版本：2.9.0

BSP 开发指南

简介

本文主要介绍了 BSP 编译、系统启动和烧录流程。通过该文档，用户可以不依赖 Buildroot 构建，自定义 U-Boot、OpenSBI、Kernel，快速输出 Bootloader 和 Bootfs，构建新的 Linux 系统。

启动流程及镜像介绍

启动流程遵循 RISC-V 官方规范。

<-------------( M-mode )----------><----------( S-mode )------->
+------------+   +--------------+    +----------+   +----------+
| U-Boot SPL |-->| SBI firmware |--->|  U-Boot  |-->|    OS    |
+------------+   +--------------+    +----------+   +----------+

以 A210 芯片为例，完整的启动流程和对应的镜像和资源如下图所示。

SDK 提供镜像中存储分区布局与镜像文件分配说明如下图所示。

emmc_boot-loader.img 包含的固件可启动 U-Boot。
U-Boot 继续从 emmc-boot_a.img 中加载 Kernel，进入系统。

分区和镜像

编译

编译操作

执行以下命令，生成镜像。编译完成后镜像输出至 build_bsp/Release 目录下，镜像资源内容与预编译镜像相同，具体资源介绍请参考快速上手。

# 获取编译脚本
wget http://developer.zhcomputing.com/downloads/release/zhihesdk/v2.9.0/build.sh -O build.sh && chmod +x ./build.sh

# 下载Builldroot相关资源
./build.sh -s buildroot

# 下载发布的镜像，使用里面已经构建好的rootfs来测试重新编译的BSP
./build.sh -s buildroot-image

# 重新编译BSP，生成启动和烧写镜像
./build.sh -b bsp a210

说明：

关于基础开发环境的搭建，请参考快速上手。

执行build.sh -s 脚本后下载资源列表如下：

资源说明
images 发布的预编译镜像目录
zhihesdk SDK 扩展的驱动和库目录
kernel/opensib/u-boot 源代码
buildroot 并不编译，但其中的分区表将被使用

资源	说明
images	发布的预编译镜像目录
zhihesdk	SDK 扩展的驱动和库目录
kernel/opensib/u-boot	源代码
buildroot	并不编译，但其中的分区表将被使用

build_bsp 函数介绍

执行./build.sh -b bsp a210 命令后会调用 build.sh 中 build_bsp 函数。

build_bsp() {
    if [ -z "$1" ];then
        echo "${TIP_BR_DEFCONFIG_LIST}"
        return 0
    fi

    # 编译环境变量配置
    export CROSS_COMPILE=riscv64-unknown-linux-gnu-
    export ARCH=riscv
    export PLATFORM=generic

    SOC_NAME=$1

    # 资源准备
    # ZHIHESDK_TGZ：包含二级制发布的引导固件和非Kernel编译的驱动
    # BR2IMAGE_TGZ：预编译的bootroot镜像，提供rootfs用于系统启动的测试
    if [ "${SOC_NAME}" = "a210" ]; then
        ZHIHESDK_TGZ=zhihesdk-local-a210_evb.tar.gz
        BR2IMAGE_TGZ=br2image-${VERSION_NAME}-a210_evb.tar.gz
        UBOOT_DEFCONFIG=a210_evb_defconfig
        KERNEL_DEFCONFIG=a210_evb_defconfig
        GPT_TYPE=gpt32g
    elif [ "${SOC_NAME}" = "a200" ]; then
        ZHIHESDK_TGZ=zhihesdk-local-a200_evb.tar.gz
        BR2IMAGE_TGZ=br2image-${VERSION_NAME}-a200_evb.tar.gz
        UBOOT_DEFCONFIG=a200_evb_defconfig
        KERNEL_DEFCONFIG=th1520_defconfig
        GPT_TYPE=gpt32g
    fi

    echo ">>> 1. Cleanup Release"
    rm -fr build_bsp/Release
    mkdir -p build_bsp/Release
    echo "    Done"

