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i.MX 93 BSP手册

文档标题

i.MX 93 BSP手册

文档类型

BSP 手册

Yocto 手册

Mickledore

发布日期

2024/01/31

母文档

i.MX 93 BSP手册

下表显示了与本手册兼容的 BSP：

Compatible BSPs

BSP 发布类型

BSP发布日期

BSP 状态

BSP-Yocto-NXP-i.MX93-PD24.1.0

大版本

2024/01/31

已发布

本手册指导您完成BSP包的安装、编译和烧写，并描述如何使用 phyBOARD-Segin i.MX 93 Kit 的硬件接口。本手册还包括如何从源码编译内核、u-boot镜像。本手册包含需要在PC(linux操作系统)上执行的指令。

备注

本文档包含指令示例，描述如何在串口终端上与核心板进行交互。指令示例以“host:~$”、“target:~$”或“u-boot=>”开头，开头的这些关键字描述了指令执行的软件环境。如果需要复制这些指令，请仅复制这些关键字之后的内容。

1. PHYTEC 文档

PHYTEC 将为旗下所有产品提供各种硬件和软件文档。包括以下任一以及全部内容：

  • 快速上手指南：简单指导我们如何配置和启动 phyCORE 核心板，以及对构建 BSP、设备树和外设访问进行简要说明。

  • 硬件手册：核心板和配套底板的详细硬件描述。

  • Yocto 指南：phyCORE 使用的 Yocto 版本的综合指南。本指南包含: Yocto 概述；PHYTEC BSP 介绍、编译和定制化修改；如何使用 Poky 和 Bitbake 等编译框架。

  • BSP 手册：phyCORE 的 BSP 版本专用手册。可在此处找到如何编译BSP、启动、更新软件、设备树和外设等信息。

  • 开发环境指南：本指南介绍了如何使用 PHYTEC 虚拟机来搭建多样的开发环境。VM 中包含了 Eclipse 和 Qt Creator 的详细上手指导，还说明了如何将所编译出的demo程序放到phyCORE 核心板上运行。本指南同时也介绍了如何在本地Linux ubuntu上搭建完整的开发环境。

  • 引脚复用表：phyCORE 核心板附带一个引脚复用表（Excel 格式）。此表将显示从处理器到底板的信号连接以及默认的设备树复用选项。这为开发人员进行引脚复用和设计提供了必要的信息。

除了这些标准手册和指南之外，PHYTEC 还将提供产品变更通知、应用说明和技术说明。这些文档将根据具体案例进行针对性提供。大部分文档都可以在我们产品的 https://www.phytec.de/produkte/system-on-modules/phycore-imx-91-93/#downloads 中找到。

1.1. 支持的硬件

在我们的网页上，您可以查看适用于BSP版本 BSP-Yocto-NXP-i.MX93-PD24.1.0 的所有Machine及其对应的Article Numbers(产品型号)： 请参见 网页。

如果您在“Supported Machines”部分选择了特定的 Machine Name ，您可以查看该Machine下可用的 Article Number(产品型号) 以及硬件信息的简短描述。如果您只有硬件的 Article Number ，可以将 Machine Name 下拉菜单留空，仅选择您的 Article Number 。现在它会显示您特定硬件所需的 Machine Name 。

1.1.1. phyBOARD-Segin i.MX 93 器件

../../../_images/phyBOARD-Segin-iMX93-top-components.jpg

phyBOARD-Segin i.MX 93 器件（顶部）

../../../_images/phyBOARD-Segin-iMX93-bottom-components.jpg

phyBOARD-Segin i.MX 93 器件（底部）

1.1.2. phyBOARD-Nash i.MX 93 器件

../../../_images/phyBOARD-Nash-iMX93-top-components.jpg

phyBOARD-Nash i.MX 93 器件（顶部）

../../../_images/phyBOARD-Nash-iMX93-bottom-components.jpg

phyBOARD-Nash i.MX 93 器件（底部）

2. 开始使用

该 phyBOARD-Segin i.MX 93 Kit 包含预先烧写好的SD卡。它包含 phytec-qt6demo-image 镜像，可以直接用作启动盘。默认情况下，核心板上的eMMC仅烧写了U-Boot。您可以从 PHYTEC下载服务器 获取所有镜像资源。本章将解释如何将BSP镜像烧写到SD卡以及如何启动开发板。

有几种方法可以将镜像写入SD卡或eMMC。最为人熟知的方式是使用Linux命令行工具 dd 进行简单的顺序写入。另一种方法是使用PHYTEC的自研程序 partup ，它可以让格式化复杂系统的过程变得简单。您可以从其发布页面获取 预编译的Linux partup 二进制文件 。请阅读 partup的readme文件 来获取安装指导。

2.1. 下载镜像

phytec-qt6demo-image 镜像包含完整系统所需的所有必要文件，您需确保镜像中各个分区以及裸数据都会被正确写入启动盘。可以从 PHYTEC 下载服务器 下载 partup 镜像文件或者是可以使用 dd 进行烧写的 WIC 镜像。

从下载服务器获取 partup 镜像文件或WIC镜像：

host:~$ wget https://download.phytec.de/Software/Linux/BSP-Yocto-i.MX93/BSP-Yocto-NXP-i.MX93-PD24.1.0/images/ampliphy-vendor-wayland/phyboard-segin-imx93-2/phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.partup
host:~$ wget https://download.phytec.de/Software/Linux/BSP-Yocto-i.MX93/BSP-Yocto-NXP-i.MX93-PD24.1.0/images/ampliphy-vendor-wayland/phyboard-segin-imx93-2/phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.wic.xz

备注

针对eMMC，我们建议使用partup去烧写比较大的或者是有复杂分区配置的镜像，因为它在写入速度上比 dd 更快，并且可以对闪存设备进行更灵活的配置。

2.2. 将镜像写入SD卡

警告

要创建SD卡启动盘，必须要拥有Linux PC上的root权限。在选择烧写设备时请务必小心！所选设备上的所有文件将在命令执行后立即被擦除，而且擦除前不会有任何进一步的确认！

选择错误的设备可能会导致 数据丢失 ，例如，可能会擦除您当前所在PC上的系统！

2.2.1. 寻找正确的设备

要创建SD卡启动盘，首先要找到PC上您SD卡对应的正确设备名称。在开始将镜像复制到SD卡之前，请卸载任何已挂载的分区。

  1. 为了获取正确的设备名称，请移除您的SD卡并执行：

    host:~$ lsblk

  2. 现在插入你的SD卡，然后再次执行命令：

    host:~$ lsblk

  3. 比较两个输出，以获取第二个输出中的新设备名称。这些是SD卡的设备名称（如果SD卡已格式化，则包括设备名称和对应的分区）。

  4. 为了验证找到的设备名称的最终正确性，请执行命令 sudo dmesg。在其输出的最后几行中，您应该也能找到设备名称，例如 /dev/sde 或 /dev/mmcblk0 （具体取决于您的系统）。

或者，您可以使用图形化的程序，例如 GNOME Disks 或 KDE Partition Manager 来找到正确的设备。

现在您已经得到了正确的设备名称，例如 /dev/sde，如果SD卡曾格式化过，需要确认已取消其分区的挂载，您可以在输出中看到带有附加了数字的设备名称（例如 /dev/sde1），它们是SD卡的分区。一些Linux发行版系统在设备插入时会自动挂载分区。在写入之前，必须卸载这些分区，以避免数据损坏。

卸载所有这些分区，例如：

host:~$ sudo umount /dev/sde1
host:~$ sudo umount /dev/sde2

现在，SD卡已经准备好可以使用 partup 、 dd 或 bmap-tools 来写入镜像。

2.2.2. 使用bmap-tools

烧写SD卡的其中一种方法是使用 bmap-tools 。Yocto会自动为WIC镜像创建一个block map文件（ <IMAGENAME>-<MACHINE>.wic.bmap ），该文件描述了镜像内容并包含数据完整性的校验。 bmaptool 已被多种Linux发行版支持。对于基于Debian的系统，可以通过以下命令安装：

host:~$ sudo apt install bmap-tools

通过以下命令将WIC镜像烧写到SD卡：

host:~$ bmaptool copy phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2?(.rootfs).wic?(.xz) /dev/<your_device>

将 <your_device> 替换为您之前找到的SD卡设备名称，并确保将文件 <IMAGENAME>-<MACHINE>.wic.bmap 与WIC镜像文件放在一起，以便bmaptool知道哪些块需要写入，哪些块需要跳过。

警告

bmaptool 仅擦写SD卡上镜像数据所在的区域。这意味着在写入新的镜像后，之前写入的旧U-Boot环境变量可能仍然可用。

2.2.3. 使用partup

使用partup烧写SD卡只需一个命令：

host:~$ sudo partup install phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2?(.rootfs).partup /dev/<your_device>

确保将 <your_device> 替换为您之前找到的设备名称。

关于partup的进一步使用说明，请参阅其 官方文档 。

警告

使用resize2fs版本1.46.6及更早版本的PC系统（例如Ubuntu 22.04）无法烧写在Mickledore以及更新的yocto版本上创建的partup软件包。这个是因为resize2fs新增了默认选项而导致的兼容性问题。有关详细信息，请参阅 release notes 。

备注

partup 具有清除eMMC user区域中特定区域的功能，我们提供的partup程序中用该功能擦除U-Boot环境变量。这是 bmaptool 工具所无法完成的一点，如前一部分所提到的。

partup相较于其他烧写工具的一个主要优势是，它可以配置MMC的特定部分，比如他可以直接写入eMMCboot分区，无需调用其他命令。

2.2.4. 使用 dd

在卸载所有SD卡的挂载分区后，您可以烧写SD卡。

一些PHYTEC BSP会生成未压缩的镜像（文件名扩展名为*.wic），而另一些则生成压缩的镜像（文件名扩展名为*.wic.xz）。

要写入未压缩的镜像（*.wic），请使用以下命令：

host:~$ sudo dd if=phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2?(.rootfs).wic of=/dev/<your_device> bs=1M conv=fsync status=progress

或者要写入压缩后的镜像（*.wic.xz），请使用以下命令：

host:~$ xzcat phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2?(.rootfs).wic.xz | sudo dd of=/dev/<your_device> bs=1M conv=fsync status=progress

再次确保将 <your_device> 替换为之前找到的设备名称。

参数 conv=fsync 强制在 dd 返回之前对设备进行sync操作。这确保所有数据块都已写入SD卡，而没有任何数据缓存在内存中。参数 status=progress 将打印出进度信息。

2.3. 首次启动

../../../_images/SD_Card_Boot1.png

  • 插入SD卡

  • 使用**RS232串口线**将开发板（serial connector on PEB-EVAL-01）和主机连接起来

  • 给开发板通电

  • 以115200波特率和8N1格式打开串口终端（您可以在终端上看到u-boot/linux启动信息）

3. 编译BSP

本节将指导您使用Yocto和phyLinux脚本进行 i.MX 93 BSP的编译。更多有关phytec meta-layer和Yocto的信息，请访问： Yocto Reference Manual (mickledore) 。

3.1. 基本设置

如果您从未在您的主机上使用Yocto编译过Phytec BSP，您应查看 Yocto Reference Manual (mickledore) 中的BSP Workspace安装一节。

3.2. 下载BSP

获取BSP有两种方式。您可以从我们的下载页面下载完整的BSP镜像： BSP-Yocto-i.MX93 ；您也可以使用Yocto下载BSP工程并编译。如果您想要对BSP进行修改，建议使用第二种方式。

phyLinux脚本使用python语言编写，是一个用于管理PHYTEC Yocto BSP工程的基础工具，帮助用户更快上手BSP。

  • 创建一个新的项目文件夹，获取phyLinux脚本，并赋予脚本具备可执行权限：

    host:~$ mkdir ~/yocto
host:~$ cd yocto/
host:~/yocto$ wget https://download.phytec.de/Software/Linux/Yocto/Tools/phyLinux
host:~/yocto$ chmod +x phyLinux

    警告

    我们需要一个空的项目文件夹，phyLinux首先会清理当前所在的工作目录。从一个不为空的目录下调用phyLinux将会产生告警。

  • 运行phyLinux：

    host:~/yocto$ ./phyLinux init

    备注

    在首次初始化时，phyLinux脚本会要求您在 /usr/local/bin 目录中安装Repo工具。

  • 在执行init命令时，您需要选择您的处理器平台（SoC）、PHYTEC的BSP版本号以及您正在使用的硬件。

    备注

    如果您无法根据菜单中提供的信息识别您的开发板，请查看产品的发票。并查看 our BSP 。

  • 也可以通过命令行参数直接传递这些信息：

    host:~/yocto$ DISTRO=ampliphy-vendor-wayland MACHINE=phyboard-segin-imx93-2 ./phyLinux init -p imx93 -r BSP-Yocto-NXP-i.MX93-PD24.1.0

在执行init命令后，phyLinux将打印一些重要的说明。例如，它将打印您的git用户信息、选择的SOC和BSP版本，以及引导构建过程进行下一步处理的信息。

3.2.1. 开始构建

  • 设置Shell环境变量：

    host:~/yocto$ source sources/poky/oe-init-build-env

    备注

    在每次打开新的用于编译的shell时，都需要先执行这一步骤。

  • 当前的工作目录会变更为 build/。

  • 打开主配置文件，同意并接受GPU和VPU二进制文件的许可证协议。通过取消注释相应的行来完成此操作，如下所示。

    host:~/yocto/build$ vim conf/local.conf
# Uncomment to accept NXP EULA
# EULA can be found under ../sources/meta-freescale/EULA
ACCEPT_FSL_EULA = "1"

  • 编译您的镜像：

    host:~/yocto/build$ bitbake phytec-qt6demo-image

    备注

    对于第一次编译，我们建议从我们的较小的非图形化镜像phytec-headless-image开始，以查看一切是否正常工作。

    host:~/yocto/build$ bitbake phytec-headless-image

    第一次构建过程在现代的Intel Core i7处理器上大约需要40分钟。后续的构建将使用本次编译产生的缓存，大约需要3分钟。

3.2.2. BSP镜像

所有由Bitbake生成的镜像都放在 ~/yocto/build/deploy*/images/<machine> 。例如以下列表是 phyboard-segin-imx93-2 machine生成的所有文件：

  • u-boot.bin: 编译后的U-boot bootloader二进制文件。不是最终镜像中的bootloader！

  • oftree: 默认内核设备树

  • u-boot-spl.bin: 二级程序加载器 (SPL)

  • bl31-imx93.bin: ARM可信固件二进制文件

  • lpddr4_dmem_1d_v202201.bin, lpddr4_dmem_2d_v202201.bin, lpddr4_imem_1d_v202201.bin, lpddr4_imem_2d_v202201.bin: DDR PHY 固件镜像

  • imx-boot：由imx-mkimage编译的bootloader镜像，包括SPL、U-Boot、ARM可信固件和DDR固件。这是最终的可引导bootloader镜像。

