RISC-V ICE EVB 开发板 linux环境下烧写更新开发板镜像

2021-06-28 05:36:51

本文作者：泓铭


简介

ICE EVB 是基于平头哥 RISCV 架构的 C910 CPU 的 ICE 高性能 SoC 开发板。


ICE 是一款通用智能数字 SoC 芯片，主要集了一个双核RISCV 64位 C910 处理器， 一个 GPU 和 DPU 单元。同时提供了高速接口以及通用外设接口，用于与主控设备间的数据和命令交互。

  • 内嵌平头哥双核 C910@1.2GHz
  • 支持 DDR4 up to 2400Mbps
  • 支持 GMAC 接口
  • 支持 GPU，支持 3D
  • 支持 RGB888 LCD 显示，最大支持 1080P

RISC-V ICE EVB 开发板 linux环境下烧写更新开发板镜像


开发板烧写镜像方式

ICE EVB 开发板可以使用 Linux、安卓系统，拿到的开发板出厂会烧写默认系统，当要更新或更换系统的时候，就需要进行镜像的烧写。


烧写开发板系统，大致分为以下三种情况：

  • 板载系统正常，升级内核镜像、rootfs 镜像
  • 板载系统正常，只更新内核、或更改设备树配置
  • 开发板无法启动，烧写 u-boot 镜像


通常情况下，开发者只需要烧写、更新内核和 rootfs 镜像。从 eMMC 启动的方式，u-boot 镜像使用 eMMC 的 Boot Area Partition，一般情况不会被内核镜像和文件系统的用户数据破坏。


PC 环境准备

在 Linux 环境下烧写镜像、应用开发的时候，需要用到一些工具和依赖环境，推荐开发者使用 ubuntu18.04 或 ubuntu20.04 环境开发。本文档以 ubuntu 18.04 环境为例说明。


  • 安装工具
sudo apt-get update

# 安装通用工具
sudo apt-get install git gzip unzip wget

# 串口工具可以使用 minicom 或 picocom
sudo apt-get install minicom
sudo apt-get install picocom

# 安装 python3 环境
sudo apt-get install python3 python3-pip
# 安装 fastboot
sudo apt-get install fastboot
# 或者从官网下载二进制文件，
# 下载地址：https://developer.android.google.cn/studio/releases/platform-tools


  • 安装 thead-tools
    通过 pip 命令来安装 thead-tools 到你的系统中，thead-tools 支持 python2.7+、python3.6+。
sudo pip install thead-tools

# 如果使用官方地址下载过慢，可使用国内清华镜像源加速
sudo pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple thead-tools


  • 通过 thead-tools 命令可以烧写 u-boot 镜像，通过命令 thead cct --help 查使用说明：
root@linux > thead cct --help
Usage: thead cct <uart|list|download> [param]

Options:
  -h, --help            show this help message and exit
  -u UART               CCT serial port device
  -f FILE
  -o OFFSET             Device start address
  -b BLOCK, --block=BLOCK
  -d DEVICE, --device=DEVICE
                        Device name
  -c, --compress
  -D, --debug           Enable debbug trace info


镜像介绍

访问 https://gitee.com/thead-linux/ice_images/ 软件仓库可以下载最新镜像，也可直接使用下面命令行下载 Linux SDK 镜像文件：

wget "https://gitee.com/thead-linux/ice_images/repository/archive/master?format=zip" -O ice_images.zip
unzip ice_images.zip
cd ice_images
ls -l
-rw-r--r--  1 thead  users      11558 Feb 25 11:39 LICENSE
-rw-r--r--  1 thead  users       1214 Feb 25 11:39 README.md
drwxr-xr-x  5 thead  users        160 Feb 25 11:39 boot
-rw-r--r--  1 thead  users   20971520 Feb 25 11:39 boot.ext4
-rw-r--r--  1 thead  users  167772160 Feb 25 11:39 debian-rootfs.ext4
-rw-r--r--  1 thead  users      18652 Feb 25 11:39 ice_ck910_imgwriter_asci_v5.bin
-rw-r--r--  1 thead  users     562536 Feb 25 11:39 u-boot-with-spl.bin


需要用到的是如下三个文件：

  • u-boot-with-spl.bin： u-boot 引导镜像文件
  • boot.ext4： /boot 分区文件系统，ext4格式，包含 fw_jump.bin、uImage、hw.dtb
  • debian-rootfs.ext4： Debian 基础根文件系统镜像，ext4 格式
  • boot/： boot.ext4 镜像中的文件，直接更新内核、dtb 时候可以使用

