飞凌嵌入式ElfBoard ELF1板卡-mfgtools烧写原理

eefocus_4023189

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：

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<LIST name="eMMC" desc="Choose eMMC as media">

1. <LIST name="eMMC" desc="Choose eMMC as media">
   
2. 
   
3.         <CMD state="BootStrap" type="boot" body="BootStrap" file ="firmware/u-boot-imx6ul%lite%%6uluboot%_emmc.imx" ifdev="MX6ULL">Loading U-boot</CMD>
   
4. 
   
5.         <CMD state="BootStrap" type="load" file="firmware/zImage_emmc" address="0x80800000"
   
6. 
   
7.                 loadSection="OTH" setSection="OTH" HasFlashHeader="FALSE" ifdev="MX6SL MX6SX MX7D MX6UL MX6ULL">Loading Kernel.</CMD>
   
8. 
   
9.         <CMD state="BootStrap" type="load" file="firmware/%initramfs%" address="0x83800000"
   
10. 
    
11.                 loadSection="OTH" setSection="OTH" HasFlashHeader="FALSE" ifdev="MX6SL MX6SX MX7D MX6UL MX6ULL">Loading Initramfs.</CMD>
    
12. 
    
13.         <CMD state="BootStrap" type="load" file="firmware/zImage-imx6ul%lite%-%6uldtb%-emmc.dtb" address="0x83000000"
    
14. 
    
15.                 loadSection="OTH" setSection="OTH" HasFlashHeader="FALSE" ifdev="MX6ULL">Loading device tree.</CMD>
    
16. 
    
17.         <CMD state="BootStrap" type="jump" > Jumping to OS image. </CMD>

复制代码

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]
   
2. 
   
3. chip = Linux
   
4. 
   
5. 
   
6. 
   
7. [platform]
   
8. 
   
9. board = SabreSD
   
10. 
    
11. 
    
12. 
    
13. [LIST]
    
14. 
    
15. name = SDCard
    
16. 
    
17. 
    
18. 
    
19. [variable]
    
20. 
    
21. board = sabresd
    
22. 
    
23. mmc = 0
    
24. 
    
25. sxuboot=sabresd
    
26. 
    
27. sxdtb=sdb
    
28. 
    
29. 7duboot=sabresd
    
30. 
    
31. 7ddtb=sdb
    
32. 
    
33. 6uluboot=14x14ddr3arm2
    
34. 
    
35. 6uldtb=14x14-ddr3-arm2
    
36. 
    
37. 6ulldtb=14x14-ddr3-arm2
    
38. 
    
39. ldo=
    
40. 
    
41. plus=
    
42. 
    
43. lite=l
    
44. 
    
45. initramfs=fsl-image-mfgtool-initramfs-imx_mfgtools.cpio.gz.u-boot
    
46. 
    
47. seek = 1
    
48. 
    
49. sxnor=qspi2
    
50. 
    
51. 7dnor=qspi1
    
52. 
    
53. 6ulnor=qspi1
    
54. 
    
55. nor_part=0

复制代码

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")
   
2. 
   
3. wshShell.run "mfgtool2.exe -c ""linux"" -l ""eMMC"" -s ""board=sabresd"" -s ""mmc=1"" -s ""6uluboot=14x14evk"" -s ""6uldtb=14x14-evk"""
   
4. 
   
5. Set wshShell = Nothing

复制代码

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. <CMD state="BootStrap" type="load" file="firmware/zImage_emmc" address="0x80800000"
   
2. 
   
3. loadSection="OTH" setSection="OTH" HasFlashHeader="FALSE" ifdev="MX6SL MX6SX MX7D MX6UL MX6ULL">Loading Kernel.</CMD>

复制代码

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. <CMD state="BootStrap" type="load" file="firmware/%initramfs%" address="0x83800000"
   
2. 
   
3. loadSection="OTH" setSection="OTH" HasFlashHeader="FALSE" ifdev="MX6SL MX6SX MX7D MX6UL MX6ULL">Loading Initramfs.</CMD>

复制代码

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. <CMD state="BootStrap" type="load" file="firmware/zImage-imx6ul%lite%-%6uldtb%-emmc.dtb" address="0x83000000"
   
2. 
   
3. loadSection="OTH" setSection="OTH" HasFlashHeader="FALSE" ifdev="MX6ULL">Loading device tree.</CMD>
   
4. 
   
5. <CMD state="BootStrap" type="jump" > Jumping to OS image. </CMD>

复制代码

（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。

1. <!-- create partition -->
   
2. 
   