    # 解压zhihesdk，主要使用boot目录中的二进制固件
    echo ">>> 2. Prepare zhihesdk: ${ZHIHESDK_TGZ}"
    if hash_fail zhihesdk/${ZHIHESDK_TGZ} build_bsp/.zhihesdk.hash; then
        rm -fr build_bsp/zhihesdk/
        mkdir -p build_bsp/zhihesdk/
        tar -xf zhihesdk/${ZHIHESDK_TGZ} -C build_bsp/zhihesdk
        echo "    Done"
    else
        echo "    Hash OK"
    fi

    # 解压预编译镜像，主要使用emmc-system_a.img文件
    echo ">>> 3. Prepare test rootfs: ${BR2IMAGE_TGZ}"
    if hash_fail images/${BR2IMAGE_TGZ} build_bsp/.br2image.hash; then
        rm -fr build_bsp/diskimage
        tar -xf images/${BR2IMAGE_TGZ} -C build_bsp/
        echo "    Done"
    else
        echo "    Hash OK"
    fi

    # 编译U-Boot
    echo ">>> 4. Build U-Boot: ${UBOOT_DEFCONFIG}"
    if [ -z "$2" ] || [ "$2" = "u-boot" ] || [ ! -e u-boot/u-boot.img ]; then
        make -C u-boot ${UBOOT_DEFCONFIG}
        make -C u-boot -j
        make -C u-boot u-boot.img
        make -C u-boot envtools
        echo "    Done"
    else
        echo "    Ignore"
    fi

    # 编译OpenSBI
    echo ">>> 5. Build OpenSBI"
    if [ -z "$2" ] || [ "$2" = "opensbi" ] || [ ! -e opensbi/build/platform/generic/firmware/fw_dynamic.bin ]; then
        make -C opensbi -j
        echo "    Done"
    else
        echo "    Ignore"
    fi

    # 编译Kernel
    echo ">>> 6. Build Linux Kernel: ${KERNEL_DEFCONFIG}"
    if [ -z "$2" ] || [ "$2" = "kernel" ] || [ ! -e kernel/arch/riscv/boot/Image ]; then
        make -C kernel ${KERNEL_DEFCONFIG}
        LOCALVERSION= make -C kernel -j
        echo "    Done"
    else
        echo "    Ignore"
    fi

    # 生成分区表
    # Generate GPT(emmc-gpt_primary.img)
    echo ">>> 7. Create GPT (emmc-gpt_primary.img)"
    rm -fr build_bsp/gpt
    mkdir -p build_bsp/gpt
    cp buildroot/board/zhihe/common/images/${GPT_TYPE}/* build_bsp/gpt/
    gen_gpt_image build_bsp/gpt
    cp build_bsp/gpt/gpt.img build_bsp/Release/emmc-gpt_primary.img
    cp build_bsp/gpt/output.yml build_bsp/Release/
    cp u-boot/board/zhihe/common/script/fastboot_images.* build_bsp/Release/
    echo "    Done"

    # 生成U-Boot环境变量镜像
    # Generate emmc-uboot_env.img
    echo ">>> 8. Create U-Boot ENV (emmc-uboot_env.img)"
    UBOOT_ENV_SIZE=$(grep CONFIG_ENV_SIZE u-boot/.config | cut -d'=' -f2)
    u-boot/tools/mkenvimage -s ${UBOOT_ENV_SIZE} -o build_bsp/Release/emmc-uboot_env.img u-boot/u-boot-initial-env
    echo "    Done"

    # 生成ITB包，SPL解析ITB并把所有内容加载到DDR中
    # Generate fit_target/riscv-boot.itb
    echo ">>> 9. Create Fit image (riscv-boot.itb)"
    gen_fit_image ${SOC_NAME}