  • Image: Linux内核镜像

  • Image.config: 内核config文件

  • imx93-phyboard-segin.dtb: 内核设备树文件

  • imx93-phy*.dtbo: 内核设备树overlay文件

  • phytec-*.tar.gz: bitbake-image编译生成的root文件系统。

    • phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.tar.gz：当bitbake-build的编译目标是``phytec-qt6demo-image``时

    • phytec-headless-image-phyboard-segin-imx93-2.tar.gz：当bibake-build的编译目标是``phytec-headless-image``时

  • phytec-*.wic.xz：bitbake-image编译生成的压缩的可引导SD卡镜像，包括bootloader、设备树二进制文件（DTB）、内核和根文件系统。

    • phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.wic.xz：当bitbake-build的编译目标是``phytec-qt6demo-image``时

    • phytec-headless-image-phyboard-segin-imx93-2.wic.xz：当bibake-build的编译目标是``phytec-headless-image``时

  • imx93-11x11-evk_m33_*.bin，Cortex-M33 MCU的Demo应用程序的二进制文件；可以通过U-Boot或Linux手动加载和启动

4. 安装操作系统

4.1. 启动模式开关 (S3)

小技巧

底板硬件版本：1472.5

该 phyBOARD-Segin i.MX 93 具有一个（启动源配置）开关，配有四个可单独切换的位，用于选择phyCORE-i.MX 93 默认的启动源。

../../../_images/eMMC1.png

eMMC
../../../_images/Internal_Fuses1.png

内部fuse
../../../_images/USB_Serial_Download2.png

USB
../../../_images/SD_Card_Boot1.png

SD卡

4.2. 烧写eMMC

要从 eMMC 启动，请确保 BSP 镜像已正确烧写到 eMMC，并且 bootmode switch (S3) 设置为 eMMC。

警告

当eMMC和SD卡上烧录了相同（完全一致）的镜像时，他们boot分区的UUID也是相同的。所以如果从emmc启动时，烧录一致镜像的SD卡也同时存在，这会导致不确定的后果，因为Linux会根据UUID来挂载启动分区。

target:~$ blkid

可以运行以检查当前设置是否受到影响。如果 mmcblk0p1 和 mmcblk1p1 具有相同的 UUID，则该设置受到影响。

4.2.1. 从SD卡烧写eMMC

如果没有可用的网络，您可以通过SD卡更新eMMC。为此，您只需在SD卡上准备一个可用的镜像文件（*.wic）。由于镜像文件相当大，您需要扩展SD卡以使用其全部空间（如果之前没有扩展的话）。有关如何扩展SD卡，请参见“调整 ext4 根文件系统的大小”。

或者，使用partup包烧写SD卡，如 Getting Started 中所述。这样就可使用SD卡的全部容量。

4.2.1.1. 在开发板的linux环境中通过SD卡烧写eMMC

您可以在Linux上烧写eMMC。您只需在SD卡上保存一个partup包或WIC镜像即可。

  • 在SD卡上查看您保存的partup包或WIC镜像或WIC.XZ镜像文件：

    target:~$ ls
phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.partup
phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.wic.xz

  • 显示可用的MMC设备列表：

    target:~$ ls /dev | grep mmc
mmcblk1
mmcblk1p1
mmcblk1p2
mmcblk0
mmcblk0boot0
mmcblk0boot1
mmcblk0p1
mmcblk0p2
mmcblk0rpmb

  • eMMC设备的特征是它包含两个boot分区：(mmcblk0 boot0; mmcblk0 boot1)

  • 使用 partup 将镜像写入 phyCORE-i.MX 93 的 eMMC (/dev/mmcblk0 不带 分区)：

    target:~$ partup install phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.partup /dev/mmcblk0

    小技巧

    强烈建议使用partup，因为它更易于使用，并且可以充分利用eMMC设备的容量，自动调整分区大小。

    备注

    或者，可以使用 dd 命令。

    对于未压缩的WIC镜像（*.wic）：

    target:~$ dd if=phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.wic of=/dev/mmcblk0 bs=1M conv=fsync status=progress

    对于压缩的WIC镜像（*.wic.xz）：

    target:~$ zstdcat phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.wic.xz | sudo dd of=/dev/mmcblk0 bs=1M conv=fsync status=progress

    请注意，在使用 dd 进行烧写时，root分区并没有使用全部存储容量。

  • 在完成写入后，您的开发板可以从eMMC启动。

    警告

    在此之前，您需要将 bootmode switch (S3) 配置为 eMMC。

4.2.2. 从网络烧写 eMMC

i.MX 93 开发板具有以太网连接器，可以通过网络进行更新。确保正确设置主机，主机的IP需要设置为192.168.3.10，子网掩码为255.255.255.0，并且需要在主机开启TFTP服务。抽象来看，eMMC设备和SD卡十分类似。因此，可以直接将Yocto生成的 WIC镜像 （ <name>.wic ）直接烧写到eMMC。该镜像包含bootloader、内核、设备树、设备树overlay和根文件系统。

备注

一些PHYTEC的BSP会生成压缩的 .wic.xz 镜像。在这种情况下，必须先对压缩镜像进行解压缩。

host:~$ unxz phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.wic.xz

4.2.2.1. 在开发板的Linux系统中通过网络烧写eMMC

您可以在开发板系统中更新eMMC。

小技巧

需要保证设备和存储镜像的主机之间的网络正常！ Setup Network Host

在主机上获取一个未压缩的镜像，并通过网络使用ssh将其发送到开发板的eMMC，使用一行命令：

target:~$ ssh <USER>@192.168.3.10 "dd if=<path_to_file>/phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.wic" | dd of=/dev/mmcblk0 bs=1M conv=fsync status=progress

4.2.2.2. 在Linux主机上通过网络烧写 eMMC

可以在您的Linux主机上将镜像烧写到eMMC。和之前一样，您需要在主机上准备一个完整的镜像。

小技巧

需要保证设备和存储镜像的主机之间的网络正常！ Setup Network Host

查看主机上可用的镜像文件：

host:~$ ls
phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.wic

通过网络使用 dd 命令结合ssh将镜像发送到您设备的eMMC：

host:~$ dd if=phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.wic bs=1M status=progress | ssh root@192.168.3.11 "dd of=/dev/mmcblk0 conv=fsync"

4.2.3. 在运行的U-Boot中通过网络烧写eMMC U-Boot镜像

可以在U-Boot中更新U-Boot镜像imx-boot，eMMC上的U-Boot需要位于eMMC的user区域。

小技巧

需要保证设备和存储镜像的主机之间的网络正常！ Setup Network Host

通过tftp将镜像加载到RAM中，然后写入eMMC：

u-boot=> tftp ${loadaddr} imx-boot
u-boot=> setexpr nblk ${filesize} / 0x200
u-boot=> mmc dev 0
u-boot=> mmc write ${loadaddr} 0x40 ${nblk}

提示

十六进制值表示偏移量，单位为512字节块的倍数。请参阅 偏移表 以获取相应SoC的正确值。

4.2.4. 从USB烧写eMMC

4.2.4.1. 在运行的Linux系统中从USB烧写eMMC

下面这些步骤展示如何在Linux系统上使用USB大容量存储设备烧写eMMC。您需要一个保存了完整镜像的U盘和一个可从SD卡启动的核心板（例如 phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.wic）。将 bootmode switch (S3) 设置为SD卡启动。

  • 插入并挂载U盘：

    [   60.458908] usb-storage 1-1.1:1.0: USB Mass Storage device detected
[   60.467286] scsi host0: usb-storage 1-1.1:1.0
[   61.504607] scsi 0:0:0:0: Direct-Access                               8.07 PQ: 0 ANSI: 2
[   61.515283] sd 0:0:0:0: [sda] 3782656 512-byte logical blocks: (1.94 GB/1.80 GiB)
[   61.523285] sd 0:0:0:0: [sda] Write Protect is off
[   61.528509] sd 0:0:0:0: [sda] No Caching mode page found
[   61.533889] sd 0:0:0:0: [sda] Assuming drive cache: write through
[   61.665969]  sda: sda1
[   61.672284] sd 0:0:0:0: [sda] Attached SCSI removable disk
target:~$ mount /dev/sda1 /mnt

  • 现在查看您在USB优盘上保存的镜像文件：

    target:~$ cd /mnt
target:~$ ls
phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.wic

  • 显示可用的MMC设备列表：

    target:~$ ls /dev | grep mmc
mmcblk1
mmcblk1p1
mmcblk1p2
mmcblk0
mmcblk0boot0
mmcblk0boot1
mmcblk0p1
mmcblk0p2
mmcblk0rpmb

  • eMMC设备的特征是它包含两个boot分区：(mmcblk0 boot0; mmcblk0 boot1)

  • 将镜像写入 phyCORE-i.MX 93 eMMC (/dev/mmcblk0，无分区)：

    target:~$ dd if=phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.wic of=/dev/mmcblk0 bs=1M conv=fsync status=progress

  • 在完成写入后，您的开发板可以从eMMC启动。

    小技巧

    在此之前，您需要将 bootmode switch (S3) 配置为 eMMC。

4.3. RAUC

BSP支持RAUC（Robust Auto-Update Controller）。它管理设备固件更新的过程。这包括更新Linux内核、设备树和根文件系统。PHYTEC已撰写了一份在线手册，介绍如何在我们的BSP中集成RAUC：L-1006e.A5 RAUC更新与设备管理手册。

5. 开发

5.1. 主机网络准备

为了在bootloader中执行涉及网络的各种任务，需要配置一些主机服务。在开发主机上，必须安装和配置TFTP、NFS和DHCP服务。启动以太网所需的工具如下：

host:~$ sudo apt install tftpd-hpa nfs-kernel-server kea

5.1.1. TFTP服务设置

  • 首先，创建一个目录来存储TFTP文件：

    host:~$ sudo mkdir /srv/tftp

  • 然后将您的BSP镜像文件复制到此目录，并确保other用户也对tftp目录中的所有文件具有读取权限，否则将无法从开发板访问这些文件。

    host:~$ sudo chmod -R o+r /srv/tftp

  • 您还需要为相应的接口配置一个静态IP地址。PHYTEC开发板的默认IP地址是192.168.3.11。可以将主机地址设置为192.168.3.10，子网掩码为255.255.255.0

    host:~$ ip addr show <network-interface>

    将 <network-interface> 替换为连接到开发板的网络接口。您可以通过不指定网络接口来显示所有可选网络接口。

  • 返回的结果应包含以下内容：

    inet 192.168.3.10/24 brd 192.168.3.255

  • 创建或编辑 /etc/default/tftpd-hpa 文件：

    # /etc/default/tftpd-hpa

TFTP_USERNAME="tftp"
TFTP_DIRECTORY="/srv/tftp"
TFTP_ADDRESS=":69"
TFTP_OPTIONS="-s -c"

  • 将 TFTP_DIRECTORY 设置为您的 TFTP 服务器根目录

  • 将TFTP_ADDRESS设置为TFTP服务监听的主机地址（设置为0.0.0.0:69以监听69端口上所有IP）。

  • 设置 TFTP_OPTIONS，以下命令显示可配置的选项：

    host:~$ man tftpd

  • 重新启动服务以应用配置更改：

    host:~$ sudo service tftpd-hpa restart

现在将开发板的以太网端口连接到您的主机。我们还需要在开发板和运行TFTP服务的主机之间建立网络连接。TFTP服务器的IP地址应设置为192.168.3.10，子网掩码为255.255.255.0。

5.1.1.1. NFS服务器设置

  • 创建一个NFS目录：

    host:~$ sudo mkdir /srv/nfs

  • NFS服务对文件共享的路径没有限制，因此在大多数linux发行版中，我们只需修改文件 /etc/exports ，并将我们的根文件系统共享到网络。在这个示例文件中，整个目录被共享在主机地址为192.168.3.10的IP地址上。注意这个地址需要根据本地情况进行调整：

    /srv/nfs 192.168.3.0/255.255.255.0(rw,no_root_squash,sync,no_subtree_check)

  • 现在NFS服务器需要再次读取 /etc/exportfs 文件：

    host:~$ sudo exportfs -ra

5.1.1.2. DHCP服务器设置

  • 创建或编辑 /etc/kea/kea-dhcp4.conf 文件；以内部子网为例，将 <network-interface> 替换为物理网络接口的名称：

    {
  "Dhcp4": {
    "interfaces-config": {
      "interfaces": [ "<network-interface>/192.168.3.10" ]
    },
    "lease-database": {
      "type": "memfile",
      "persist": true,
      "name": "/tmp/dhcp4.leases"
    },
    "valid-lifetime": 28800,
    "subnet4": [{
        "id": 1,
        "next-server": "192.168.3.10",
        "subnet": "192.168.3.0/24",
        "pools": [
          { "pool": "192.168.3.1 - 192.168.3.255" }
        ]
    }]
  }
}

警告

在创建子网时请小心，因为这可能会扰乱公司网络政策。为了安全起见，请使用不同的子网，并通过 interfaces 配置选项指定该网络。

  • 现在DHCP服务需要重新读取 /etc/kea/kea-dhcp4.conf 文件：

    host:~$ sudo systemctl restart kea-dhcp4-server

当您启动/重启主机时，如果kea-dhcp4配置中指定的网络接口未处于活动状态，kea-dhcp4-server将无法启动。因此请确保在连接接口后启动或者重启该systemd服务。

5.2. 从网络启动内核

从网络启动意味着通过TFTP加载内核和设备树，并通过NFS加载根文件系统。但bootloader需要从另外的的启动设备加载。

5.2.1. 在主机上放置网络启动的镜像

  • 将内核镜像复制到您的tftp目录中：

    host:~$ cp Image /srv/tftp

  • 将设备树复制到您的tftp目录：

    host:~$ cp oftree /srv/tftp

  • 将您想要使用的所有overlay文件复制到您的tftp目录中：

    host:~$ cp *.dtbo /srv/tftp

  • 确保other用户对tftp目录中的所有文件具有读取权限，否则将无法从开发板访问它们：

    host:~$ sudo chmod -R o+r /srv/tftp

  • 将根文件系统解压到您的NFS目录中：

    host:~$ sudo tar -xvzf phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.tar.gz -C /srv/nfs

备注

请确保使用sudo执行命令，以保留根文件系统中文件的所属权限。

5.2.2. 设置网络启动的bootenv.txt文件

在您的tftp目录中创建一个bootenv.txt文件，并将以下变量写入其中。

bootfile=Image
fdt_file=oftree
nfsroot=/srv/nfs
overlays=<overlayfilenames>

<overlayfilenames> 必须替换为您想要使用的overlay设备树文件名。用空格分隔文件名。例如：

overlays=example-overlay1.dtbo example-overlay2.dtbo

小技巧

所有支持的设备树overlay在 device tree 章节中。

5.2.3. 开发板上的网络设置

如果要自定义开发板上的以太网配置，请按照此处的说明进行操作： Network Environment Customization

5.2.4. 从开发板启动

将开发板启动到U-boot，按任意键暂停。

  • 要从网络启动，请运行：

    u-boot=> run netboot

5.3. 使用UUU工具

NXP的镜像更新工具（UUU-Tool）是一款在主机上运行的软件，用于通过SDP（串行下载协议）在开发板上下载并运行bootloader。有关详细信息，请访问 https://github.com/nxp-imx/mfgtools 或下载 官方UUU工具文档。