3.         <CMD state="Updater" type="push" body="send" file="mksdcard.sh.tar">Sending partition shell</CMD>

复制代码

然后使用tar命令将压缩包解压：

1. <CMD state="Updater" type="push" body="$ tar xf $FILE "> Partitioning...</CMD>

复制代码

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. <CMD state="Updater" type="push" body="$ sh mksdcard.sh /dev/mmcblk%mmc%"> Partitioning...</CMD>

复制代码

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
   
2. 
   
3. 
   
4. 
   
5. # partition size in MB
   
6. 
   
7. BOOT_ROM_SIZE=10
   
8. 
   
9. 
   
10. 
    
11. # wait for the SD/MMC device node ready
    
12. 
    
13. while [ ! -e $1 ]
    
14. 
    
15. do
    
16. 
    
17. sleep 1
    
18. 
    
19. echo “wait for $1 appear”
    
20. 
    
21. done
    
22. 
    
23. 
    
24. 
    
25. # call sfdisk to create partition table
    
26. 
    
27. # destroy the partition table
    
28. 
    
29. node=$1
    
30. 
    
31. dd if=/dev/zero of=${node} bs=1024 count=1
    
32. 
    
33. 
    
34. 
    
35. sfdisk --force ${node} << EOF
    
36. 
    
37. ${BOOT_ROM_SIZE}M,500M,0c
    
38. 
    
39. 600M,,83
    
40. 
    
41. EOF

复制代码

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
   
2. 
   
3. while [ ! -e $1 ]
   
4. 
   
5. do
   
6. 
   
7. sleep 1
   
8. 
   
9. echo “wait for $1 appear”
   
10. 
    
11. done

复制代码

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
   
2. 
   
3. # destroy the partition table
   
4. 
   
5. node=$1
   
6. 
   
7. dd if=/dev/zero of=${node} bs=1024 count=1

复制代码

接下来就是使用sfdisk命令对EMMC进行分区操作。

1. sfdisk --force ${node} << EOF
   
2. 
   
3. ${BOOT_ROM_SIZE}M,500M,0c
   
4. 
   
5. 600M,,83
   
6. 
   
7. EOF

复制代码

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
   
2. 
   
3. Filesystem      Size     Used    Avail   Use%  Mounted on
   
4. 
   
5. /dev/root        6.5G    746M    5.5G   12%    /
   
6. 
   
7. devtmpfs        89M     4.0K    89M    1%     /dev
   
8. 
   
9. tmpfs           40K      0       40K    0%     /mnt/ .psplash
   
10. 
    
11. tmpfs            249M   140K  249M   1%   /run
    
12. 
    
13. tmpfs            249M   140K  249M   1%   /var/volatile
    
14. 
    
15. /dev/mmcblk1p1  500M   12M   488M   3%   /run/media/mmcblk1p1

复制代码

（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。

1. <!-- burn uboot -->
   
2. 
   
3.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ dd if=/dev/zero of=/dev/mmcblk%mmc% bs=1k seek=768 conv=fsync count=8">clear u-boot arg</CMD>

复制代码

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. <!-- access boot partition -->
   
2. 
   
3.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ echo 0 > /sys/block/mmcblk%mmc%boot0/force_ro">access boot partition 1</CMD>
   
4. 
   
5.         <CMD state="Updater" type="push" body="send" file="files/ u-boot.imx" ifdev="MX6ULL">Sending u-boot.bin</CMD>
   
6. 
   
7.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ dd if=$FILE of=/dev/mmcblk%mmc%boot0 bs=512 seek=2">write U-Boot to sd card</CMD>
   
8. 
   
9.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ echo 1 > /sys/block/mmcblk%mmc%boot0/force_ro"> re-enable read-only access </CMD>
   
10. 
    
11.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ mmc bootpart enable 1 1 /dev/mmcblk%mmc%">enable boot partion 1 to boot</CMD>

复制代码

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。

1. <!-- create fat partition -->
   
2. 
   
3.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ while [ ! -e /dev/mmcblk%mmc%p1 ]; do sleep 1; echo "waiting..."; done ">Waiting for the partition ready</CMD>
   
4. 
   
5.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ mkfs.vfat /dev/mmcblk%mmc%p1">Formatting rootfs partition</CMD>
   
6. 
   
7.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ mkdir -p /mnt/mmcblk%mmc%p1"/>
   
8. 
   
9.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ mount -t vfat /dev/mmcblk%mmc%p1 /mnt/mmcblk%mmc%p1"/>

复制代码

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。

1. <!-- burn zImage -->
   
2. 
   