烧写 boot 分区镜像

1.按照如下系统连接图连接好开发板：

RISC-V ICE EVB 开发板 linux环境下烧写更新开发板镜像

※ USB转TTL 串口设备使用常用的 PL2303*、CH340*、CP2102* 等均可。


2.启动串口工具minicom 或 picocom

    • minicom
minicom -c on -b 115200 -D /dev/ttyUSB0
# 如无法启动 minicom，可以加上 sudo 执行或设置用户组权限。

※ 退出 minicom：CRTL+A、X


      • -c on ：打开颜色显示
      • -b 115200 ：ICE-EVB 串口控制台的默认波特率为：115200 bps
      • -D ：指令PC上与ICE-EVB 开发板连接的串口设备，使用时要注意串口设备是否正确


    • picocom
# 或使用 picocom
picocom -b 115200 -f n -r -l /dev/ttyUSB0

※ 退出 picocom：CTRL + A、CTRL + X


3.开发板开机后进入 u-boot，当 Console 串口出下提示时，按任键即可进行命令模式。

Warning: ethernet@3fffc0000 (eth0) using random MAC address - a6:7d:bc:02:7d:4d
eth0: ethernet@3fffc0000
Hit any key to stop autoboot:  3    <--- 出现此信息时按任意键进入u-boot


4.u-boot 环境配置
u-boot 配置命令列表如下（通过串口终端，在开发板上执行）：

# 恢复默认值
env default -a

# 配置 eMMC 分区
setenv uuid_rootfs "80a5a8e9-c744-491a-93c1-4f4194fd690b"
setenv partitions "name=table,size=2031KB"
setenv partitions "$partitions;name=boot,size=60MiB,type=boot"
setenv partitions "$partitions;name=root,size=-,type=linux,uuid=$uuid_rootfs"
gpt write mmc 0 $partitions

# 配置网络
# !!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 特别注意 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
# 如果网络中接入多块 ICE-EVB 开发板，每块开发板的 ethaddr 要唯一
setenv ethaddr 00:a0:a0:a0:a0:a1   # 如果网络中接入多块 ICE-EVB 开发板，ethaddr 要唯一
setenv ipaddr 192.168.1.100        # 开发板 IP 地址
setenv netmask 255.255.255.0
# ping 192.168.1.1                 # ping 主机的IP，可检验网络是否正常
saveenv                            # 将配置保存到 eMMC, 下次启动时无需再配置

# 开启fastboot模式
fastboot udp

※ printenv： 可查看 u-boot 环境变量


5.烧写 boot 分区
在 Linux 终端上使用 fastboot 命令完成镜像烧写，192.168.1.100 是开发板的运行 u-boot 时配置的 IP 地址，使用 fastboot 命令前确认电脑与开发板在同一个子网。在电脑的终端上执行：

 fastboot -s udp:192.168.1.100 flash boot boot.ext4


6.调整分区空间
重启开发板进入系统，执行 resize2fs 命令调整分区空间：

cd /boot
resize2fs /dev/mmcblk1p2

# 调整后分区
root@thead-910:/boot# df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
...（省略）
/dev/mmcblk1p2   56M   14M   41M  25% /boot


烧写 rootfs 分区镜像

  • 1 ~ 4：与《烧写 boot 分区镜像》 一致。
  • 5.烧写 rootfs 镜像
    ICE-EVB 开发板提供三种根文件系统镜像，开发者可以根据自己的需要选择下载：


选项一：烧写基本系统镜像
在下载的 ice_images 中默认提供 debian-rootfs.ext4 镜像，使用 fastboot 命令烧写：

fastboot -s udp:192.168.1.100 -S 5M flash root debian-rootfs.ext4


选项二：烧写开发者镜像
需要另外下载 debian-dev-rootfs.ext4 镜像，再用 fastboot 命令烧写：

wget "http://mirrors.aliyun.com/thead/images/riscv64-ice/debian-dev-rootfs.ext4.gz"
gzip -d debian-dev-rootfs.ext4.gz
fastboot -s udp:192.168.1.100 -S 5M flash root debian-dev-rootfs.ext4


选项三：烧写 xFce 桌面系统镜像
需要另外下载 debian-desktop-rootfs.ext4 镜像，再用 fastboot 命令烧写：

wget "http://mirrors.aliyun.com/thead/images/riscv64-ice/debian-desktop-rootfs.ext4.gz"
gzip -d debian-desktop-rootfs.ext4.gz
fastboot -s udp:192.168.1.100 -S 5M flash root debian-desktop-rootfs.ext4


6.调整分区空间
重启开发板进入系统，执行 resize2fs 命令调整分区空间：

resize2fs /dev/mmcblk1p3

# 调整后分区
root@thead-910:/boot# df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/root       3.6G  421M  3.0G  13% /
...（省略）