5.3.1. 使用UUU工具的准备

  • 请按照 https://github.com/nxp-imx/mfgtools#linux 上的说明进行操作。

  • 如果您要从源代码编译UUU，请将其添加到 PATH 中：

    这个BASH命令只是暂时将UUU添加到 PATH 中。要永久添加，请将此行添加到 ~/.bashrc 中。

    export PATH=~/mfgtools/uuu/:"$PATH"

  • 设置udev规则（在 uuu -udev 中有详细说明）：

    host:~$ sudo sh -c "uuu -udev >> /etc/udev/rules.d/70-uuu.rules"
host:~$ sudo udevadm control --reload

5.3.2. 获取镜像

可以从我们的服务器下载imx-boot，或者从Yocto编译目录中的build/deploy/images/phyboard-segin-imx93-2/获取它。要将wic镜像烧写到eMMC，你还需要 phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.wic。

5.3.3. 开发板准备

将 bootmode switch (S3) 设置为 USB串行下载。同时，将 USB 端口 X8 (USB micro/OTG connector) 连接到主机。

5.3.4. 通过UUU工具启动bootloader

执行并给开发板上电：

host:~$ sudo uuu -b spl imx-boot

您可以像往常一样通过 serial connector on PEB-EVAL-01 在终端上查看启动日志。

备注

UUU工具使用的默认启动命令为fastboot。如果您想更改此设置，请在U-Boot提示符下使用setenv bootcmd_mfg修改环境变量bootcmd_mfg。但是请注意，当开发板再次使用UUU工具启动时，默认环境变量会被加载，saveenv重启后不生效。如果您想永久的更改U-boot的启动命令，则需要更改U-Boot代码。

5.3.5. 通过UUU工具将U-boot镜像烧写到eMMC

警告

UUU将U-boot刷入eMMC BOOT（硬件）启动分区后，会在eMMC中设置BOOT_PARTITION_ENABLE。这带来一个问题，因为我们希望bootloader保存在eMMC 的USER分区中。如果烧写入新的包含U-boot的.wic镜像而不禁用BOOT_PARTITION_ENABLE位，将导致设备始终使用保存在BOOT分区中的U-boot。为了在U-Boot中解决此问题，需要：

u-boot=> mmc partconf 0 0 0 0
u-boot=> mmc partconf 0
EXT_CSD[179], PARTITION_CONFIG:
BOOT_ACK: 0x0
BOOT_PARTITION_ENABLE: 0x0
PARTITION_ACCESS: 0x0

或在Linux环境中关闭boot分区引导功能 Disable booting from eMMC boot partitions。

这样bootloader虽然会被烧写到 eMMC 的BOOT分区，但在启动中不会被使用！

在使用 partup 工具和 .partup 包进行eMMC烧写时，上述过程是默认进行的，这是partup的优势，简化烧写过程。

执行并给开发板上电：

host:~$ sudo uuu -b emmc imx-boot

5.3.6. 通过UUU工具将wic镜像烧写到eMMC

执行并给开发板上电：

host:~$ sudo uuu -b emmc_all imx-boot phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.wic

5.4. 独立编译准备

在本节中，我们将描述如何在不使用 Yocto Project 的情况下编译 U-Boot 和 Linux kernel。U-Boot、Linux kernel以及其他源码的 git 仓库都可以在我们的 Git 服务器 上找到，地址为 git://git.phytec.de。

备注

如果您的公司防火墙/网关禁止git协议，您可以改用HTTP或HTTPS（例如：git clone git://git.phytec.de/u-boot-imx）

5.4.1. Git 仓库

  • 使用的 U-Boot 仓库：

    git://git.phytec.de/u-boot-imx

  • 我们的U-Boot基于 u-boot-imx 并添加了一些硬件相关的补丁。

  • 使用的 Linux 内核仓库：

    git://git.phytec.de/linux-imx

  • 我们的 i.MX 93 内核是基于 linux-imx 内核。

要找出核心板应使用的u-boot和kernel版本对应的git仓库tag标签，请查看您的BSP源文件夹：

meta-phytec/dynamic-layers/freescale-layer/recipes-kernel/linux/linux-imx_*.bb
meta-phytec/recipes-bsp/u-boot/u-boot-imx_*.bb

5.4.2. 获取SDK

您可以在此处下载SDK 这里，或者使用Yocto去编译生成SDK：

  • 移动到Yocto的build目录：

    host:~$ source sources/poky/oe-init-build-env
host:~$ bitbake -c populate_sdk phytec-qt6demo-image # or another image

在成功编译后，SDK安装包保存在 build/deploy*/sdk。

5.4.3. 安装SDK

  • 设置正确的权限并安装SDK：

    host:~$ chmod +x phytec-ampliphy-vendor-wayland-glibc-x86_64-phytec-qt6demo-image-cortexa55-toolchain-4.2.2.sh
host:~$ ./phytec-ampliphy-vendor-wayland-glibc-x86_64-phytec-qt6demo-image-cortexa55-toolchain-4.2.2.sh
============================================================================================================
Enter target directory for SDK (default: /opt/ampliphy-vendor-wayland/4.2.2):
You are about to install the SDK to "/opt/ampliphy-vendor-wayland/4.2.2". Proceed [Y/n]? Y
Extracting SDK...done
Setting it up...done
SDK has been successfully set up and is ready to be used.

5.4.4. 使用SDK

通过在工具链目录中source environment-setup 文件来初始化您的 shell 交叉编译环境：

host:~$ source /opt/ampliphy-vendor-wayland/4.2.2/environment-setup-cortexa55-phytec-linux

5.4.5. 安装所需工具

独立编译Linux kernel和U-Boot需要主机安装一些额外的工具。对于Ubuntu，您可以使用以下命令安装它们：

host:~$ sudo apt install bison flex libssl-dev

5.5. 单独编译U-Boot

5.5.1. 获取源代码

  • 获取U-Boot源代码：

    host:~$ git clone git://git.phytec.de/u-boot-imx

  • 要获取正确的 U-Boot tag，您需要查看我们的release notes，可以在这里找到：release notes

  • 此版本的 tag 称为 v2023.04_2.1.0-phy1

  • 查看所需的 U-Boot tag：

host:~$ cd ~/u-boot-imx/
host:~/u-boot-imx$ git fetch --all --tags
host:~/u-boot-imx$ git checkout tags/v2023.04_2.1.0-phy1

  • 从技术上讲，您现在可以编译U-Boot，但实际上还需要一些进一步的步骤：

    • 创建您自己的开发分支：

      host:~/u-boot-imx$ git switch --create <new-branch>

      备注

      您可以根据您的需要自行命名您的开发分支，这只是一个示例。

  • 设置编译环境：

    host:~/u-boot-imx$ source /opt/ampliphy-vendor-wayland/4.2.2/environment-setup-cortexa55-phytec-linux

5.5.2. 获取所需的二进制文件

要编译imx-boot，您需要 收集 这些 文件 以便后续使用 imx-mkimage工具 ：

  • ARM Trusted firmware 二进制文件 （ mkimage 工具 兼容格式 bl31.bin ）：bl31-imx93.bin

  • OPTEE 镜像 (可选的)：tee.bin

  • DDR firmware files ( mkimage 工具 兼容格式 lpddr4_[i,d]mem_*d_*.bin ): lpddr4_dmem_1d_*.bin, lpddr4_dmem_2d_*.bin, lpddr4_imem_1d_*.bin, lpddr4_imem_2d_*.bin

  • 容器镜像：mx93a1-ahab-container.img

如果您已经使用Yocto编译了我们的BSP，您可以从此处提到的目录中获取这些文件：BSP Images

或者您可以从PHYTEC下载服务器（ https://download.phytec.de/Software/Linux/BSP-Yocto-i.MX93/BSP-Yocto-NXP-i.MX93-PD24.1.0/images/ampliphy-vendor-wayland/phyboard-segin-imx93-2/imx-boot-tools/ ）下载文件。您可以使用下面的命令从该服务器下载所有文件：

host:~$ mkdir ./artefacts && cd ./artefacts
host:~/artefacts$ wget \
                    https://download.phytec.de/Software/Linux/BSP-Yocto-i.MX93/BSP-Yocto-NXP-i.MX93-PD24.1.0/images/ampliphy-vendor-wayland/phyboard-segin-imx93-2/imx-boot-tools//bl31-imx93.bin \
                    https://download.phytec.de/Software/Linux/BSP-Yocto-i.MX93/BSP-Yocto-NXP-i.MX93-PD24.1.0/images/ampliphy-vendor-wayland/phyboard-segin-imx93-2/imx-boot-tools//tee.bin \
                    https://download.phytec.de/Software/Linux/BSP-Yocto-i.MX93/BSP-Yocto-NXP-i.MX93-PD24.1.0/images/ampliphy-vendor-wayland/phyboard-segin-imx93-2/imx-boot-tools//lpddr4_dmem_1d_v202201.bin \
                    https://download.phytec.de/Software/Linux/BSP-Yocto-i.MX93/BSP-Yocto-NXP-i.MX93-PD24.1.0/images/ampliphy-vendor-wayland/phyboard-segin-imx93-2/imx-boot-tools//lpddr4_dmem_2d_v202201.bin \
                    https://download.phytec.de/Software/Linux/BSP-Yocto-i.MX93/BSP-Yocto-NXP-i.MX93-PD24.1.0/images/ampliphy-vendor-wayland/phyboard-segin-imx93-2/imx-boot-tools//lpddr4_imem_1d_v202201.bin \
                    https://download.phytec.de/Software/Linux/BSP-Yocto-i.MX93/BSP-Yocto-NXP-i.MX93-PD24.1.0/images/ampliphy-vendor-wayland/phyboard-segin-imx93-2/imx-boot-tools//lpddr4_imem_2d_v202201.bin \
                    https://download.phytec.de/Software/Linux/BSP-Yocto-i.MX93/BSP-Yocto-NXP-i.MX93-PD24.1.0/images/ampliphy-vendor-wayland/phyboard-segin-imx93-2/imx-boot-tools//mx93a1-ahab-container.img
host:~/artefacts$ cd ..

5.5.3. 编译bootloader

  • 编译u-boot：

    host:~/u-boot-imx$ make <defconfig>
host:~/u-boot-imx$ make
host:~/u-boot-imx$ cd ..

    备注

    In command above replace <defconfig> with phycore-imx93_defconfig.

5.5.3.1. 使用 imx-mkimage 编译最终的 flash.bin

  • 获取 imx-mkimage：

    host:~$ git clone https://github.com/nxp-imx/imx-mkimage
host:~$ cd imx-mkimage/
host:~/imx-mkimage$ git checkout tags/lf-6.1.36_2.1.0

  • 将固件二进制文件复制到 imx-mkimage

    host:~/imx-mkimage$ cp ../artefacts/bl31-imx93.bin ./iMX9/bl31.bin
host:~/imx-mkimage$ cp \
                     ../artefacts/lpddr4_* \
                     ../artefacts/mx93a1-ahab-container.img \
                     ../artefacts/tee.bin \
                     ./iMX9/

  • 将u-boot二进制文件和DTB复制到imx-mkimage中

    host:~/imx-mkimage$ cp ../u-boot-imx/spl/u-boot-spl.bin ../u-boot-imx/u-boot.bin ./iMX9/
host:~/imx-mkimage$ cp ../u-boot-imx/arch/arm/dts/<dtb> ./iMX9/

    备注

    In command above replace <dtb> with imx93-phyboard-segin.dtb.

  • 编译最终的 flash.bin 二进制文件

    host:~/imx-mkimage$ make SOC=iMX9 REV=A1 flash_singleboot

5.5.4. 将bootloader烧写到块设备上

flash.bin可以在imx-mkimage/iMX9/目录下找到，现在可以进行烧写。需要一个特定于芯片的偏移量：

SoC

User分区偏移量

Boot分区偏移量

eMMC设备

i.MX 93

32 kiB

0 kiB

/dev/mmcblk0

例如，烧写SD卡：

host:~/imx-mkimage$ sudo dd if=./iMX9/flash.bin of=<sd-card> bs=1024 seek=32 conv=sync

备注

在上述命令中，将 <sd-card> 替换为您的SD卡设备名称。有关如何找到设备名称的更多信息，请参阅入门部分中的 Finding the Correct Device 。

提示

如果您有我们的BSP Yocto工程代码，具体的偏移值也会在Yocto变量"BOOTLOADER_SEEK"和"BOOTLOADER_SEEK_EMMC"中声明。

5.6. 单独编译内核

5.6.1. 配置源代码

  • 使用的 linux-imx 分支可以在 release notes 中找到

  • 此版本所需的标签称为 v6.1.36_2.1.0-phy1

  • Check out 所需的 linux-imx 标签：

    host:~$ git clone git://git.phytec.de/linux-imx
host:~$ cd ~/linux-imx/
host:~/linux-imx$ git fetch --all --tags
host:~/linux-imx$ git checkout tags/v6.1.36_2.1.0-phy1

  • 为了提交更改，强烈建议切换到一个新分支：

    host:~/linux-imx$ git switch --create <new-branch>

  • 设置编译环境：

    host:~/linux-imx$ source /opt/ampliphy-vendor-wayland/4.2.2/environment-setup-cortexa55-phytec-linux

5.6.2. 编译内核

  • 编译Linux内核：

    host:~/linux-imx$ make imx_v8_defconfig imx9_phytec_distro.config imx9_phytec_platform.config
host:~/linux-imx$ make -j$(nproc)

  • 安装内核模块，比如安装到 NFS 目录：

    host:~/linux-imx$ make INSTALL_MOD_PATH=/home/<user>/<rootfspath> modules_install

  • 镜像可以在 ~/linux-imx/arch/arm64/boot/Image 找到

  • dtb文件可以在 ~/linux-imx/arch/arm64/boot/dts/freescale/imx93-phyboard-segin.dtb 找到

  • 要（重新）编译设备树和 -overlay 文件，只需运行

    host:~/linux-imx$ make dtbs

备注

如果您遇到以下编译问题：

scripts/dtc/yamltree.c:9:10: fatal error: yaml.h: No such file or directory

确保您在主机系统上安装了 "libyaml-dev" 包：

host:~$ sudo apt install libyaml-dev

5.6.3. 将内核复制到SD卡

内核及module和对应的设备树二进制文件可以用以下方式复制到已挂载的SD卡上。

host:~/linux-imx$ cp arch/arm64/boot/Image /path/to/sdcard/boot/
host:~/linux-imx$ cp arch/arm64/boot/dts/freescale/imx93-phyboard-segin.dtb /path/to/sdcard/boot/oftree
host:~/linux-imx$ make INSTALL_MOD_PATH=/path/to/sdcard/root/ modules_install

5.7. 格式化SD卡启动盘以允许通过SD卡进行烧录

使用单一的SD卡启动盘对存储介质进行烧写是开发过程中的常见任务。本章节针对此场景提供基础说明。大多数镜像的大小超过了默认的root分区剩余容量。要使用SD卡进行烧写，根文件系统需要扩展或创建一个单独的分区。有几种不同的方法可以格式化SD卡。最简单的方法是使用Gparted。

5.7.1. Gparted

  • 获取 GParted：

    host:~$ sudo apt install gparted

  • 将SD卡插入主机并获取设备名称：

    host:~$ dmesg | tail
...
[30436.175412] sd 4:0:0:0: [sdb] 62453760 512-byte logical blocks: (32.0 GB/29.8 GiB)
[30436.179846]  sdb: sdb1 sdb2
...

