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飞凌嵌入式ElfBoard ELF 1板卡-mfgtools烧录流程之烧写原理

MfgTools工具目录
MfgTool工具是一个NXP提供的OTG烧录工具，工具主目录主要由以下文件组成：
7-1.png
Profiles/目录：
（一）Profiles\Linux\OS Firmware\files中，存储着将要烧写到存储介质(启动介质)的目标镜像（uboot、内核、文件系统、设备树等）
（二）Profiles\Linux\OS Firmware\firmware中，存储着引导烧写的镜像（uboot、内核、ramfs文件系统、设备树）
（三）Profiles\Linux\OS Firmware中，存储着ucl2.xml脚本和mksdcard.sh.tar分区脚本。
mx6ull-4gemmc-512mddr-qt5.6.vbs主要用于启动MfgTool2.exe程序，并向其传递配置参数，MfgTool2.exe程序会根据这些参数执行Profiles\Linux\OS Firmware\ucl2.xml中的命令。
MfgTool工具工作过程
MfgTool工具工作过程主要分以下几个步骤：
（一）拨码无误，开发板上电之后，首先boot ROM（SOC内部code，boot ROM具体作用在以后章节会进一步讲解）开始运行，对USB外设进行初始化，并将开发板枚举成HID设备。
（二）Mfgtool工具检测到此HID设备，并与之建立连接。然后Mfgtool工具会解析Firmware\目录下uboot，并使用uboot中的内存配置信息对开发板DDR进行初始化配置。
（三）DDR内存初始化完成之后，Mfgtool工具就会按照mfgtools\Profiles\Linux\OS Firmware\ucl2.xml脚本中的命令将mfgtools\Profiles\Linux\OS Firmware\firmware\目录下uboot镜像、内核镜像、设备树以及ramfs加载到DDR内存中指定地址，然后发送指令给boot ROM，跳转到DDR内存的uboot入口地址，执行uboot，uboot进而启动内核，内核挂载ramfs文件系统。
（四）系统启动之后，会枚举USB作为一个MSC设备，此时SoC可以和主机进行高速数据传输。
（五）然后，Mfgtool会逐一执行mfgtools\Profiles\Linux\OS Firmware\ucl2.xml脚本中的命令，将mfgtools\Profiles\Linux\OS Firmware\files\目录下的uboot、内核镜像、设备树文件、文件系统等逐一烧写到存储介质(启动介质)中。
ucl2.xml文件讲解
xml文件中会根据不同的板卡类型，选择不同的LIST，主要讲解EMMC版本的烧录流程：
（一）将引导镜像加载到DDR
在文件中查找
  1. Loading U-bootLoading Kernel.Loading Initramfs.Loading device tree. Jumping to OS image.
可以看到先是加载了Profiles\Linux\OS Firmware\firmware目录下的u-boot-imx6ul%lite%%6uluboot%_emmc.imx也就是固件下的u-boot-imx6ull14x14evk_emmc.imx文件。
这两个名称是如何定义的呢？在mfgtoos的根目录下的mx6ull-4gemmc-512mddr-qt5.6.vbs和cfg.ini文件中有相关定义，可以右键使用文本格式打开这两个文件进行查看。
cfg.ini文件如下：
  1. [profiles]
  3. chip = Linux
  7. [platform]
  9. board = SabreSD
  13. [LIST]
  15. name = SDCard
  19. [variable]
  21. board = sabresd
  23. mmc = 0
  25. sxuboot=sabresd
  27. sxdtb=sdb
  29. 7duboot=sabresd
  31. 7ddtb=sdb
  33. 6uluboot=14x14ddr3arm2
  35. 6uldtb=14x14-ddr3-arm2
  37. 6ulldtb=14x14-ddr3-arm2
  39. ldo=
  41. plus=
  43. lite=l
  45. initramfs=fsl-image-mfgtool-initramfs-imx_mfgtools.cpio.gz.u-boot
  47. seek = 1
  49. sxnor=qspi2
  51. 7dnor=qspi1
  53. 6ulnor=qspi1
  55. nor_part=0
可以看到，lite=l，6uluboot=14x14ddr3arm2，lite的定义没问题是l，但是6uluboot的定义也不是14x14evk呀，别着急看下一个文件。
mx6ull-8gemmc-512mddr-qt5.6.vbs：
