ZYNQ QSPI flash分区设置&启动配置

一款基于zynq架构的产品，只有qspi flash，并没有其他的存储设备，

现在的要求固化某个应用程序app，设置开机启动.

点击查看图片来源

但是根据厂家提供的sdk，编译出的镜像重启后，文件系统的内容都会还原，

之前的方案是每次都要把程序放到buildroot下，

然后重新编译，将rootfs、内核镜像、设备树打包到image.ub.bin中，

然后用jtag重新烧录到flash中。

这很不合理，所以要我们需要对flash进行分区，

然后将需要固化的程序通过flashcp烧写到flash中，然后在用dd命令导出该文件。

该操作依赖linux的MTD子系统。

MTD（Memory Technology Device)是内存技术设备，它为原始闪存设备（例如NAND，OneNAND，NOR 等）提供了一个抽象层。

这些不同类型的Flash都可以使用相同的API。

通常内核都默认支持MTD驱动。MTD字符设备-通常称为**/dev/mtd0，/dev/mtd1**等。

这些字符设备提供对原始闪存的I/O访问。

它们支持许多ioctl调用，用于擦除擦除块，将其标记为不良或检查擦除块是否不良，获取有关MTD设备的信息等。

sysfs接口，它提供有关系统中每个MTD设备的完整信息。 此接口易于扩展，并且鼓励开发人员尽可能使用sysfs接口，而不是较旧的ioctl或/proc/mtd接口。

mtd子系统的sysfs接口已在内核中进行了说明，当前可在Documentation/ABI/ testing/sysfs-class-mtd中找到。

/proc/mtd proc文件系统文件提供常规的MTD信息。 这是旧版界面，而sysfs界面提供了更多信息。

MTD子系统支持带有软件和硬件ECC的 raw NAND闪存，OneNAND闪存，CFI（通用闪存接口）NOR闪存以及其他类型的闪存。

进入uboot

fmsh>sfprobe0
SF:Detectedn25q256withpagesize256Bytes,erasesize4KiB,total32MiB
该命令式查看设备信息。

可以看到qspi flash容量为32MB，即0x1E84800

一口君使用的平台需要固化2个文件：cfg(存储配置信息)、app(可执行程序)

加上必须烧录的boot.bin、image.ub.bin，一共有4个文件，

所以我们需要配置4个分区。

其中boot.bin包含了fpga的ip核和启动必要的文件信息，地址固定为0

image.ub.bin的地址通常厂家也会给出默认地址，

进入uboot打印环境信息：

fmsh>printenv

fit_size=0x153f000
flash_off=0x500000
load_addr=0x2000000
qspiboot=echoCopyingFITfromSPIflashtoRAM...
&&sfprobe&&sfread${load_addr}${flash_off}${fit_size}&&bootm${load_addr}
echoCopyingFITfromSPIflashtoRAM...：
打印提示信息
sfprobe：
查看设备硬件信息
sfread${load_addr}${flash_off}${fit_size}，
从flash地址flash_off开始读取fit_size个字节到ram地址load_addr
bootm${load_addr}：
启动内核
可以看到flash地址是flash_off：0x500000

那现在我们就可以给这4个文件设置分区信息了

镜像 文件实际大小(hex) 起始地址 offset 块数
boot.bin 3D0900 0x00000 0x500000 61-80
image.ub.bin D59F80 0x500000 0x1100000 214-272
cfg.bin 200 0x1600000 0x10000 1
app.bin 7800 0x1610000 0x30000 3
flash分区设备树说明如下：

Documentation\devicetree\bindings\mtd\partition.txt
FixedPartitions
================

Partitionscanberepresentedbysub-nodesofaflashdevice.Thiscanbeused
onplatformswhichhavestrongconventionsaboutwhichportionsofaflashare
usedforwhatpurposes,butwhichdon'tuseanon-flashpartitiontablesuch
asRedBoot.