  • 卸载所有SD卡分区。

  • 启动 GParted：

    host:~$ sudo gparted
../../../_images/gparted1.png

5.7.1.1. 扩展根文件系统

警告

使用resize2fs版本1.46.6及更早版本的PC系统（例如Ubuntu 22.04）无法烧写在Mickledore以及更新的yocto版本上创建的partup软件包。这个是因为resize2fs新增了默认选项而导致的兼容性问题。有关详细信息，请参阅 发布说明 。

  • 在右上角的下拉菜单中选择您的SD卡设备

  • 选择 ext4 根分区并点击调整大小：

../../../_images/gparted5.png ../../../_images/gparted2.png

  • 您可以根据需要拖动滑块或手动输入大小。

../../../_images/gparted3.png

  • 通过点击“Change Size”按钮确认您的输入。

../../../_images/gparted4.png

  • 要应用您的更改，请按绿色勾号。

  • 现在您可以挂载根分区并将 phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.wic 镜像复制到其中。然后再卸载它：

    host:~$ sudo cp phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.wic /mnt/ ; sync
host:~$ umount /mnt

5.7.1.2. 创建第三个分区

  • 在右上角的下拉菜单中选择您的SD卡设备

../../../_images/gparted1.png

  • 选择更大的未分配区域，然后点击"New"：

../../../_images/gparted6.png

  • 点击"Add"

../../../_images/gparted7.png

  • 按绿色勾确认更改。

../../../_images/gparted8.png

  • 现在您可以挂载新的分区并将 phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.wic 镜像复制到其中。然后卸载它：

    host:~$ sudo mount /dev/sde3 /mnt
host:~$ sudo cp phytec-qt6demo-image-phyboard-segin-imx93-2.wic /mnt/ ; sync
host:~$ umount /mnt

6. 设备树 (DT)

6.1. 介绍

以下文本简要描述了设备树，关于设备树的相关文档可以在Linux kernel文档中找到（https://docs.kernel.org/devicetree/usage-model.html）。

“Open Firmware Device Tree”或简称设备树（DT）是一种用于描述硬件的数据结构和语言。更具体地说，它是一个可由操作系统读取的硬件描述，以便操作系统不需要对machine的细节进行硬编码

内核文档是学习设备树的一个非常好的资源。关于设备树数据格式的概述可以在 devicetree.org 的设备树使用页面找到。

6.2. PHYTEC i.MX 93 BSP设备树概念

以下部分说明了PHYTEC配置基于 i.MX 93 的核心板设备树的一些规则。

6.2.1. 设备树结构

  • Module.dtsi - 文件包括所有安装在核心板上的设备，例如PMIC和RAM。

  • Board.dts - 包含module dtsi 文件。从SoC i.MX 93 引出并在底板使用的设备也包含在此 dts 中。

  • Overlay.dtso - 根据核心板或底板上可选硬件（例如 SPI 闪存或 PEB-AV-10）的情况来启用/禁用一些功能。

在Linux内核的根目录下，我们的 i.MX 9 平台的设备树文件可以在 arch/arm64/boot/dts/freescale/ 找到。

6.2.2. 设备树Overlay

设备树Overlay是可以在启动时合并到设备树中的设备树片段。下面是扩展板的硬件描述。对比源码中的include，overlay通过覆盖的方式来生效。overlay也可以根据实际开发板的硬件配置来设置设备树节点状态。设备树Overlay与我们Linux内核仓库中的其他设备树文件一起放在子文件夹 arch/arm64/boot/dts/freescale/ 中。

phyboard-segin-imx93-2.conf 可用的overlay文件有：

imx93-phyboard-segin-peb-av-02.dtbo
imx93-phyboard-segin-peb-eval-01.dtbo
imx93-phycore-rpmsg.dtbo

可以在Linux或U-Boot环境下配置overlay。overlay是在引导命令调用后、内核加载之前生效。接下来的部分将更详细地解释配置方法。

6.2.2.1. 设置 ${overlays} 变量

${overlays} U-Boot 环境变量包含一个以空格分隔的overlay文件列表，这些overlay文件将在启动过程中应用。根据启动源，overlay文件必须放置在 eMMC/SD 卡的启动分区中，或者通过 tftp 加载。在 $KERNEL_DEVICETREE 这个 Yocto machine 变量中设置的 overlay 文件将自动添加到最终 WIC 镜像的启动分区中。

${overlays} 变量可以直接在U-Boot环境中设置，也可以作为外部 bootenv.txt 环境文件的一部分。默认情况下， ${overlays} 变量来自位于启动分区的 bootenv.txt 文件。您可以在已启动的开发板上从Linux读取和写入该文件：

target:~$ cat /boot/bootenv.txt
overlays=imx93-phyboard-segin-peb-eval-01.dtbo imx93-phyboard-segin-peb-av-02.dtbo

备注

确保boot分区已挂载！如果没有，您可以使用以下命令进行挂载：

target:~$ mount /dev/mmcblkXp0 /boot

更改将在下次重启后生效。如果没有可用的 bootenv.txt 文件，可以直接在U-Boot环境中设置overlay变量。

u-boot=> setenv overlays imx93-phyboard-segin-peb-av-02.dtbo
u-boot=> printenv overlays
overlays=imx93-phyboard-segin-peb-av-02.dtbo
u-boot=> boot

如果用户定义了 ${overlays} 变量，同时存在 bootenv.txt 文件，则需要设置 ${no_bootenv} 变量：

u-boot=> setenv no_bootenv 1
u-boot=> setenv overlays imx93-phyboard-segin-peb-av-02.dtbo
u-boot=> boot

有关环境的更多信息，请参见 U-boot External Environment subsection of the device tree overlay section。

我们使用 ${overlays} 变量来描述在运行时无法检测到的扩展板。为了禁止在启动时应用列在 ${overlays} 变量中的overlay，可以在bootloader环境中将 ${no_overlays} 变量设置为 1。

u-boot=> setenv no_overlays 1
u-boot=> boot

6.2.3. U-boot外部环境

在Linux内核启动时，外部环境 bootenv.txt 文本文件将从MMC设备的boot分区或通过TFTP加载。该文件的主要目的是存储 ${overlays} 变量。这可以针对不同的machine在Yocto中预定义不同的overlay配置。文件的内容在meta-phytec中的Yocto recipe中的bootenv中定义： https://git.phytec.de/meta-phytec/tree/recipes-bsp/bootenv?h=mickledore

该文件中也可以设置其他变量。这些变量将覆盖环境中现有的设置。但只有对boot命令后进行计算的变量生效，例如 ${nfsroot} 或 ${mmcargs}。在文件中更改其他变量将不会有作用。以网络启动的用法作为示例。

如果无法加载外部环境，启动过程将继续进行，并使用自带的环境变量值。

6.2.4. 在Linux环境下更改开发板上的U-boot环境变量

Libubootenv是我们镜像中包含的一个工具，用于在开发板linux上修改U-Boot环境。

使用以下命令打印U-Boot环境：

target:~$ fw_printenv

使用以下命令修改U-Boot环境：

target:~$ fw_setenv <variable> <value>

小心

Libubootenv会读取配置文件中配置的环境变量。要修改的环境变量会被插入到该文件中，默认情况下使用eMMC中存储环境变量。

如果eMMC没有被烧写过或者eMMC环境被擦除，libubootenv将无法工作。您应该修改 /etc/fw_env.config 文件，以匹配您想要使用的环境源。

7. 访问外设

要查找本文中所述的PHYTEC的phyCORE-i.MX 93 BSP支持的开发板和核心板，请访问 our BSP 网页，并在下载部分点击相应的BSP版本。在这里，您可以在"Hardware Article Number"列中找到所有支持的硬件，并在"Machine Name"下的相应单元格中找到正确的"Machine Name"。

为了最大化软件的可复用性，Linux内核提供了一个巧妙的软件架构，软件会根据不同硬件组件来分层。BSP（板级支持包）尽可能地对套件的功能进行模块化。当定制开发板或自定义核心板时，大部分软件配置可以简单的复制粘贴。与具体的开发板相关的内核代码可以在内核代码仓库中的设备树（DT）中找到，路径为 arch/arm64/boot/dts/freescale/*.dts 。

实际上，软件复用是Linux内核最重要的特性之一，尤其是在ARM架构中，它必须应对大量复杂且不同的系统级芯片（SoC）。整个开发板的硬件在设备树（DT）中描述，独立于内核镜像。硬件描述在一个单独的二进制文件中，称为设备树二进制文件（Device Tree Blob，DTB）（参见 device tree）。

请阅读PHYTEC i.MX 93 BSP设备树概念部分，以了解我们的 i.MX 9 BSP设备树模型。

以下部分概述了 i.MX 9 平台上支持的硬件组件及其对应操作系统驱动程序。客户可以根据自身的需求进行更改。

7.1. i.MX 93 引脚复用

该 i.MX 93 Soc包含许多外设接口。为了在保持最大功能性的同时减少封装尺寸和降低整体系统成本，许多 i.MX 93 引脚可以多路复用为多达八种信号功能。尽管存在许多可能的引脚多路复用组合，但由于时序限制，只有一定数量的组合被称为有效的 IO 集合。这些有效的 IO 集合经过精心挑选，以为用户提供尽可能多的应用场景。

请参考我们的硬件手册或NXP i.MX 93 参考手册，以获取有关特定引脚和复用能力的更多信息。

IO 集合的配置，也称为复用（muxing），是在设备树中完成的。驱动程序pinctrl-single读取设备树的节点fsl,pins，并进行引脚复用配置。

以下是 imx93-phyboard-segin.dts中UART1设备的引脚复用示例：

pinctrl_uart1: uart1grp {
        fsl,pins = <
                MX93_PAD_UART1_RXD__LPUART1_RX     0x31e
                MX93_PAD_UART1_TXD__LPUART1_TX     0x30e
        >;
};

字符串的第一部分 MX93_PAD_UART1_RXD__LPUART1_RX 指定了引脚（在这个例子中是 UART1_RXD）。字符串的第二部分（LPUART1_RX）是该引脚的期望复用选项。引脚设置值（右侧的十六进制值）定义了引脚的不同模式，例如，内部上拉电阻是否被激活。在当前情况下，内部上拉电阻被激活。

UART1引脚复用的设备树：https://git.phytec.de/linux-imx/tree/arch/arm64/boot/dts/freescale/imx93-phyboard-segin.dts?h=v6.1.36_2.1.0-phy1#n267

7.2. 网络

phyBOARD-Segin i.MX 93-i.MX 93 提供两个以太网接口。我们的核心板和底板各提供一个百兆以太网。

所有接口都提供一个标准的Linux网络端口，可以使用BSD套接字接口进行编程。整个网络配置由systemd-networkd守护进程管理。相关的配置文件可以在开发板的 /lib/systemd/network/ 目录中找到，以及在BSP中的 meta-ampliphy/recipes-core/systemd/systemd-conf 目录中。

IP地址可以在*.network文件中进行配置。eth0的默认IP地址和子网掩码为：

eth0: 192.168.3.11/24

根据您的硬件配置，设备树的以太网设置可能会分为两个文件：核心板的DT文件和底板的DT。FEC以太网IP核心的设备树设置，其中以太网PHY被集成在核心板上，可以在这里找到：https://git.phytec.de/linux-imx/tree/arch/arm64/boot/dts/freescale/imx93-phycore-som.dtsi?h=v6.1.36_2.1.0-phy1#n61。

The device tree set up for EQOS Ethernet IP core where the PHY is populated on the phyBOARD-Segin i.MX 93 can be found here: https://git.phytec.de/linux-imx/tree/arch/arm64/boot/dts/freescale/imx93-phyboard-segin.dts?h=v6.1.36_2.1.0-phy1#n114.