  1. Set wshShell = CreateObject("WScript.shell")
  3. wshShell.run "mfgtool2.exe -c ""linux"" -l ""eMMC"" -s ""board=sabresd"" -s ""mmc=1"" -s ""6uluboot=14x14evk"" -s ""6uldtb=14x14-evk"""
  5. Set wshShell = Nothing
能看到这里又重新定义了6uluboot的名称，在ucl2.xml文件中使用%lite%和%6uluboot%来引用这两个变量。所以u-boot-imx6ul%lite%%6uluboot%_emmc.imx就是u-boot-imx6ull14x14evk_emmc.imx文件。
这样芯片就会自动解析uboot然后对DDR进行初始化，引导固件中的uboot就开始运行了。
接下来就是将Profiles\Linux\OS Firmware\firmware目录下的zImage_emmc加载到DDR的“0x80800000”地址，命令如下：
  1. Loading Kernel.
然后是加载虚拟文件系统，将Profiles\Linux\OS Firmware\firmware目录下的fsl-image-mfgtool-initramfs-imx_mfgtools.cpio.gz.u-boot加载到DDR的“0x83800000”，%initramfs%的定义在上文的cfg.ini文件中可以找到。这个虚拟文件系统又叫rmadisk，是将内存的一块地址虚拟成硬盘来使用，断电后是不会保存的。
  1. Loading Initramfs.
然后加载设备树文件，将Profiles\Linux\OS Firmware\firmware目录下的zImage-imx6ull-14x14-evk-emmc.dtb加载到DDR的“0x83000000”，最后jump命令跳转到虚拟文件系统中。
  1. Loading device tree. Jumping to OS image.
（二）EMMC分区，进入到虚拟文件系统后就可以对EMMC进行分区了。
先是将Profiles\Linux\OS Firmware\下的mksdcard.sh.tar包发送到了虚拟文件系统中。
  3.         Sending partition shell
然后使用tar命令将压缩包解压：
  1. Partitioning...
最后执行mksdcard.sh对mmcblk1进行格式化和分区操作。%mmc%在上文中的mx6ull-8gemmc-512mddr-qt5.6.vbs文件中有定义。
  1. Partitioning...
接下来看一下mksdcard.sh中是如何进行格式化和分区的，在windows上解压mksdcard.sh.tar并打开mksdcard.sh脚本：
  1. #!/bin/sh
  5. # partition size in MB
  7. BOOT_ROM_SIZE=10
  11. # wait for the SD/MMC device node ready
  13. while [ ! -e $1 ]
  15. do
  17. sleep 1
  19. echo “wait for $1 appear”
  21. done
  25. # call sfdisk to create partition table
  27. # destroy the partition table
  29. node=$1
  31. dd if=/dev/zero of=${node} bs=1024 count=1
  35. sfdisk --force ${node} << EOF
  37. ${BOOT_ROM_SIZE}M,500M,0c
  39. 600M,,83
  41. EOF
先是循环检测虚拟文件系统中/dev/mmcblk1节点是否注册成功，$1就是传进来的第一个参数/dev/mmcblk1。
  1. # wait for the SD/MMC device node ready
  3. while [ ! -e $1 ]
  5. do
  7. sleep 1
  9. echo “wait for $1 appear”
  11. done
如果识别到了mmcblk1设备，就使用dd命令将EMMC的前1KB的空间清0，EMMC的前1KB空间保存的是它的分区表信息，所以在正常使用情况下千万不能执行如下操作。
  1. # call sfdisk to create partition table
  3. # destroy the partition table
  5. node=$1
  7. dd if=/dev/zero of=${node} bs=1024 count=1
  9. 接下来就是使用sfdisk命令对EMMC进行分区操作。
  11. sfdisk --force ${node} << EOF