更新内核、dtb 配置

如果只更新内核、更改设备树配置，可以直接对操作 /boot  下文件进行更新。


1.确保开发板正确联网，在开发板 Console 执行 ifconfig 查看开发板 IP 地址：

root@thead-910:~# ifconfig
eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.1.100  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.1.1
        inet6 fe80::2a0:a0ff:fea0:a0a1  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 00:a0:a0:a0:a0:a1  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 48  bytes 12429 (12.1 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 50  bytes 7348 (7.1 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
        device interrupt 7  base 0xa000
        
lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
        inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0
        inet6 ::1  prefixlen 128  scopeid 0x10<host>
        loop  txqueuelen 1000  (Local Loopback)
        RX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

※ 配置开发板 IP 地址，可执行 dhclient 自动获取 IP 地址，或对  /etc/network/interfaces 进行配置。


2.确保开发板上已经配置好登录密码或已经上传公钥

# 更改密码
root@thead-910:~# passwd
New password:
Retype new password:
passwd: password updated successfully


3.scp 上传 uImage 文件，在 PC 上操作：

 scp uImage root@192.168.1.100:/boot/.

※ 注意：如果上传内核镜像文件错误，会造成系统无法启动，此时需要参考上面步骤，重新烧写 boot 分区镜像文件。


4.更改设备树 dtb 配置

# 安装 dtc 工具
apt update
apt install device-tree-compiler

# 修改设备树配置
cd /boot
dtc -I dtb -O dts hw.dtb > hw.dts
# 使用 vi 或其他 editor 修改 hw.dts 配置
# 修改后生成新的 dtb
dtc -I dts -O dtb hw.dts > hw.dtb

sync


5.开发板重启

root@thead-910:~# sync
root@thead-910:~# reboot


烧写 u-boot 镜像

当开发板上 u-boot 镜像异常，造成无法启动，俗称“变砖”的时候，就需要通过串口，先将引导程序载入到内存，正常引导后，再将固件镜像烧写到 eMMC 上。通过使用 python 环境下的 thead 命令可自动完成以上操作，将 u-boot 镜像烧写到 eMMC 的Boot Area Partition 分区。

  • 按照如下CCT烧写连接图连接好开发板：

RISC-V ICE EVB 开发板 linux环境下烧写更新开发板镜像


  • 查看系统环境和串口
    通过 thead-tools 烧写 u-boot 时需要使用开发板的 CCT 烧写串口，通过命令thead cct uart 命令看到电脑上安装的串口列表，并确认电脑上串口与开发板串的对应关系：
root@linux > thead cct uart
uart device list:
   /dev/ttyUSB0 - USB-Serial Controller

如果出现上面状态，说明 thead 工具安装正常，串口设备连接正常。


  • 查找开发板存储器列表
    通过命令：thead cct -u /dev/ttyUSB0 list 可以查看开发板支持的烧写存储器列表，如下：
root@linux > thead cct -u /dev/ttyUSB0 list
Wait .....................
CCT Version: 2
memory device list:
  dev = ram0   , size =  256.0KB
  dev = emmc0  , size =    2.0MB
  dev = emmc1  , size =    2.0MB
  dev = emmc2  , size =    3.7GB

注意： 使用该命令时，先确定串口的连接是否正确，运行命令前先关闭开发板电源后再运行该命令，等到出现Wait .......... 信息后再开启开发板电源。


如果未出现上述打印信息，先确认连线和开发板电源状态，同时电脑是接有多个串口，请更新另一个串口再次尝试。


  • 烧写 u-boot
    通过命令：thead cct -u /dev/ttyUSB0 download -f u-boot-with-spl.bin -d emmc0 将 u-boot 镜像烧写到 eMMC 的 Boot Area Partition 分区，烧写过程信息如下：
CCT Version: 2
Send file 'u-boot-with-spl.bin' to 21:0 ...
Writing at 0x00009800... (3%)

待打印 File u-boot-with-spl.bin download success. 后烧写成功。


启动登录 Linux 系统

完成 Linux 镜像烧写后，重新启动 ICE EVB 开发板，开发板 Console 串口显示如下：

[  OK  ] Started Serial Getty on hvc0.
[  OK  ] Started Serial Getty on ttyS0.
[  OK  ] Reached target Login Prompts.
[  OK  ] Started System Logging Service.
[  OK  ] Finished Remove Stale Onli…ext4 Metadata Check Snapshots.
[  OK  ] Reached target Multi-User System.
[  OK  ] Reached target Graphical Interface.
         Starting Update UTMP about System Runlevel Changes...
[  OK  ] Finished Update UTMP about System Runlevel Changes.
Debian GNU/Linux bullseye/sid thead-910 ttyS0
thead-910 login: [   94.362252] random: crng init done
[   94.365674] random: 6 urandom warning(s) missed due to ratelimiting
thead-910 login:


登录用户名 root，初始无密码，开发者可根据需要更改密码。

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