7.2.1. 网络配置

7.2.1.1. U-boot网络环境

  • 要在bootloader中查找以太网设置：

    u-boot=> printenv ipaddr serverip netmask

  • 在将主机设置为IP 192.168.3.10和子网掩码255.255.255.0的情况下，开发板应该返回：

    u-boot=> printenv ipaddr serverip netmask
ipaddr=192.168.3.11
serverip=192.168.3.10
netmask=255.225.255.0

  • 如果您需要进行任何更改：

    u-boot=> setenv <parameter> <value>

    <parameter> 应该是 ipaddr、netmask、gatewayip 或 serverip 中的一个。<value> 将是所选参数的设定值。

  • 您所做的更改目前是临时的。要保存这些更改：

    u-boot=> saveenv

在这里，您也可以将IP地址更改为DHCP，而不是使用静态IP地址。

  • 配置：

    u-boot=> setenv ip dhcp

  • 设置 TFTP 和 NFS 的路径。修改可以如下所示：

    u-boot=> setenv nfsroot /home/user/nfssrc

请注意，这些修改只会影响bootloader的设置。

小技巧

像nfsroot和netargs这样的变量可以被U-boot外部环境重新赋值。对于网络启动，外部环境将通过tftp加载。例如，要在 bootenv.txt 文件中设置nfsroot变量，请在tftproot目录修改：

nfsroot=/home/user/nfssrc

无需在开发板上存储这些信息。请注意，U-boot外部环境对于像 ipaddr 或 serveraddr 这样的变量不起作用，因为它们在加载外部环境之前已经被设置完成。

7.2.1.2. 内核网络环境

  • 在开发板中查找eth0的以太网设置：

    target:~$ ifconfig eth0
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 50:2D:F4:19:D6:33
          UP BROADCAST MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000
          RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

  • 临时调整eth0的配置：

    target:~$ ifconfig eth0 192.168.3.11 netmask 255.255.255.0 up

7.3. SD/MMC 卡

该 i.MX 93 支持一个用于SD卡和MMC卡的接口，作为linux通用块设备。这些设备可以像其他任何块设备一样使用。

警告

这些设备是热插拔的。然而，您必须确保在设备仍然挂载时不要拔掉它。这可能会导致数据丢失！

插入SD/MMC卡后，内核将在/dev中生成新的设备节点。完整设备可以通过其/dev/mmcblk1设备节点访问。SD/MMC卡的分区将显示为：

/dev/mmcblk1p<Y>

<Y> 作为分区编号，从1开始计数，直到该设备的最大分区数量。分区可以使用任何类型的文件系统进行格式化，并且可以以标准方式进行处理，例如，可以使用mount 和 umount 命令进行分区挂载和卸载。

小技巧

这些分区设备节点要求SD卡包含有效的分区表（类似于“硬盘”）。如果没有分区表，则整个设备作为一个文件系统使用（类似于“软盘”）。在这种情况下，必须使用 /dev/mmcblk1 进行格式化和挂载。卡始终以可写方式挂载。

MMC（SD卡插槽）接口的设备树：https://git.phytec.de/linux-imx/tree/arch/arm64/boot/dts/freescale/imx93-phyboard-segin.dts?h=v6.1.36_2.1.0-phy1#n216

eMMC接口的DT配置：https://git.phytec.de/linux-imx/tree/arch/arm64/boot/dts/freescale/imx93-phycore-som.dtsi?h=v6.1.36_2.1.0-phy1#n195

7.4. eMMC设备

PHYTEC模块如phyCORE-i.MX 93 配备了eMMC存储芯片作为主要存储。eMMC设备使用多层单元（MLC）或三层单元（TLC）技术来实现存储，并集成了处理ECC和磨损均衡的存储控制器。它们通过SD/MMC接口连接到 i.MX 93 ，并在Linux内核中作为块设备表示，如SD卡、优盘或硬盘。

电气和协议规范由JEDEC提供（https://www.jedec.org/standards-documents/technology-focus-areas/flash-memory-ssds-ufs-emmc/e-mmc）。eMMC制造商的数据手册相对较简单，旨在与支持的JEDEC eMMC标准版本一起阅读。

PHYTEC目前使用JEDEC版本5.0和5.1的eMMC芯片。

7.4.1. 扩展CSD寄存器

通过扩展CSD寄存器可以读取eMMC设备其他的信息和配置。有关寄存器的详细列表，请参阅制造商的数据手册和JEDEC标准。

在Linux用户空间中，您可以查询寄存器：

target:~$ mmc extcsd read /dev/mmcblk0

你将会看到：

=============================================
   Extended CSD rev 1.7 (MMC 5.0)
=============================================

 Card Supported Command sets [S_CMD_SET: 0x01]
 [...]

7.4.2. 使能后台操作 (BKOPS)

与原始NAND Flash相比，eMMC设备包含一个闪存传输层（FTL），该层负责处理原始MLC或TLC的磨损均衡、块管理和错误更正码（ECC）。这需要定期执行一些维护任务（例如擦除未使用的块）。这些任务被称为 后台操作（BKOPS） 。

默认情况下（取决于芯片），后台操作可能会定期执行，也可能不会，他影响读写的最大延迟时间。

JEDEC标准自版本v4.41起规定了一种方法，主机可以手动触发BKOPS。有关更多详细信息，请参阅JEDEC标准章节“Background Operations”以及eMMC数据手册中寄存器BKOPS_EN（寄存器：163）和BKOPS_START（寄存器：164）的描述。

寄存器 BKOPS_EN（寄存器：163）的位 MANUAL_EN（位 0）的含义：

  • 值 0：主机不支持手动触发 BKOPS。设备写入性能会受到影响。

  • 值1：主机支持手动触发BKOPS。当主机不进行设备读写时，它会不时触发BKOPS。

自v3.7版本以来，Linux内核已经实现了触发后台操作的机制。您只需在eMMC设备上启用BKOPS_EN（详细信息见下文）。

JEDEC标准v5.1引入了一种新的自动BKOPS功能。它使主机能够定期触发后台操作，因为设备在空闲时会自动启动BKOPS（请参见寄存器BKOPS_EN（寄存器：163）中位AUTO_EN的描述）。

  • 要检查 BKOPS_EN 是否已设置，请执行：

    target:~$ mmc extcsd read /dev/mmcblk0 | grep BKOPS_EN

    输出将会是，例如：

    Enable background operations handshake [BKOPS_EN]: 0x01
#OR
Enable background operations handshake [BKOPS_EN]: 0x00

    值0x00表示BKOPS_EN被禁用，设备的写入性能受到影响。值0x01表示BKOPS_EN被启用，主机将不时发起后台操作。

  • 通过以下命令使能BKOPS_EN：

    target:~$ target:~$ mmc --help

[...]
mmc bkops_en <auto|manual> <device>
    Enable the eMMC BKOPS feature on <device>.
    The auto (AUTO_EN) setting is only supported on eMMC 5.0 or newer.
    Setting auto won't have any effect if manual is set.
    NOTE!  Setting manual (MANUAL_EN) is one-time programmable (unreversible) change.

  • 要设置BKOPS_EN位，请执行：

    target:~$ mmc bkops_en manual /dev/mmcblk0

  • 为了确保新设置生效并且内核能够自动触发BKOPS，请先关闭系统：

    target:~$ poweroff

小技巧

BKOPS_EN位是一次性可编程的，无法恢复。

7.4.3. 可靠写入

有两种不同的可靠写入选项：

  1. 对整个eMMC设备/分区的可靠写入方式。

  2. 单次写的可靠写入方式。

小技巧

不要将 eMMC 分区与 DOS、MBR 或 GPT 分区表的分区混淆（请参阅前一节）。

第一个可靠写入方式大多数情况下已经在phyCORE-i.MX 93 SoM上挂载的eMMC上被启用。想要在运行的开发板上检查这一点：

target:~$ mmc extcsd read /dev/mmcblk0 | grep -A 5 WR_REL_SET
Write reliability setting register [WR_REL_SET]: 0x1f
 user area: the device protects existing data if a power failure occurs during a write o
peration
 partition 1: the device protects existing data if a power failure occurs during a write
 operation
 partition 2: the device protects existing data if a power failure occurs during a write
 operation
 partition 3: the device protects existing data if a power failure occurs during a write
 operation
 partition 4: the device protects existing data if a power failure occurs during a write
 operation
--
 Device supports writing EXT_CSD_WR_REL_SET
 Device supports the enhanced def. of reliable write

如果默认没有启用，可以使用mmc工具启用它：

target:~$ mmc --help

[...]
mmc write_reliability set <-y|-n|-c> <partition> <device>
    Enable write reliability per partition for the <device>.
    Dry-run only unless -y or -c is passed.
    Use -c if more partitioning settings are still to come.
    NOTE!  This is a one-time programmable (unreversible) change.

第二个可靠写入方式是命令CMD23中的配置位Reliable Write Request parameter（可靠写入请求参数）（位31）。自内核版本v3.0起，文件系统（例如ext4的日志）和用户空间应用程序（如fdisk的分区表）会通过内核使用该可靠写功能。在Linux内核源代码中，它通过标志REQ_META进行处理。

结论：使用挂载选项 data=journal 的 ext4 文件系统在断电情况下是安全的。文件系统检查可以在断电后恢复文件系统，但在断电前刚写入的数据可能会丢失。在各种情况下，都可以恢复文件系统的正常状态。为了确保应用程序文件的正常保存，应用程序中应使用系统函数 fdatasync 或 fsync。

7.4.4. 调整 ext4 根文件系统的大小

在将SD卡镜像写入eMMC时，ext4文件系统分区没有扩展到eMMC的末尾。可以使用parted来扩展根分区。这个示例适用于任何块设备，例如eMMC、SD卡或硬盘。

  • 获取当前设备大小：

    target:~$ parted /dev/mmcblk0 print

  • 输出如下：

    Model: MMC Q2J55L (sd/mmc)
Disk /dev/mmcblk0: 7617MB
Sect[ 1799.850385]  mmcblk0: p1 p2
or size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: msdos
Disk Flags:

Number  Start   End     Size    Type     File system  Flags
 1      4194kB  72.4MB  68.2MB  primary  fat16        boot, lba
 2      72.4MB  537MB   465MB   primary  ext4

  • 使用parted将文件系统分区调整为设备的最大大小：

    target:~$ parted /dev/mmcblk0 resizepart 2 100%
Information: You may need to update /etc/fstab.

target:~$ parted /dev/mmcblk0 print
Model: MMC Q2J55L (sd/mmc)
Disk /dev/mmcblk0: 7617MB
Sector size (logical/physical): 512[ 1974.191657]  mmcblk0: p1 p2
B/512B
Partition Table: msdos
Disk Flags:

Number  Start   End     Size    Type     File system  Flags
 1      4194kB  72.4MB  68.2MB  primary  fat16        boot, lba
 2      72.4MB  7617MB  7545MB  primary  ext4

  • 将文件系统调整为新的分区大小：

    target:~$ resize2fs /dev/mmcblk0p2
resize2fs 1.46.1 (9-Feb-2021)
Filesystem at /dev/mmcblk0p2 is mounted on /; on-line resizing required
[ 131.609512] EXT4-fs (mmcblk0p2): resizing filesystem
from 454136 to 7367680 blocks
old_desc_blocks = 4, new_desc_blocks = 57
[ 131.970278] EXT4-fs (mmcblk0p2): resized filesystem to 7367680
The filesystem on /dev/mmcblk0p2 is now 7367680 (1k) blocks long

在文件系统挂载时可以增加其大小。但您也可以从SD卡启动板，然后在eMMC分区未挂载时调整文件系统的大小。

7.4.5. 启用伪SLC模式

eMMC设备使用 MLC或TLC 来存储数据。与NAND Flash中使用的SLC相比，MLC或TLC在成本更低的情况下，可靠性较低且错误率较高。

如果您更喜欢可靠性而不是存储容量，可以启用伪SLC模式或SLC模式。这个方法采用了增强属性，该属性在JEDEC标准中有所描述，可以对设备的一个连续区域设置。JEDEC标准并未规定增强属性的实现细节和保证，这由芯片制造商自行决定。对于美光（Micron）芯片，增强属性提高了可靠性，但也将容量减半。

警告

在设备上启用增强属性时，所有数据将被丢失。

以下步骤展示了如何启用增强属性。

  • 首先使用以下命令获取eMMC设备的当前大小：

    target:~$ parted -m /dev/mmcblk0 unit B print

    你将收到：

    BYT;
/dev/mmcblk0:63652757504B:sd/mmc:512:512:unknown:MMC S0J58X:;

    如您所见，该设备的容量为 63652757504 字节 = 60704 MiB。

  • 要获取启用伪SLC模式后的设备的大小，请使用：

    target:~$ mmc extcsd read /dev/mmcblk0 | grep ENH_SIZE_MULT -A 1

    例如：

    Max Enhanced Area Size [MAX_ENH_SIZE_MULT]: 0x000764
i.e. 3719168 KiB
--
Enhanced User Data Area Size [ENH_SIZE_MULT]: 0x000000
i.e. 0 KiB

    这里的最大大小是3719168 KiB = 3632 MiB。

  • 现在，您可以通过输入以下命令为整个设备设置增强属性，例如 3719168 KiB：

    target:~$ mmc enh_area set -y 0 3719168 /dev/mmcblk0

    你将获得：

    Done setting ENH_USR area on /dev/mmcblk0
setting OTP PARTITION_SETTING_COMPLETED!
Setting OTP PARTITION_SETTING_COMPLETED on /dev/mmcblk0 SUCCESS
Device power cycle needed for settings to take effect.
Confirm that PARTITION_SETTING_COMPLETED bit is set using 'extcsd read' after power cycle

  • 为了确保新设置已生效，请关闭系统：

    target:~$ poweroff

    并进行上下电。建议您现在确认设置是否正确。

  • 首先，检查ENH_SIZE_MULT的值，它必须是3719168 KiB：

    target:~$ mmc extcsd read /dev/mmcblk0 | grep ENH_SIZE_MULT  -A 1

    您应该看到：

    Max Enhanced Area Size [MAX_ENH_SIZE_MULT]: 0x000764
i.e. 3719168 KiB
--
Enhanced User Data Area Size [ENH_SIZE_MULT]: 0x000764
i.e. 3719168 KiB

  • 最后，检查设备的大小：

    target:~$ parted -m /dev/mmcblk0 unit B print
BYT;
/dev/mmcblk0:31742492672B:sd/mmc:512:512:unknown:MMC S0J58X:;

7.4.6. 擦除设备

可以直接擦除eMMC设备，而不是通过写零覆盖。eMMC块管理算法将擦除底层的MLC或TLC，或者将这些块标记为可丢弃。设备上的数据将丢失，并将被读取为零。

  • SD卡启动后执行：

    target:~$ blkdiscard -f --secure /dev/mmcblk0

    选项 --secure 确保命令在 eMMC 设备擦除所有块之前会等待。-f (强制) 选项强制擦写，当 eMMC 设备包含有效数据分区时需要使用-f选项。

小技巧

target:~$ dd if=/dev/zero of=/dev/mmcblk0 conv=fsync

该命令也会擦除设备上的所有信息，但这个命令不利于设备的磨损均衡，并且需要花费更长的时间！

7.4.7. eMMC Boot分区

eMMC设备包含四个不同的硬件分区：User分区、boot1分区、boot2分区和rpmb分区。

User分区在JEDEC标准中称为用户数据区，是主要的存储分区。分区boot1和boot2可以用于存放bootloader，并且更可靠。 i.MX 93 使用哪个分区加载bootloader由eMMC设备的引导配置控制。分区rpmb是一个小分区，只能通过受信任的机制访问。

此外，User分区可以分为四个自定义的一般用途分区。对此功能的解释不在本文件涵盖的范围。有关更多信息，请参阅JEDEC标准第7.2章分区管理。

小技巧

不要将eMMC分区与DOS、MBR或GPT分区表的分区混淆。

当前的PHYTEC BSP没有使用eMMC设备的额外分区功能。U-Boot被烧写到用户分区的开始位置。U-Boot环境被放置在U-Boot之后的固定位置。使用MBR分区表创建两个分区，一个是FAT32引导分区，另一个是ext4根文件系统分区。它们位于U-Boot和U-Boot环境之后。FAT32引导分区包含内核和设备树。

使用eMMC时，可以利用专用的boot分区备份存储bootloader。U-Boot环境仍然位于第一个分区之前的用户区。用户区仍然在出厂时包含bootloader。下面是一个示例，演示如何将bootloader烧写到两个启boot分区中的一个，并通过用户空间命令切换启动设备。

7.4.8. 通过用户空间命令

在主机上运行：

host:~$ scp imx-boot root@192.168.3.11:/tmp/

默认情况下，boot1和boot2分区是只读的。要从用户空间写入它们，您必须在sysfs中禁用force_ro。

要手动将bootloader写入eMMC boot分区，首先禁用写保护：

target:~$ echo 0 > /sys/block/mmcblk0boot0/force_ro
target:~$ echo 0 > /sys/block/mmcblk0boot1/force_ro