Thepartitiontableshouldbeasubnodeoftheflashnodeandshouldbenamed
'partitions'.Thisnodeshouldhavethefollowingproperty:
-compatible:(required)mustbe"fixed-partitions"
Partitionsarethendefinedinsubnodesofthepartitionsnode.

Forbackwardscompatibilitypartitionsasdirectsubnodesoftheflashdeviceare
supported.Thisuseisdiscouraged.
NOTE:alsoforbackwardscompatibility,directsubnodesthathaveacompatible
stringarenotconsideredpartitions,astheymaybeusedforotherbindings.

#address-cells&#size-cellsmustbothbepresentinthepartitionssubnodeofthe
flashdevice.Therearetwovalidvaluesforboth:
<1>:forpartitionsthatrequireasingle32-bitcelltorepresenttheir
size/address(akathevalueisbelow4GiB)
<2>:forpartitionsthatrequiretwo32-bitcellstorepresenttheir
size/address(akathevalueis4GiBorgreater).

Requiredproperties:
-reg:Thepartition'soffsetandsizewithintheflash

Optionalproperties:
-label:Thelabel/nameforthispartition.Ifomitted,thelabelistaken
fromthenodename(excludingtheunitaddress).
-read-only:Thisparameter,ifpresent,isahinttoLinuxthatthis
partitionshouldonlybemountedread-only.Thisisusuallyusedforflash
partitionscontainingearly-bootfirmwareimagesordatawhichshouldnotbe
clobbered.
-lock:Donotunlockthepartitionatinitializationtime(notsupportedon
alldevices)
我们只需要关注分区的子节点说明即可：

reg

描述某个flash分区的offset和size

label(可选)

分区名字

read-only(可选)

该分区只读

根据前面所有分析内容，最终我们修改设备信息如下：

&qspi0{
status="okay";
flash0:s25fl256s@0{
compatible="spi-flash","spansion,s25fl256s1","jedec,spi-nor";
reg=<0>;/*chipselect*/
spi-max-frequency=<50000000>;
m25p,fast-read;
page-size=<256>;
block-size=<16>;/*2^16,64KB*/
cdns,read-delay=<2>;
cdns,tshsl-ns=<0>;
cdns,tsd2d-ns=<0>;
cdns,tchsh-ns=<0>;
cdns,tslch-ns=<0>;

#address-cells=<1>;
#size-cells=<1>;
partition@boot{
label="boot";
reg=<0x00000000x500000>;
};
partition@uimage.ub{
label="uimage.ub";
reg=<0x5000000x1100000>;
};
partition@prm{
label="cfg";
reg=<0x16000000x10000>;
};
partition@kk_ap{
label="app";
reg=<0x16100000x30000>;
};
};
};
重新编译rootfs打包后重新启动即可。

#cat/proc/mtd
dev:sizeerasesizename
mtd0:0050000000010000"boot"
mtd1:0110000000010000"uimage.ub"
mtd2:0001000000010000"cfg"
mtd3:0003000000010000"app"
#ls/dev/mtd*-l
crw-------1rootroot90,0Jan100:00/dev/mtd0
crw-------1rootroot90,1Jan100:00/dev/mtd0ro
crw-------1rootroot90,2Jan100:00/dev/mtd1
crw-------1rootroot90,3Jan100:00/dev/mtd1ro
crw-------1rootroot90,4Jan100:00/dev/mtd2
crw-------1rootroot90,5Jan100:00/dev/mtd2ro
crw-------1rootroot90,6Jan100:00/dev/mtd3
crw-------1rootroot90,7Jan100:00/dev/mtd3ro
brw-------1rootroot31,0Jan100:00/dev/mtdblock0
brw-------1rootroot31,1Jan100:00/dev/mtdblock1
brw-------1rootroot31,2Jan100:00/dev/mtdblock2
brw-------1rootroot31,3Jan100:00/dev/mtdblock3
/dev/mtd0，/dev/mtd0ro,/dev/mtdblock0代表的是同一个MTD分区，但是**/dev/mtd0，/dev/mtd0ro都是字符设备，其中/dev/mtd0ro是只读字符设备，/dev/mtdblock0是块设备。常见的mtd-utils，nand_write等工具只能操作/dev/mtdX**字符设备，因为只有字符设备才支持ioctl操作。

