：

勾上下次不再詢問，點擊是，即刪除了原來的分區。這時，TF卡就只剩一個分區了。再次右鍵點擊該分區，點擊創建分區：

在請指定分區前面的自由空間大小一欄中填入我們需要預留的空間，我們這裏填100M，留給bootloader或裸機已經足夠用了。在請為新分區選擇文件系統中選擇FAT32，點擊是，然後再到主界面快捷菜單欄點擊應用即可。成功分區後提示如下：

至此，分區成功。用戶也可以在ubuntu下使用gparted工具分區。

雙擊x3288_Fusing_Tool.exe，將不小於2GB的TF卡通過讀卡器插到PC機(注意市面上很多山寨的讀卡器，推薦大家用正品行貨，如飈王的讀卡器，使用山寨讀卡器不保證能正常將映像燒寫到TF卡)，這時燒寫軟件會自動識別出TF卡，如下圖：

點擊Browse，找到我們剛生成的x3288-led.bin文件，點擊Add，映像會添加到下面的路徑中，這樣下次如果不更改路徑，就不用再指定路徑了。

點擊START，開始燒寫。燒寫完成後，會有如下提示：

點擊確定即可。

在linux下，方法類似。筆者使用的是ubuntu64位14.04系統，安裝好對應版本的eclipse後，導入原始碼，在linux平台下編譯，不需要修改tools中的文件，編譯好之後會產生4個文件。

Ubuntu下製作啟動卡：

第一步：準備一張不小於2GB的TF卡，並插入裝有ubuntu操作系統的PC機上；

第二步：刪除TF卡的所有分區；在linux的終端窗口，使用fdisk/dev/sdb命令刪除原來所有分區，sdb為系統為TF卡分配的設備節點。注意，具體由節點名稱而定，有可能是sdc,sde等。使用如下指定查詢設備節點：

cat/proc/partitions

實例如下：

輸入d，表示刪除分區，輸入w 表示保存已經修改的分區信息。至此，原/dev/sdb1

被刪除。撥掉TF 卡，再插入PC 機上。

注意：必須撥掉後再插入，否則仍然會提示存在/dev/sdb1 節點，會造成出錯。第三步：使用gparted 工具給TF 卡預留256M 空間，用於存放uboot 映像。使用如下命令打開TF 卡分區表：

選擇分區->新建，預留256M 空間給uboot，剩下的分區使用fat32 格式，如下圖所示：

點擊添加，選擇菜單中的應用全部操作，完成TF 卡的分區。

第四步：將TF 卡剩餘的空間格式化為fat32 格式sudo mkfs.vfat /dev/sdb1

第五步：進入映像生成目錄，即output目錄，執行如下指令燒寫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

注意這裏是筆者的路徑，你們的路徑參照這個填寫。

注意，這裏/dev/sdb 為TF 卡的節點，該節點為linux 系統自動分配，也有可能為sdc,sde等，用戶可查詢節點名稱後再執行上面的燒寫腳步。

設置開發板啟動順序

x3288開發板默認首先從EMMC通道啟動，如果開發板已經燒寫了映像，則必須破壞掉默認的EMMC啟動，下面將會有具體的實現方法。

通過TF卡運行裸機程序

將燒有裸機程序的TF卡插到x3288開發板右側的TF卡槽，給開發板上電，無需按任何按鍵，八盞LED燈已經在來回閃爍了（注意我們的3288硬件上面沒有提供這樣的led，我們是通過軟件實現的）。

X3288裸機實例

X3288裸機實例1-LED流水燈實驗

X3288硬件不包含led，我們通過軟件實現的。我們直接進去下一個實驗。

原理圖

源碼

實驗現象

黃色的燈不停的閃爍。按下reconver按鈕，進入命令行模式，可以查看一下設備的打印信息等等。

X3288裸機實例2-蜂鳴器實驗

原理圖

上述電路通過一個NPN的三級管控制蜂鳴器的停止與蜂鳴。

GPIO狀態	蜂鳴器狀態
GPIO7_A3_D = 0	停止
GPIO7_A3_D = 1	蜂鳴

源碼

這裏的三個文件，其中buzzer.c的框架，我們的開發板上面使用的是buzzer-gpio.c驅動，沒有使用buzzer-pwm.c驅動。

下面來給大家講解這個驅動。注意這次3288開發板提供的裸機實驗代碼量巨大，接近20個實驗的代碼結構都是一致的，所以我們只講解一個驅動的原始碼，帶領大家怎麼分析，裏面具體算法怎麼實現的等等內容我們不會做詳細的探討。由於代碼量巨大，我們從大的結構先開始，第一條線：start.S ->main.c 這一個流程在上面已經給大家描述過了。

第二條線：這個是重點關於設備是如何創建的，也是裸機教程的重點，流程：

初始化全局變量，註冊machine設備，註冊各種核心組件，註冊各種驅動，探測具體machine以便加載同名的json設備樹，依據設備樹，創建設備。

第三條線：就是具體的調用過程。

這裏需要重點說明的是：第一種：驅動在arch/arm32/mach-x3288/driver裏面存在，第二種：在driver裏面存在，其中第二裏面的驅動是3288特有的驅動，也就是只支持3288這一個晶片的驅動，而第二種裏面的驅動是一些共用的驅動，不僅支持3288，也支持比如4418，6818等。而在本教程中裸機使用所用到的驅動在x3288.json中來看選擇的是哪一個。

比如我們要看蜂鳴器用的是哪一個驅動，首先看

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

看到這麼目錄下有3個文件，到底用的是哪一個呢？打開x3288.json，用搜索功能搜buzzer，

如圖