将bootloader写入eMMC boot分区：

target:~$ dd if=/tmp/imx-boot of=/dev/mmcblk0boot0
target:~$ dd if=/tmp/imx-boot of=/dev/mmcblk0boot1

下表是 i.MX 93 SoC的偏移量：

SoC

User分区偏移量

Boot分区偏移量

eMMC设备

bootloader文件名

i.MX 93

32 kiB

0 kiB

/dev/mmcblk0

imx-boot

之后使用mmc工具从用户空间设置引导分区：

(对于 'boot0') :

target:~$ mmc bootpart enable 1 0 /dev/mmcblk0

(对于'boot1')：

target:~$ mmc bootpart enable 2 0 /dev/mmcblk0

要禁用从eMMC boot分区启动，只需输入以下命令：

target:~$ mmc bootpart enable 0 0 /dev/mmcblk0

返回到User分区启动：

target:~$ mmc bootpart enable 7 0 /dev/mmcblk0

7.4.9. 调整 ext4 根文件系统的大小

fdisk可以用来扩展根文件系统。这个例子适用于任何块设备，比如eMMC、SD卡或硬盘。

  • 获取当前设备大小：

    target:~$ fdisk -l /dev/mmcblk0

  • 输出如下：

    Disk /dev/mmcblk0: 7264 MB, 7616856064 bytes, 14876672 sectors 116224 cylinders, 4 heads, 32 sectors/track
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes

Device       Boot StartCHS        EndCHS      StartLBA     EndLBA    Sectors   Size   Id Type
/dev/mmcblk0p1 *    128,0,1       1023,3,32    16384       140779     124396   60.7M   c Win95 FAT32 (LBA)
/dev/mmcblk0p2      1023,3,32     1023,3,32    141312      2192013    2050702  1001M  83 Linux

  • 使用fdisk删除并创建一个最大化使用设备容量的分区：

    target:~$ fdisk /dev/mmcblk0

The number of cylinders for this disk is set to 116224.
There is nothing wrong with that, but this is larger than 1024,
and could in certain setups cause problems with:
1) software that runs at boot time (e.g., old versions of LILO)
2) booting and partitioning software from other OSs
   (e.g., DOS FDISK, OS/2 FDISK)

Command (m for help): p
Disk /dev/mmcblk0: 7264 MB, 7616856064 bytes, 14876672 sectors
116224 cylinders, 4 heads, 32 sectors/track
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes

Device       Boot   StartCHS        EndCHS      StartLBA     EndLBA    Sectors   Size   Id Type
/dev/mmcblk0p1 *     128,0,1     1023,3,32         16384     140779     124396  60,7M    c Win95 FAT32 (LBA)
/dev/mmcblk0p2     1023,3,32     1023,3,32        141312    2192013    2050702  1001M   83 Linux

Command (m for help): d
Partition number (1-4): 2

Command (m for help): p
Disk /dev/mmcblk0: 7264 MB, 7616856064 bytes, 14876672 sectors
116224 cylinders, 4 heads, 32 sectors/track
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes

Device       Boot StartCHS    EndCHS          StartLBA     EndLBA    Sectors  Size   Id Type
/dev/mmcblk0p1 *  128,0,1     1023,3,32          16384     140779     124396  60.7M   c Win95 FAT32 (LBA)

Command (m for help): n
Partition type
   p   primary partition (1-4)
   e   extended
p
Partition number (1-4): 2
First sector (32-14876671, default 32): 141456
Last sector or +size{,K,M,G,T} (141456-14876671, default 14876671):
Using default value 14876671

Command (m for help): p
Disk /dev/mmcblk0: 7264 MB, 7616856064 bytes, 14876672 sectors
116224 cylinders, 4 heads, 32 sectors/track
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes

Device       Boot StartCHS      EndCHS        StartLBA     EndLBA    Sectors  Size   Id Type
/dev/mmcblk0p1 *   128,0,1      1023,3,32        16384     140779     124396  60.7M   c Win95 FAT32 (LBA)
/dev/mmcblk0p2   1023,3,32      1023,3,32       141456   14876671   14735216  7194M  83 Linux

可以在文件系统挂载时修改文件系统的大小。这是一个在线调整大小的操作。但您也可以从SD卡启动，然后在eMMC分区未挂载时调整其文件系统的大小。此外，必须重启板子，以便读取新的分区表。

7.5. GPIOs

phyBOARD-Segin i.MX 93 没有用户可以使用的GPIO，因为所有GPIO都被内核设备驱动程序使用或用于其他特定目的。处理器将其GPIO组织为五个32个GPIO的组（GPIO1 – GPIO4）。gpiochip0、gpiochip32、gpiochip64和gpiochip96是这些内部 i.MX 93 GPIO组GPIO1 – GPIO4的sysfs表示。

GPIO被标识为GPIO<X>_<Y>（例如，GPIO4_07）。<X>标识GPIO Bank，并从1到4计数，而<Y>表示Bank内的GPIO。<Y>从0到31计数（每个Bank有32个GPIO）。

相比之下，Linux内核使用一个单一的整数来枚举系统中所有可用的GPIO。计算正确数字的公式是：

Linux GPIO number: <N> = (<X> - 1) * 32 + <Y>

从用户空间访问GPIO将使用libgpiod。它提供了一个库和工具，用于与Linux GPIO字符设备进行交互。以下是一些工具的用法示例：

  • 检测芯片上的gpiochips：

    target:~$ gpiodetect
gpiochip0 [43810080.gpio] (32 lines)
gpiochip1 [43820080.gpio] (32 lines)
gpiochip2 [43830080.gpio] (32 lines)
gpiochip3 [47400080.gpio] (32 lines)

备注

Order of GPIOchips in i.MX 93 Application Processor Reference Manual and in Linux kernel differ!

GPIOchip 地址

Linux

Reference Manual

0x43810080

gpiochip0

gpiochip2

0x43820080

gpiochip1

gpiochip3

0x43830080

gpiochip2

gpiochip4

0x47400080

gpiochip3

gpiochip1

  • 显示关于gpiochips的详细信息，包括它们的名称、consumer、方向、活动状态和附加flag：

    target:~$ gpioinfo gpiochip0

  • 读取GPIO的值（例如，从chip0读取GPIO 3）：

    target:~$ gpioget gpiochip0 3

  • 将chip0上的GPIO 3的值设置为0并退出：

    target:~$ gpioset --mode=exit gpiochip0 3=0

  • gpioset的帮助文本显示了可能的选项：

    target:~$ gpioset --help
Usage: gpioset [OPTIONS] <chip name/number> <offset1>=<value1> <offset2>=<value2> ...
Set GPIO line values of a GPIO chip

Options:
  -h, --help:           display this message and exit
  -v, --version:        display the version and exit
  -l, --active-low:     set the line active state to low
  -m, --mode=[exit|wait|time|signal] (defaults to 'exit'):
                tell the program what to do after setting values
  -s, --sec=SEC:        specify the number of seconds to wait (only valid for --mode=time)
  -u, --usec=USEC:      specify the number of microseconds to wait (only valid for --mode=time)
  -b, --background:     after setting values: detach from the controlling terminal

Modes:
  exit:         set values and exit immediately
  wait:         set values and wait for user to press ENTER
  time:         set values and sleep for a specified amount of time
  signal:       set values and wait for SIGINT or SIGTERM

Note: the state of a GPIO line controlled over the character device reverts to default
when the last process referencing the file descriptor representing the device file exits.
This means that it's wrong to run gpioset, have it exit and expect the line to continue
being driven high or low. It may happen if given pin is floating but it must be interpreted
as undefined behavior.

警告

某些GPIO用于特殊功能。在使用某个GPIO之前，请参考您板子的原理图或硬件手册，以确保该IO未被其他功能占用。

7.5.1. 通过sysfs访问GPIO

警告

通过sysfs访问GPIO已经过时了，我们建议使用libgpiod。

默认情况下不再支持通过sysfs访问GPIO。只有手动在内核配置中启用CONFIG_GPIO_SYSFS后才能支持。要使CONFIG_GPIO_SYSFS在menuconfig中可见，必须先启用CONFIG_EXPERT选项。

您还可以将此选项添加到Linux内核源代码中arch/arm64/configs下的imx9_phytec_distro.config配置片段中，例如：

..
CONFIG_GPIO_SYSFS=y
..

7.6. LED灯

如果有任何LED灯连接到GPIO管脚，您可以通过特定的LED驱动程序接口访问它们，而不是使用通用的GPIO接口（请参见GPIO部分）。您将通过 /sys/class/leds/ 而不是 /sys/class/gpio/ 来访问它们。LED的最大亮度可以从 max_brightness 文件中读取。brightness文件将设置LED的亮度（取值范围从0到max_brightness）。大多数LED硬件上不支持调整亮度，所以在所有非零亮度下都会点亮。

下面是一个简单的例子。

要获取所有可用的LED，请输入：

target:~$ ls /sys/class/leds
green:heartbeat@  mmc0::@  mmc1::@  yellow:@

这里的LED灯 green:heartbeat 位于 phyCORE-i.MX93 上。如果您使用的是phyBOARD-Segin，PEB-EVAL-01上还有一个 黄色 LED灯。

  • 打开LED灯：

    target:~$ echo 1 > /sys/class/leds/green\:heartbeat/brightness

  • 关闭LED：

    target:~$ echo 0 > /sys/class/leds/green\:heartbeat/brightness

GPIO配置的设备树配置：https://git.phytec.de/linux-imx/tree/arch/arm64/boot/dts/freescale/imx93-phyboard-segin-peb-eval-01.dtso?h=v6.1.36_2.1.0-phy1#n33

7.7. I²C总线

该 i.MX 93 包含多个多主支持快速模式的 I²C模块。PHYTEC板提供了许多不同的I²C设备，这些设备连接到 i.MX 93 的I²C模块。 本节描述了我们 phyBOARD-Segin i.MX 93 中集成的一些I²C设备的基本设备使用及其设备树（DT）表示。

i2c的设备树节点包含一些设置，例如时钟频率，用于设置总线频率，以及引脚控制设置，包括scl-gpios和sda-gpios，这些是用于总线恢复的备用引脚配置。

I²C1总线DT配置（例如 imx93-phycore-som.dtsi）： https://git.phytec.de/linux-imx/tree/arch/arm64/boot/dts/freescale/imx93-phycore-som.dtsi?h=v6.1.36_2.1.0-phy1#n88

I²C2总线DT配置（例如 imx93-phyboard-segin.dts）: imx-dt:imx93-phyboard-segin.dts?h=v6.1.36_2.1.0-phy1#n155

7.8. EEPROM

在 phyCORE-i.MX93 SoM和 phyBOARD-Segin i.MX 93 上有两个不同的I2C EEPROM存储。目前只有 phyCORE-i.MX93 上的存储被启用，它用于硬件检测。

7.8.1. phyCORE-i.MX93 上的I2C EEPROM

phyCORE-i.MX93 SoM上的I2C EEPROM的空间被划分两部分。

  • 正常区域（大小：4096字节，总线：I2C-2，地址：0x50）

  • ID页面（大小：32字节，总线：I2C-2，地址：0x58）

可以从设备进行读写操作：

target:~$ hexdump -C /sys/class/i2c-dev/i2c-2/device/2-0058/eeprom

要读取并以十六进制打印 EEPROM 的前 1024 字节，请执行：

target:~$ dd if=/sys/class/i2c-dev/i2c-2/device/2-0050/eeprom bs=1 count=1024  | od -x

要将整个EEPROM（ID页）填充为零，我们首先需要禁用EEPROM写保护，请使用：

target:~$ gpioset 2 21=0

然后可以写入EEPROM：

target:~$ dd if=/dev/zero of=/sys/class/i2c-dev/i2c-2/device/2-0058/eeprom bs=32 count=1

警告

正常EEPROM区域的前256个字节（总线：I2C-2 地址：0x50）是保留的，不应被覆盖！ （见下文）

7.8.2. EEPROM SoM 检测

PHYTEC在EEPROM正常区域的前256字节中存储有关核心板的信息。这包括PCB版本和贴装选项。

在启动的早期阶段读取EEPROM数据。它用于选择正确的DDR RAM配置。这使得可以使用相同的bootloader镜像来支持不同的RAM大小，并自动选择正确的DTS overlay。

如果正常区域的前265个字节被删除，启动加载程序将回退到 phyCORE-i.MX93 开发板内存配置，即 1GiB RAM。

警告

正常EEPROM区域的前265个字节（总线：I2C-2 地址：0x50）不应被擦除或损坏！这可能会影响bootloader的行为。板子可能无法正确启动。

7.8.3. 恢复EEPROM数据

硬件自检数据已预先写入EEPROM数据空间。如果您不小心删除或覆盖了数据，请联系我们的支持团队！

phyCORE-i.MX 93 核心板的设备树可以在我们的PHYTEC Git中找到：https://git.phytec.de/linux-imx/tree/arch/arm64/boot/dts/freescale/imx93-phycore-som.dtsi?h=v6.1.36_2.1.0-phy1#n173

7.9. RTC

RTC可以通过 /dev/rtc* 访问。由于PHYTEC板通常有多个RTC，因此可能会有多个RTC设备文件。

  • 要找到RTC设备的名称，可以通过以下方式读取其sysfs条目：

    target:~$ cat /sys/class/rtc/rtc*/name

  • 例如，你将得到：

    rtc-rv3028 0-0052
snvs_rtc 30370000.snvs:snvs-rtc-lp

小技巧

这将列出所有实时时钟（RTC），包括非I²C接口的RTC。如果存在设备树/aliases条目，Linux会根据这些条目分配RTC设备ID。

日期和时间可以通过 hwclock 工具和date命令进行操作。要显示目标上设置的当前日期和时间：

target:~$ date
Thu Jan  1 00:01:26 UTC 1970

使用日期命令更改日期和时间。日期命令以以下语法设置时间："YYYY-MM-DD hh:mm:ss (+|-)hh:mm"：

target:~$ date -s "2022-03-02 11:15:00 +0100"
Wed Mar  2 10:15:00 UTC 2022

备注

您的时区（在此示例中为 +0100）可能会有所不同。

使用date命令并不会改变实时时钟（RTC）的时间和日期，因此如果我们重启开发板，这些更改将会被丢弃。要写入RTC，我们需要使用 hwclock 命令。使用 hwclock 工具将当前的日期和时间（通过date命令设置）写入RTC，然后重启开发板以检查更改是否已应用到RTC上：

target:~$ hwclock -w
target:~$ reboot
    .
    .
    .
target:~$ date
Wed Mar  2 10:34:06 UTC 2022

要从实时时钟（RTC）设置系统时间和日期，请使用：

target:~$ date
Thu Jan  1 01:00:02 UTC 1970
target:~$ hwclock -s
target:~$ date
Wed Mar  2 10:45:01 UTC 2022

7.9.1. RTC唤醒alarm

可以从实时时钟（RTC）发出中断以唤醒系统。该格式使用Unix纪元时间，即自1970年1月1日UTC午夜以来的秒数。要在从挂起到RAM状态后的4分钟唤醒系统，请输入：

target:~$ echo "+240" > /sys/class/rtc/rtc0/wakealarm
target:~$ echo mem > /sys/power/state

备注

内部唤醒alarm时间将被向上舍入到下一个分钟，因为alarm功能不支持秒。

7.9.2. RTC参数

实时时钟（RTC）具有一些功能，可以通过 hwclock 工具进行读取和设置。

  • 我们可以通过以下方式检查RTC支持的功能：

    target:~$ hwclock --param-get features
The RTC parameter 0x0 is set to 0x71.