查看 MTD 分区

cat/proc/mtd
擦除 MTD 分区

flash_eraseall/dev/mtdX
擦除/dev/mtd0分区的第1块数据。

flash_erase/dev/mtd00x01
写 MTD 分区 NOR Flash

flashcp/tmp/mtd.bin/dev/mtdX
写 MTD 分区 NAND Flash

nandwrite/tmp/image.bin/dev/mtdX
读 MTD 分区

ddif=/dev/mtdXof=/tmp/mtd.bin
首先需要下载文件导开发板，可以用sd卡、网口（tftp）、串口(rz命令)，根据自己的开发板资源。

执行下面命令烧录：

flash_erase/dev/mtd20x01
flashcpcfg.bin/dev/mtd2
导出分区文件

ddif=/dev/mtd2of=/mnt/cfg.bin
flash_erase/dev/mtd30x03
flashcpapp/dev/mtd3
导出分区文件

ddif=/dev/mtd3of=/mnt/app.bin
注意导出的文件除了我们烧录的文件之外，

尾部还有多余FF，所以还需要去掉这些多余的部分，

所以我们必须要还原文件。

如下图所示：

【文件必须以二进制形式打开才能看到，彭老师用的Hex Editor Neo】

下载地址：

https://hhdsoftware.com/free-hex-editor
还原文件有很多方法，一口君自己写了个小程序，

原理：

逐字节读取文件，然后判断是否是0xFF，连续读取到16个0xff（防止文件中也由多个0XFF出现）,

则认为读到了有效文件尾部，记录有效文件长度，然后根据该长度，复制成最终文件，该文件就是我们所需要的最终文件。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/stat.h>
#include<sys/types.h>

intmain(intargc,char**argv)
{
intfd_p;
intfdw_p;
unsignedcharc;
intcount=0;
intpos=0;
inti;

if(argc!=3)
{
printf("argumenterror\n");
for(inti=0;i<argc;i++)
{
printf("argv[%d]=%s\n",i,argv[i]);
}
}

fd_p=open(argv[1],O_RDWR);
if(fd_p<0){
printf("openfile%sfailed\n",argv[1]);
return-1;
}

fdw_p=open(argv[2],O_RDWR|O_CREAT);
if(fdw_p<0){
printf("openfile%sfailed\n",argv[2]);
return-1;
}

while(1){
read(fd_p,&c,1);
if(c==0xff){
count++;
if(count>=16){
break;
}
}
else{
count=0;
}
pos++;
}

lseek(fd_p,SEEK_SET,0);
for(i=0;i<pos-15;i++){
read(fd_p,&c,1);
write(fdw_p,&c,1);
}
return0;
}

可见写入到分区的文件和我们从分区读取后再还原的文件时一致的。

重启后，再验证


从MD5校验码可知，可执行程序还原正确。

要想开机后自动还原该文件，并启动程序app，步骤如下：

将exportimg拷贝文件系统**/mnt**下，（目录有执行权限即可）
设置开机子启动脚本
sdk/buildroot-xxxxxx/output/target/etc/init.d/rcS
文件尾部添加:

ddif=/dev/mtd2of=/mnt/cfg.bin
ddif=/dev/mtd3of=/mnt/app.bin

touch/mnt/app
touch/mnt/cfg

chmod777/mnt/app
chmod777/mnt/cfg

/mnt/exportimg/mnt/app.bin/mnt/app
/mnt/exportimg/mnt/cfg.bin/mnt/cfg

rm/mnt/cfg.bin
rm/mnt/app.bin

/mnt/app&
本例在复旦微fmsh平台测试通过。zynq平台应该也没问题。



一口Linux
关注，回复【1024】海量Linux资料赠送