  13. ${BOOT_ROM_SIZE}M,500M,0c
  15. 600M,,83
  17. EOF
0c为fat32格式，83为ext3格式，其中10-500M为fat32格式，使用来存储镜像的分区。600M之后的空间都为ext3格式的分区，是给文件系统来用的。在开发板的命令行执行df -h命令即可看到这些分区，如下：
  1. root@ELF1:~# df -h
  3. Filesystem      Size     Used    Avail   Use%  Mounted on
  5. /dev/root        6.5G    746M    5.5G   12%    /
  7. devtmpfs        89M     4.0K    89M    1%     /dev
  9. tmpfs           40K      0       40K    0%     /mnt/ .psplash
  11. tmpfs            249M   140K  249M   1%   /run
  13. tmpfs            249M   140K  249M   1%   /var/volatile
  15. /dev/mmcblk1p1  500M   12M   488M   3%   /run/media/mmcblk1p1
（三）格式化和烧录
uboot分区格式化和烧录，先是清除了mmcblk1偏移量768之后的8k字节，此位置存放的是uboot的环境变量。
  3.         clear u-boot arg
然后使能mmcblk1boot0的写操作，将Profiles\Linux\OS Firmware\files目录下的u-boot.imx烧写到mmcblk1boot0分区。
  1. Sending u-boot.binwrite U-Boot to sd card re-enable read-only access enable boot partion 1 to boot
接下来是格式化FAT32分区，并烧写zImage、logo图片和dtb文件，同样的先是检测/dev下有没有mmcblk1p1节点，使用mkfs.vfat命令将分区格式化为fat格式，再使用mdir命令创建挂载目录/mnt/mmcblk1p1,最后使用mount命令/dev下的mmcblk1p1挂载到新建的目录上。
  3.         Waiting for the partition readyFormatting rootfs partition
有了挂载目录，就可以将Profiles\Linux\OS Firmware\files目录下的镜像烧录到EMMC了，其实就是一个拷贝的操作。
先是拷贝Profiles\Linux\OS Firmware\files目录的zImage文件到EMMC。
  3.         Sending kernel zImagewrite kernel image to sd cardwrite kernel image to sd card
然后是logo图片，
  3.         Sending logo bmpwrite logo bmp to sd card
然后是dtb文件，再使用umount命令将挂载目录卸载掉。
  3.         Sending Device Tree filewrite device tree to sd cardUnmounting vfat partition
最后是格式化ext3分区并烧录文件系统，与fat分区是同样的操作，先是使用mkfs.ext3命令将分区格式化为ext3格式，然后使用mkdir命令创建挂载分区目录/mnt/mmcblk1p2，并将分区挂载到目录上。
  3.         Formatting rootfs partition
有了挂载目录，就可以将Profiles\Linux\OS Firmware\files下的文件系统压缩包rootfs.tar.bz2和模块驱动压缩包modules.tar.bz2解压到挂载目录中了，解压之后使用umount命令卸载挂载目录。
  1. Sending and writting rootfsFinishing rootfs writeSending and writting modulesFinishing modules software writeUnmounting rootfs partitionDone
（四）烧录技巧
前面了解了整个烧录的流程，我们就可以对ucl2.xml文件进行修改来方便烧写，其中烧录文件系统是最耗时的，因为文件系统的压缩包比较大，需要完全把压缩包解压到EMMC中，如果我们想要加快烧录时间，不希望烧录文件系统，我们就可以将ucl2.xml文件中烧录文件系统的部分屏蔽掉，屏蔽语法为方法如下：
通过上面的学习，我们对Mfgtools工具的烧录原理已经有了充分的理解，那么我们就可以将这个工具进行修改变成自己的工具啦

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