    这个值的含义在内核中进行了编码，每个位的定义为：

    #define RTC_FEATURE_ALARM               0
#define RTC_FEATURE_ALARM_RES_MINUTE    1
#define RTC_FEATURE_NEED_WEEK_DAY       2
#define RTC_FEATURE_ALARM_RES_2S        3
#define RTC_FEATURE_UPDATE_INTERRUPT    4
#define RTC_FEATURE_CORRECTION          5
#define RTC_FEATURE_BACKUP_SWITCH_MODE  6
#define RTC_FEATURE_ALARM_WAKEUP_ONLY   7
#define RTC_FEATURE_CNT                 8

  • 我们可以通过以下方式检查RTC BSM（Backup Switchover Mode 备份切换模式）：

    target:~$ hwclock --param-get bsm
The RTC parameter 0x2 is set to 0x1.

  • 我们可以通过以下方式设置RTC BSM：

    target:~$ hwclock --param-set bsm=0x2
The RTC parameter 0x2 will be set to 0x2.

    BSM位的定义为：

    #define RTC_BSM_DISABLED   0
#define RTC_BSM_DIRECT     1
#define RTC_BSM_LEVEL      2
#define RTC_BSM_STANDBY    3

    小技巧

    您应该将BSM模式设置为DSM或LSM，以便在初始电源不可用时，RTC可以切换到备用电源。请查看 RV-3028 RTC的Datasheet，以了解LSM（电平切换模式）和DSM（直接切换模式）这两个定义的工作模式。

I²C RTC的DT表示： https://git.phytec.de/linux-imx/tree/arch/arm64/boot/dts/freescale/imx93-phyboard-segin.dts?h=v6.1.36_2.1.0-phy1#n173

7.10. USB主控制器

i.MX 93 SoC 的 USB 控制器为众多消费类便携设备提供了一种低成本的连接解决方案，传输速度高达 480 Mbps （高速 'HS'）。USB 子系统具有两个独立的 USB 控制器。两个控制器都能够充当 USB Device或 USB Host，但在 phyBOARD-Segin i.MX 93 上，其中一个被用作仅Host端口（USB-A 连接器）。

BSP支持大容量存储设备（优盘）和键盘。其他与USB相关的设备驱动程序必须根据需要在内核配置中启用。由于udev，所有连接的存储设备都会获得唯一的ID，并可以在 /dev/disk/by-id 中找到。这些ID可以在 /etc/fstab 中用于以不同的方式挂载不同的USB存储设备。

OTG端口提供了一个额外的引脚用于过流保护，但在 phyBOARD-Segin i.MX 93 上并未使用。由于未使用，该引脚在设备树中也被禁用。如果需要使用该引脚，请在设备树中激活过流保护，并根据设备规格设置正确的极性（高电平/低电平）。有关正确的设置，请参考Linux内核文档中的Linux/Documentation/devicetree/bindings/usb/ci-hdrc-usb2.txt。

USB主机的DT：https://git.phytec.de/linux-imx/tree/arch/arm64/boot/dts/freescale/imx93-phyboard-segin.dts?h=v6.1.36_2.1.0-phy1#n190

7.11. CAN FD

phyBOARD-Segin i.MX 93 具有一个支持CAN FD的flexCAN接口。它们由Linux标准CAN框架支持，该框架建立在Linux网络层之上。使用该框架，CAN接口表现得像普通的Linux网络设备，并具有一些特定于CAN的附加功能。更多信息可以在Linux内核文档中找到：https://www.kernel.org/doc/html/latest/networking/can.html

  • 使用：

    target:~$ ip link

    查看接口的状态。CAN接口应该显示为can0。

  • 要获取有关can0的信息，例如比特率和错误计数器，请输入：

    target:~$ ip -d -s link show can0
4: can0: <NOARP,UP,LOWER_UP,ECHO> mtu 16 qdisc pfifo_fast state UP mode DEFAULT group default qlen 10
   link/can  promiscuity 0  allmulti 0 minmtu 0 maxmtu 0
   can state ERROR-ACTIVE (berr-counter tx 0 rx 0) restart-ms 0
         bitrate 500000 sample-point 0.875
         tq 25 prop-seg 37 phase-seg1 32 phase-seg2 10 sjw 1 brp 1
         flexcan: tseg1 2..96 tseg2 2..32 sjw 1..16 brp 1..1024 brp_inc 1
         flexcan: dtseg1 2..39 dtseg2 2..8 dsjw 1..4 dbrp 1..1024 dbrp_inc 1
         clock 40000000
         re-started bus-errors arbit-lost error-warn error-pass bus-off
         0          0          0          0          0          0         numtxqueues 1 numrxqueues 1 gso_max_size 65536 gso_max_segs 65535 tso_max_size 65536 tso_max_segs 65535 gro_max_size 65536 parentbus platform parentdev 443a0000.can
   RX:  bytes packets errors dropped  missed   mcast
            0       0      0       0       0       0
   TX:  bytes packets errors dropped carrier collsns
            0       0      0       0       0       0

输出包含一组标准参数，这些参数也适用于以太网接口，因此并非所有参数对于CAN都是相关的（例如MAC地址）。以下输出参数包含有用的信息：

can0

接口名称

NOARP

CAN无法使用ARP协议

MTU

最大传输单元

RX packets

接收的数据包数量

TX packets

发送的数据包数量

RX bytes

接收字节数

TX bytes

发送字节数

errors...

总线错误统计信息

CAN配置是在systemd配置文件 /lib/systemd/network/can0.network 中完成的。为了持久化更改（例如，默认比特率），请在BSP中更改根文件系统下的 ./meta-ampliphy/recipes-core/systemd/systemd-conf/can0.network 中的配置，并重新编译根文件系统。

[Match]
Name=can0

[Can]
BitRate=500000

比特率也可以手动更改，例如，设置为灵活比特率（flexible bitrate）：

target:~$ ip link set can0 down
target:~$ ip link set can0 txqueuelen 10 up type can bitrate 500000 sample-point 0.75 dbitrate 4000000 dsample-point 0.8 fd on

您可以使用cansend发送消息，或使用candump接收消息：

target:~$ cansend can0 123#45.67
target:~$ candump can0

要生成用于测试目的的随机CAN流量，请使用cangen：

target:~$ cangen

cansend --help 和 candump --help 提供了关于选项和用法的帮助信息。

imx93-phyboard-segin.dts的设备树CAN配置: https://git.phytec.de/linux-imx/tree/arch/arm64/boot/dts/freescale/imx93-phyboard-segin.dts?h=v6.1.36_2.1.0-phy1#n147

7.12. 音频

在 phyBOARD-Segin i.MX 93 上使用了 TI TLV320AIC3007 音频编解码器（CODEC）。它使用 I2S 进行数据传输，使用 I2C 进行控制。可用的音频信号有：

  • 立体声 LINE IN，

  • 立体声 LINE OUT，

  • Class D 1W的扬声器输出

要检查您的声卡驱动程序是否正确加载以及设备名称，请输入以下命令以查看播放设备：

target:~$ aplay -L

或输入录音设备：

target:~$ arecord -L

7.12.1. Alsamixer

要检查声卡的功能，请输入：

target:~$ alsamixer

您应该会看到很多选项，因为音频IC具有许多可以测试的功能。通过SSH打开alsamixer的图形界面比通过调试串口打开更易于使用。所有混音点都有单声道或立体声增益控制。"MM"表示该功能被静音（左右输出均为静音），可以通过按' m '切换。您还可以通过按' < ' 左和 ' > '切换右声道输出。使用 tab 键，您可以在播放和录音控制之间切换。

7.12.2. 恢复默认音量

一些默认设置存储在 /var/lib/alsa/asound.state 中。您可以使用以下命令保存当前的alsa设置：

target:~$ alsactl --file </path/to/filename> store

您可以通过以下方式恢复已保存的alsa设置：

target:~$ alsactl --file </path/to/filename> restore

7.12.3. 播放

运行speaker-test以检查播放功能：

target:~$ speaker-test -c 2 -t wav

要播放简单的音频流，您可以使用aplay。例如，要播放ALSA测试音频：

target:~$ aplay /usr/share/sounds/alsa/*

要播放其他格式，例如mp3，您可以使用Gstreamer：

target:~$ gst-launch-1.0 playbin uri=file:/path/to/file.mp3

如果扬声器音量太低，可以增加音量（值范围 0-3）：

target:~$ amixer -c 0 sset Class-D 3

提示

扬声器输出仅为单声道，因此当播放立体声轨道时，扬声器只会播放左声道。

7.12.4. 录音

arecord 是一个命令行工具，用于捕获音频流，默认输入源为线路输入（Line In）。

target:~$ arecord -t wav -c 2 -r 44100 -f S16_LE test.wav

提示

由于播放和录音共享硬件接口，因此无法在同时进行播放和录音操作时使用不同的采样率和格式。

设备树音频配置：https://git.phytec.de/linux-imx/tree/arch/arm64/boot/dts/freescale/imx93-phyboard-segin.dts?h=v6.1.36_2.1.0-phy1#n62

7.13. 视频

7.13.1. 视频与Gstreamer

默认情况下，BSP安装了一个示例视频，路径为 /usr/share/qtphy/videos/ 。可以使用以下命令之一开始视频播放：

target:~$ gst-launch-1.0 playbin uri=file:///usr/share/qtphy/videos/caminandes_3_llamigos_720p_vp9.webm

  • 或者：

target:~$ gst-launch-1.0 -v filesrc location=/usr/share/qtphy/videos/caminandes_3_llamigos_720p_vp9.webm ! decodebin name=decoder decoder. ! videoconvert ! waylandsink

  • 或者：

target:~$ gst-play-1.0 /usr/share/qtphy/videos/caminandes_3_llamigos_720p_vp9.webm --videosink waylandsink

7.14. 显示

phyBOARD-Segin i.MX 93 支持 PEB-AV-02，配备 7 英寸的 edt,etm0700g0edh6 并口显示屏和电容触摸屏。该显示屏的设备树overlay在 BOOT/bootenv.txt 中默认启用！

phyBOARD-Nash i.MX 93需要额外的扩展板来支持10英寸的 edt,etml1010g3dra LVDS显示器和电容触摸。PEB-AV-10（1531.1修订版）可以单独购买。该LCD的overlay在 BOOT/bootenv.txt 中默认启用！

7.14.1. Qt Demo

使用 phytec-qt6demo-image 时，Weston会在启动时启动。我们的Qt6 DEMO应用程序名为“qtphy”，可以通过以下方式停止：

target:~$ systemctl stop qtphy

  • 要重新开始Demo，请运行：

    target:~$ systemctl start qtphy

  • 要禁用Demo的自动启动，请运行：

    target:~$ systemctl disable qtphy

  • 要启用Demo的自动启动，请运行：

    target:~$ systemctl enable qtphy

  • Weston可以通过以下方式停止：

    target:~$ systemctl stop weston

备注

在关闭Weston之前，必须先关闭Qt Demo。

7.14.2. 背光控制

如果LCD连接到PHYTEC开发板，可以通过Linux内核的sysfs接口控制其背光。系统中所有可用的背光设备可以在文件夹/sys/class/backlight中找到。读取相应的文件并向其写入数据可以控制背光。

备注

一些具有多显示的开发板在 /sys/class/backlight 有多个背光控制。比如：backlight0和backlight1

  • 例如，要获取最大亮度级别（max_brightness），请执行：

    target:~$ cat /sys/class/backlight/backlight/max_brightness

    有效的亮度值范围是 0 到 <max_brightness>。

  • 要获取当前亮度级别，请输入：

    target:~$ cat /sys/class/backlight/backlight/brightness

  • 写入文件brightness以更改亮度：

    target:~$ echo 0 > /sys/class/backlight/backlight/brightness

    例如，关闭背光。

    有关所有文件的文档，请参见 https://www.kernel.org/doc/Documentation/ABI/stable/sysfs-class-backlight。

PEB-AV-02的设备树可以在这里找到：https://git.phytec.de/linux-imx/tree/arch/arm64/boot/dts/freescale/imx93-phyboard-segin-peb-av-02.dtso?h=v6.1.36_2.1.0-phy1

7.15. 电源管理

7.15.1. CPU核心频率调节

i.MX 93 SoC中的CPU能够调整时钟频率和电压。这用于在不需要CPU的全部性能时节省电力。与i.MX8 M系列不同，i.MX 93不支持 动态 电压和频率调整（DVFS），但支持简化的 电压和频率调整（VFS） 。可以进入以下模式：

  • nominal（ND），

  • overdrive （OD），

  • Low Drive（LD）和

  • Low Drive（LD）与软件快速频率变化（SWFFC）。

模式

CPU频率

DDR数据速率

VDD_SOC

OverDrive (OD)

1.7 GHz

3733 MT/s

900mV

NominalDrive (ND)

1.4 GHz

1866 MT/s

850mV

LowDrive (LD)

900 MHz

1866 MT/s

800mV

带有SWFFC的LowDrive（LD）

900 MHz

625 MT/s

800mV

i.MX 93 BSP支持VFS功能。Linux内核提供了一个LPM驱动程序，可以设置VDD_SOC、CPU频率和DDR速度。

备注

Low-cost i.MX 93 SoC variants such as parts numbers NXP IMX9301/IMX9302 do not support VFS features. Those SoCs always run in LowDrive (LD) mode. Hence, the Linux LPM driver is disabled automatically for SoMs with such SoCs.

