基于Hikey的"Boot from USB"调试

作者：wowo 发布于：2016-12-20 22:36 分类：X Project

1. 前言

话说在半年前，乐美客送给蜗窝几块Hikey(乐美客版)开发板^[1]，不过由于太忙，就一直把它们放在角落里思考人生，因此甚是愧疚。这几天，闲来无事，翻了下Hikey的资料，觉得挺有意思，就想花点时间让“X Project”在这个板子上跑起来。当然，按照“规矩”，先从“【任务1】启动过程-Boot from USB”做起，记录如下。

2. Hikey介绍

说实话，作为一块开发板，Hikey有着国产平台的通病----资料匮乏，但它的source code却非常完整：

除ROM code之外的所有代码，都能在github上看到源码，这对ARM linux的学习（“X Project”的关注点）来说，是非常有用的。

另外，之所以觉得这块板子很有意思，是因为海思的这颗SOC----Hi6220V100^[2]，它有如下的处理器架构：

图片1 Hi6220V100 SOC Architecture

该SOC包含两个处理器子系统：

MCU subsystem，里面有一个Cortex-M3的核，用于充电管理、电源管理等，也包括Boot code的USB download协议（猜测）；

ACPU(这个缩写也太逗了，哈哈) subsystem，采用CCI-400互联总线（CoreLink）协议，支持8个Cortex-A53核（2个cluster^[3]，每个cluster包含4个完全一样 A53核）。

基于上述的架构，Hikey USB boot的流程如下：

图片2 Hi6220V100 USB BOOT

注1：网上没有官方的spec介绍USB boot流程，上面的流程是我根据github上的开源代码，推测出来的，具体可参考：

1）l-loader，https://github.com/96boards/l-loader.gi t，其中的start.S即为上面图片中的“l-loader”，它是一段运行于Cortex-M3的汇编代码。另外由链接脚本（l-loader.lds）可知，它的执行位置0xf9800800。

2）ARM Trusted Firmware BL1，https://github.com/96boards/arm-trusted-firmware/tree/hikey/bl1，l-loader正确初始化Cortex-A53之后，会将A53的控制权交给ARM Trusted Firmware，首先运行的是BL1，对Hikey来说，BL1的运行地址为0xf9801000（参考BL1_RO_BASE的定义）。

3）https://github.com/96boards/l-loader.gi t中有一个脚本（gen_loader.py），可以将l-loader和BL1打包生成一个二进制文件，然后通过hisi-idt.py脚本，将这个二进制文件下载到0xf9800800处执行。

注2：Hikey的官方Image并没有使用常规的bootloader（u-boot等），而是用ARM Trusted Firmware代替了bootloader的功能，因此它的boot过程为：l-loader---->ARM Trusted Firmware(BL1, BL2, BL3等)---->Linux kernel。另外，ARM Trusted Firmware也集成了Android的fast boot功能，用起来还是很方便的。感兴趣的同学可以研究一下相关的source code。

3. 移植u-boot SPL到Hikey中

本章将根据第2章罗列的信息，基于“X Project”有关的文档，尝试将u-boot的SPL跑在Hikey开发板上，并点亮一盏灯，步骤如下。

3.1 修改“X Project”的编译脚本，加入对Hikey的支持

不再详细描述修改步骤，具体可参考下面的patch：

[xprj, hikey] support hikey.

3.2 修改“X Project”的u-boot，增加对Hikey SPL的支持

mainline的u-boot已经支持了Hikey，但没有使能SPL功能，这刚好给我们大显身手的机会，步骤如下：

1）修改“arch/arm/Kconfig”，找到config TARGET_HIKEY配置项，增加select SUPPORT_SPL和select SPL，以支持SPL功能

config TARGET_HIKEY
bool "Support HiKey 96boards Consumer Edition Platform"
select ARM64
+ select SUPPORT_SPL
+ select SPL
select DM
select DM_GPIO
select DM_SERIAL

2）修改完成后，在build目录执行make uboot-config，打开配置界面后，直接保存退出，从新生成config文件，具体可参考：

https://github.com/wowotechX/u-boot/blob/1775dca1f14df5b3ba0884c54b665f91fff24933/configs/hikey_defconfig

3）修改include/configs/hikey.h文件，增加SPL有关的TEXT配置，如下（黄色部分比较重要）：

#define CONFIG_SPL_TEXT_BASE 0xf9801000
#define CONFIG_SPL_MAX_SIZE (1024 * 20)
#define CONFIG_SPL_BSS_START_ADDR (CONFIG_SPL_TEXT_BASE + \
                                                                 CONFIG_SPL_MAX_SIZE)
#define CONFIG_SPL_BSS_MAX_SIZE (1024 * 12)
#define CONFIG_SPL_STACK (CONFIG_SPL_BSS_START_ADDR + \
                                              CONFIG_SPL_BSS_MAX_SIZE + \
                                              1024 * 12)

4）修改board/hisilicon/hikey/hikey.c，加入两个和SPL有关的函数实现，board_init_f和panic，并在board_init_f中点亮一盏LED灯，代码如下：

+#ifdef CONFIG_SPL_BUILD
+void board_init_f(ulong bootflag)
+{
+     /* GPIO4_2(User LED3), 0xF7020000, GPIODIR(0x400), GPIODAT2(0x10) */
+     writel(readl(0xF7020400) | (1 << 2), 0xF7020400);
+     writel(readl(0xF7020010) | 0xFF, 0xF7020010);
+     while (1);
+}
+
+void panic(const char *fmt, ...)
+{
+}
+#endif

其中LED有关的配置可参考Hikey（乐美客版）的原理图^[7]以及Hi6220V100的spec^[2]。

修改完毕后，编译生成u-boot-spl.bin，留作后用。

3.3 单独编译出l-loader

从https://github.com/96boards/l-loader.gi t中将l-loader单独编译出，并保存在“X Project”的tools/hisilicon目录中，留作后用，如下：

https://github.com/wowotechX/tools/blob/hikey/hisilicon/img_loader.bin

注3：l-loader的编译方法，这里不再详细介绍（无非就是下载一个gcc-arm-linux-gnueabihf交叉编译器，稍微修改一下l-loader.git的Makefile文件）。

3.4 将gen_loader.py和hisi-idt.py保存到“X Project”的tools/hisilicon目录中

如下：

https://github.com/wowotechX/tools/blob/hikey/hisilicon/gen_loader.py

https://github.com/wowotechX/tools/blob/hikey/hisilicon/hisi-idt.py

3.5 修改“X Project”的编译脚本，增加Hikey u-boot-spl的运行命令

如下：

img-loader=$(TOOLS_DIR)/$(BOARD_VENDOR)/img_loader.bin
uboot-spl-bin=$(UBOOT_OUT_DIR)/spl/u-boot-spl.bin
gen-loader=$(TOOLS_DIR)/$(BOARD_VENDOR)/gen_loader.py
hisi-idt=$(TOOLS_DIR)/$(BOARD_VENDOR)/hisi-idt.py

spl-run:
    # generate SPL image
    sudo python $(gen-loader) -o spl.img --img_loader=$(img-loader) --img_bl1=$(uboot-spl-bin)
    sudo python $(hisi-idt) --img1=spl.img -d /dev/ttyUSB0
    rm -f spl.img

主要思路为：

1）使用gen_loader.py脚本将img_loader.bin和u-boot-spl.bin打包在一起，生成spl.img文件。

2）使用hisi-idt.py将spl.img下载到板子中运行。