3.         <CMD state="Updater" type="push" body="send" file="files/zImage">Sending kernel zImage</CMD>
   
4. 
   
5.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ cp $FILE /mnt/mmcblk%mmc%p1/zImage">write kernel image to sd card</CMD>
   
6. 
   
7.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ cp $FILE /mnt/mmcblk%mmc%p1/zImagebak">write kernel image to sd card</CMD>

复制代码

然后是logo图片，

1. <!-- burn logo -->
   
2. 
   
3.         <CMD state="Updater" type="push" body="send" file="files/logo.bmp">Sending logo bmp</CMD>
   
4. 
   
5.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ cp $FILE /mnt/mmcblk%mmc%p1/logo.bmp">write logo bmp to sd card</CMD>

复制代码

然后是dtb文件，再使用umount命令将挂载目录卸载掉。

1. <!-- burn dtb -->
   
2. 
   
3.         <CMD state="Updater" type="push" body="send"         <CMD state="Updater" type="push" body="send" file="files/imx6ull-elf1-emmc.dtb" ifdev="MX6ULL">Sending Device Tree file</CMD>
   
4. 
   
5.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ cp $FILE /mnt/mmcblk%mmc%p1/imx6ull-elf1-emmc.dtb" ifdev="MX6ULL">write device tree to sd card</CMD>
   
6. 
   
7.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ umount /mnt/mmcblk%mmc%p1">Unmounting vfat partition</CMD>

复制代码

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。

1. <!-- burn rootfs -->
   
2. 
   
3.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ mkfs.ext3 -F -E nodiscard /dev/mmcblk%mmc%p2">Formatting rootfs partition</CMD>
   
4. 
   
5.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ mkdir -p /mnt/mmcblk%mmc%p2"/>
   
6. 
   
7.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ mount -t ext3 /dev/mmcblk%mmc%p2 /mnt/mmcblk%mmc%p2"/>

复制代码

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. <CMD state="Updater" type="push" body="pipe tar -jxv -C /mnt/mmcblk%mmc%p2" file="files/rootfs.tar.bz2" ifdev="MX6UL MX7D MX6ULL">Sending and writting rootfs</CMD>
   
2. 
   
3.         <CMD state="Updater" type="push" body="frf">Finishing rootfs write</CMD>
   
4. 
   
5.         <CMD state="Updater" type="push" body="pipe tar -jxv -C /mnt/mmcblk%mmc%p2" file="files/modules.tar.bz2" ifdev="MX6UL MX7D MX6ULL">Sending and writting modules</CMD>
   
6. 
   
7.         <CMD state="Updater" type="push" body="frf">Finishing modules software write</CMD>
   
8. 
   
9.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ umount /mnt/mmcblk%mmc%p2">Unmounting rootfs partition</CMD>
   
10. 
    
11.         <CMD state="Updater" type="push" body="$ echo Update Complete!">Done</CMD>

复制代码

（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：

1. <!-- burn rootfs -->
   
2. 
   
3. <!--
   
4. 
   
5. <CMD state="Updater" type="push" body="$ mkfs.ext3 -F -E nodiscard /dev/mmcblk%mmc%p2">Formatting rootfs partition</CMD>
   
6. 
   
7. <CMD state="Updater" type="push" body="$ mkdir -p /mnt/mmcblk%mmc%p2"/>
   
8. 
   
9. <CMD state="Updater" type="push" body="$ mount -t ext3 /dev/mmcblk%mmc%p2 /mnt/mmcblk%mmc%p2"/>
   
10. 
    
11. <CMD state="Updater" type="push" body="pipe tar -jxv -C /mnt/mmcblk%mmc%p2" file="files/rootfs-qt.tar.bz2" ifdev="MX6UL MX7D MX6ULL">Sending and writting rootfs</CMD>
    
12. 
    
13. <CMD state="Updater" type="push" body="frf">Finishing rootfs write</CMD>
    
14. 
    
15. <CMD state="Updater" type="push" body="pipe tar -jxv -C /mnt/mmcblk%mmc%p2" file="files/modules.tar.bz2" ifdev="MX6UL MX7D MX6ULL">Sending and writting modules</CMD>
    
16. 
    
17. <CMD state="Updater" type="push" body="frf">Finishing modules software write</CMD>
    
18. 
    
19. <CMD state="Updater" type="push" body="$ umount /mnt/mmcblk%mmc%p2">Unmounting rootfs partition</CMD>
    
20. 
    
21. <CMD state="Updater" type="push" body="$ echo Update Complete!">Done</CMD>
    
22. 
    
23. -->

复制代码

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