  • 要将设备置于 OverDrive（OD） 模式，请输入：

    target:~$ echo 0 > /sys/devices/platform/imx93-lpm/mode

  • 要将设备置于 NominalDrive（ND） 模式，请输入：

    target:~$ echo 1 > /sys/devices/platform/imx93-lpm/mode

  • 要将设备置于 LowDrive（LD） 模式，请输入：

    target:~$ echo 2 > /sys/devices/platform/imx93-lpm/mode

  • 将设备置于 LowDrive（LD） 模式，使用最低DDR速度，SWFFC类型：

    target:~$ echo 3 > /sys/devices/platform/imx93-lpm/mode

  • 要检查当前的CPU频率，请输入：

    target:~$ mhz

  • 要检查当前模式和DDR频率，请输入：

    target:~$ cat /sys/devices/platform/imx93-lpm/mode

  • 要检查当前的 VDD_SOC 类型，请输入：

    target:~$ cat /sys/kernel/debug/regulator/regulator_summary

有关LPM驱动程序和模式的更详细信息，请参考NXP的文档：https://docs.nxp.com/bundle/AN13917/page/topics/low_power_mode_use_cases.html

7.15.2. CPU核心管理

i.MX 93 SoC 在芯片上拥有多个处理器核心。例如，i.MX 93 具有 2 个 ARM 核，这些核可以在运行时单独开启和关闭。

  • 要查看系统中所有可用的核心，请执行：

    target:~$ ls /sys/devices/system/cpu  -1

  • 这将显示，例如：

    cpu0/
cpu1/
cpufreq/
[...]

    这里系统有两个处理器核心。默认情况下，系统中所有可用的核心都被启用，以获得最佳性能。

  • 要关闭某个核，请执行：

    target:~$ echo 0 > /sys/devices/system/cpu/cpu1/online

    作为确认，您将看到：

    [  110.505012] psci: CPU1 killed (polled 0 ms)

    现在核心已关闭电源，并且该核心上不再安排任何进程。

  • 您可以使用 top 命令查看核心和进程的图形概览：

    target:~$ htop

  • 要重新启用核心，请执行：

    target:~$ echo 1 > /sys/devices/system/cpu/cpu1/online

7.15.3. 挂起到RAM

phyCORE-i.MX93 支持基本的挂起和恢复。可以使用不同的唤醒源。挂起/恢复可以通过以下方式实现：

target:~$ echo mem > /sys/power/state
#resume with pressing on/off button

要通过串行控制台唤醒，请运行

target:~$ echo enabled > /sys/class/tty/ttyLP0/power/wakeup
target:~$ echo mem > /sys/power/state

设备可以通过PEB-EVAL-01的S2按钮进入休眠状态并唤醒

要通过RTC闹钟唤醒，请检查：RTC Wakealarm

7.16. 热管理

7.16.1. U-Boot

之前U-Boot中的温度控制不够理想。现在，U-Boot增加了温度关机功能，以防止在启动过程中板子过热。关机发生的温度与内核中的温度一致。

当前温度的各个温度范围在启动日志中显示：

CPU:   Industrial temperature grade (-40C to 105C) at 33C

7.16.2. 内核

Linux内核集成了热管理功能，能够监测芯片（SoC）温度，降低CPU频率，控制风扇，通知其他驱动程序减少功耗，并在最坏的情况下关闭系统（https://www.kernel.org/doc/Documentation/thermal/sysfs-api.txt）。

本节描述了如何在 i.MX 93 SoC 平台上使用热管理内核 API。 i.MX 9 具有用于 SoC 的内部温度传感器。

  • 当前温度可以以毫摄氏度为单位读取：

    target:~$ cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp

  • 例如，你将得到：

    49000

imx_thermal内核驱动注册了两个温度阈值。这些阈值根据CPU型号的不同而有所区别。包括商业级、工业级和扩展工业级。

商业

工业

扩展工业级

被动（警告）

85°C

95°C

115°C

严重（关机）

90°C

100°C

120°C

（请查看内核 sysfs 文件夹 /sys/class/thermal/thermal_zone0/）

内核热管理使用这些触发点来触发事件并改变温控行为。内核中可用的热政策（也称为thermal governor）包括：Step Wise和Power Allocator。BSP中使用的默认政策是step_wise。

小技巧

如果sysfs文件中的SoC温度值达到 trip_point_1 ，主板将立即关闭以避免任何热损伤。如果这不符合您的期望，可以实现一个外部监控电路，当温度降到选定的触发点以下时，通过X_ONOFF信号重新启动模块

备注

由于我们安装了不同温度等级的CPU，因此热触发点的实际值可能会有所不同。

7.16.3. PWM Fan

A PWM fan can be connected to the phyBOARD-Nash i.MX 93 connector X48 (label FAN).

Afterwards, a PWM fan overlay needs to be activated, otherwise PWM fan won't be recognized.

target:~$ vi /boot/bootenv.txt

The bootenv.txt file should look like this (it can also contain other devicetree overlays!):

overlays=imx93-phyboard-nash-pwm-fan.dtbo

更改将在重启后应用：

target:~$ reboot

有关设备树overlay的更多信息，请阅读 device tree 章节。

The SoC only contains one temperature sensor which is already used by the thermal frequency scaling. The fan thus can not be controlled by the kernel. We use lmsensors with hwmon for this instead. lmsensors reads the temperature periodically and adjusts output PWM duty-cycle accordingly. By default, temperature threshold for PWM fan to activate is set to 60°C.

设置可以在配置文件中进行配置：

/etc/fancontrol

风扇控制在启动时由systemd服务启动。可以通过以下方式禁用它：

target:~$ systemctl disable fancontrol

7.17. 看门狗

PHYTEC i.MX 93 模块包含一个硬件看门狗，当系统挂起时能够重置开发板。看门狗在 U-Boot 中默认启动，超时时间为 60 秒。因此，即使在早期内核启动过程中，看门狗也已经开始运行。Linux 内核驱动程序控制看门狗，并确保它有被踢到。本节将解释如何使用 systemd 在 Linux 中配置看门狗，以避免系统挂起和重启期间的情况。

7.17.1. Systemd中的看门狗支持

Systemd 从版本 183 开始支持硬件看门狗。

  • 要启用看门狗支持，需要通过启用选项来配置 /etc/systemd/ 中的文件system.conf文件：

    RuntimeWatchdogSec=60s
ShutdownWatchdogSec=10min

RuntimeWatchdogSec 定义了看门狗的超时时间，而 ShutdownWatchdogSec 定义了系统重启时的超时时间。有关 systemd 下硬件看门狗的更多详细信息，请访问 http://0pointer.de/blog/projects/watchdog.html。更改将在重启后生效，或者运行：

target:~$  systemctl daemon-reload

7.18. bbnsm 电源键

连接到开/关按钮的 X_ONOFF 引脚可以长按（5 秒）以触发关机，而无需软件干预，或者用于唤醒系统以退出挂起状态。使用 bbnsm_pwrkey 驱动程序时，当按钮被按下时，KEY_POWER 事件也会报告给用户空间。默认情况下，systemd 被配置为忽略此类事件，并未配置无软件干预的关机功能。如果需要，可以在 /etc/systemd/logind.conf 中配置在按下开/关按钮时通过 systemd 触发关机：

HandlePowerKey=poweroff

7.19. PXP

i.MX 93 SoC包含一个PiXel Pipeline (PXP)。PXP将以下内容组合成一个单独的处理引擎：

  • 缩放

  • 颜色空间转换 (CSC)

  • 辅助色彩空间转换 (CSC2)

  • 旋转

因此，减少了显示管道所需的内存占用。有关如何在 Gstreamer 和 Wayland 中使用 PXP，请查看 NXP 的《How to Use PXP in GStreamer and Wayland》（AN13829）应用笔记。

7.20. 片上一次性可编程控制器 (OCOTP_CTRL) - eFuse

该 i.MX 93 提供一次性可编程寄存器（fuse），用于存储信息，例如MAC地址、启动配置和其他永久设置（在 i.MX 93 reference manual中称为“片上一次性可编程控制器（OCOTP_CTRL）”）。以下列表是 i.MX 93 reference manual的摘要，包括OCOTP_CTRL中的一些有用寄存器（基地址为0x47510000）：

名称

Bank

字

内存偏移量为 0x47510000

描述

BOOT_CFG0

3

0 0x60

启动fuse设置

BOOT_CFG1

3

1 0x64

启动fuse设置

BOOT_CFG2

3

2 0x68

启动fuse设置

BOOT_CFG3

3

3 0x6c

启动fuse设置

MAC1_ADDR

39

3

0x4ec

包含ENET0 MAC地址的低32位

MAC1/2_ADDR

39

4

0x4f0

包含ENET0 MAC地址的高16位和ENET1 MAC地址的低16位

MAC2_ADDR

39

5

0x4f4

包含 ENET1 MAC 地址的高 32 位

关于OCOTP_CTRL中的fuse与启动配置之间的完整列表和详细映射，请参阅 i.MX 93 Security Reference Manual中的 "Fuse Map" 部分。

7.20.1. 在uBoot中读取fuse的值

MAC1_ADDR:

u-boot=> fuse read 39 3

7.20.2. 在Linux中读取fuse值

要访问Linux中的fuse内容，NXP提供了NVMEM_IMX_OCOTP模块。所有内存映射的shadow寄存器的fuse内容可以通过sysfs访问：

target:~$ hexdump /sys/devices/platform/soc\@0/47510000.efuse/fsb_s400_fuse0/nvmem

7.20.3. 烧录MAC地址

假设我们想要烧录以下MAC地址：

MAC1

12:34:56:78:90:AA

MAC2

Bb:Cc:Dd:Ee:Ff:D0

我们将在u-boot中执行这个：

u-boot=> fuse prog 39 3 0x567890Aa
u-boot=> fuse prog 39 4 0xFfD01234
u-boot=> fuse prog 39 5 0xBbCcDdEe

7.20.4. 烧写启动fuse

警告

fuse只能写入一次！如果烧录了错误的启动配置，您可能会轻易地将您的板子变砖。这个过程是不可逆的！

可以在附带的名为 i.MX93_Fusemap.xlsx 的excel表格中查找应使用哪个fuse bank/word来编程 BOOT_CFGX，这些信息可以在 i.MX 93 Applications Processor Reference Manual 中找到。

这些值应该写入BOOT_CFG0，可以从第3个 Bank 的第0字节中读取/写入fuse。

启动设备

BOOT_CFG0

eMMC

0x20020002

SD卡

0x20000103

要设置内部fuse以从eMMC启动，可以使用以下方法进行编程：

u-boot=> fuse prog 3 0 0x20020002

在这个例子中，我们：

  • 将 Boot_Mode 设置为 0b0010 （eMMC），也就是 BOOT_CFG0[3:0]，

  • 将eMMC总线宽度设置为0b01（8位），也就是 BOOT_CFG0[18:17]。

  • 设置BT_FUSE_SEL（Boot fuses already programmed）位，也就是BOOT_CFG0[29]

确保通过阅读 i.MX 93 Applications Processor Reference Manual 中的 Boot Fusemap 章节来设置正确的位。

8. i.MX 93 M33 Core

除了Cortex-A55核心外，SoC中还集成了一个Cortex-M33 Core 作为单片机（MCU）。我们的Yocto-Linux-BSP在A55核心上运行，而 M33 Core 可以作为辅助核心使用，执行额外的任务，采用bare-metal的固件。两个核心都可以访问相同的外设，因此在 M33 Core 的固件或Linux操作系统的设备树中，需要限制外设的使用。

我们的Yocto-BSP包含来自NXP的 M33 Core 预编译固件示例。

本节描述了如何在 phyBOARD-Segin i.MX 93 上运行预编译的 M33 Core 固件示例。

8.1. 运行 M33 Core 示例

运行 M33 Core 固件示例有两种方式：从 U-Boot bootloader和在正在运行的 Linux 中使用 Remoteproc 子系统。

要接收调试信息，请在您的主机PC上启动您喜欢的终端软件（例如Minicom、Tio或Tera Term），并将其配置为115200波特率、8个数据位、无奇偶校验和1个停止位（8n1），且不使用握手。

在 phyBOARD-Segin i.MX 93 上需要一个“USB接口 TTL 串口转换器”。转换器的 I/O 引脚应能够在 3.3V 电压水平下工作。

根据下表，将外部“USB接口 TTL 串口转换器”信号连接到板上的 X16 连接器：

USB-TTL适配器引脚

X16信号

X16 引脚

RXD

X_UART2_TX

5

TXD

X_UART2_RX

8

GND

GND

4

8.1.1. 从U-Boot运行示例

要使用U-Boot bootloader加载固件示例，可以使用 bootaux 命令：

  1. 准备一张烧写了BSP镜像的SD卡

  2. 通过按任意键停止自动启动

  3. 列出SD卡第一分区上可用的 M33 Core 固件示例：

u-boot=> ls mmc 1

备注

可用的固件示例以 imx93-11x11-evk_m33_TCM_* 开头，以 *.bin 结尾。这些示例来自NXP的Yocto层meta-imx，并根据与 phyBOARD-Segin i.MX 93 硬件的兼容性进行选择。

  1. 加载所需的固件示例：

u-boot=> fatload mmc 1 ${loadaddr} <firmware.bin>
u-boot=> cp.b ${loadaddr} 0x201e0000 ${filesize}
u-boot=> run prepare_mcore
u-boot=> bootaux 0x1ffe0000 0
## Starting auxiliary core addr = 0x1FFE0000...

程序的输出应显示在 M33 Core 的调试UART上。

8.1.2. 通过Remoteproc在Linux上运行示例

Remoteproc是一个模块，它允许您在运行时从Linux控制 M33 Core 。可以加载 M33 Core 的固件示例，并在Linux中控制它启动或停止。要使用Remoteproc，需要设置设备树overlay：

在开发板的 /boot 目录中编辑 bootenv.txt 文件，添加 imx93-phycore-rpmsg.dtso ：

overlays=imx93-phyboard-segin-peb-av-02.dtbo imx93-phycore-rpmsg.dtso

重启目标并在U-Boot中执行:

u-boot=> run prepare_mcore

针对 M33 Core 的固件示例 *.elf 文件可以在 /lib/firmware 下找到。列出可用的固件示例：

target:~$ ls /lib/firmware/*.elf

要加载固件，请输入：

target:~$ echo /lib/firmware/<firmware>.elf > /sys/class/remoteproc/remoteproc0/firmware
target:~$ echo start > /sys/class/remoteproc/remoteproc0/state

要加载不同的固件，M33 Core 需要停止：

target:~$ echo stop > /sys/class/remoteproc/remoteproc0/state

备注

在开发板的 /lib/firmware 目录中找到的例子来自NXP的Yocto层meta-imx，并根据与 phyBOARD-Segin i.MX 93 硬件的兼容性进行了挑选。

NXP的一些固件示例需要加载额外的Linux内核模块。

例如，当加载 imx93-11x11-evk_m33_TCM_rpmsg_lite_str_echo_rtos.elf 固件时，需要加载相应的 imx_rpmsg_tty 模块：

target:~$ modprobe imx_rpmsg_tty

这将一个RPMsg端点作为虚拟TTY暴露在 /dev/ttyRPMSG30 。现在可以通过输入以下内容从A55核心发送消息到 M33 Core ：

target:~$ echo "PHYTEC" > /dev/ttyRPMSG30

观察 M33 Core 调试 UART 应该会产生以下输出：

RPMSG String Echo FreeRTOS RTOS API Demo...

Nameservice sent, ready for incoming messages...
Get Message From Master Side : "PHYTEC" [len : 6]