    # 把引导固件、SPL、ITB打包为一个镜像文件
    # Generate loader image(emmc_boot-loader.img & fastboot image)
    echo ">>> 10. Create Loader image(emmc_boot-loader.img)"
    gen_loader_image ${SOC_NAME}
    cp build_bsp/loader_target/btz-with-uboot-rvbl.bin build_bsp/Release/emmc_boot-loader.img
    cp build_bsp/loader_target/spl-with-fit-rvbl.bin build_bsp/Release/
    cp build_bsp/zhihesdk/rootfs/boot/bootzero-rvbl.bin build_bsp/Release 2>/dev/null || true
    echo "    Done"

    # 生成Bootfs，包含Image，dtb，initramfs
    # Generate boofs image(emmc-boot_a.img)
    echo ">>> 11. Create BootFS (emmc-boot_a.img)"
    gen_bootfs_image
    echo "    Done"

    # 复制预编译镜像中的rootfs
    # app_a和data为空镜像，主要用于格式化分区
    # Prepare Sample rootfs
    echo ">>> 12. Prepare Sample rootfs"
    cp build_bsp/diskimage/emmc-app_a.img build_bsp/Release
    cp build_bsp/diskimage/emmc-system_a.img build_bsp/Release
    cp build_bsp/diskimage/emmc-data.img build_bsp/Release
    echo "    Done"
}

烧录

烧录分为两个阶段。具体流程如下图所示。

由 Bootrom 实现，通过 Fastboot 命令加载并运行 U-Boot。
由 U-Boot 实现，利用 U-Boot 启动后提供的 Fastboot 功能，完成后续镜像烧录。

烧写流程

以 Linux 烧录脚本为例介绍，该脚本与 Windows 的批处理脚本流程一致。

#!/bin/sh
FAIL="###### Images flashing failed ######"
if [ -n "$1" ]; then
    device="-s $1"
fi
# 阶段判断，若是bootrom阶段，需要加载uboot
if fastboot ${device} getvar product 2>&1 | grep -q "product: a2"; then
    echo "###### Start flash images ######"
else
    echo "###### Start the flashing tool"
    # A200没有bootzero阶段
    if [ -e bootzero-rvbl.bin ]; then
        fastboot ${device} flash ram bootzero-rvbl.bin || { echo $FAIL; exit 1; }
        fastboot ${device} reboot
        fastboot ${device} flash ram spl-with-fit-rvbl.bin || { echo $FAIL; exit 1; }
        fastboot ${device} reboot
    else
        fastboot ${device} flash ram spl-with-fit-rvbl.bin || { echo $FAIL; exit 1; }
        fastboot ${device} reboot
    fi
    echo "###### Wait for the flashing tool to be ready"
    sleep 5
fi
# 以下是逐个烧写eMMC每个分区的镜像
echo "###### Flash gpt"
fastboot ${device} flash gpt emmc-gpt_primary.img || { echo $FAIL; exit 1; }
echo "###### Flash loader"
fastboot ${device} flash mmc0boot0 emmc_boot-loader.img || { echo $FAIL; exit 1; }
echo "###### Flash partition uboot_env"
fastboot ${device} flash uboot_env emmc-uboot_env.img || { echo $FAIL; exit 1; }
echo "###### Flash partition boot"
fastboot ${device} flash boot emmc-boot_a.img || { echo $FAIL; exit 1; }
echo "###### Flash partition system"
fastboot ${device} flash system emmc-system_a.img || { echo $FAIL; exit 1; }
echo "###### Flash partition app"
fastboot ${device} flash app emmc-app_a.img || { echo $FAIL; exit 1; }
echo "###### Flash partition data"
fastboot ${device} flash data emmc-data.img || { echo $FAIL; exit 1; }
echo "###### Images flashed success ######"

启动 Kernel

U-Boot 启动 Kernel

加载过程代码在 u-boot/include/configs/a210-evb.h 中。ext4load 命令从 Bootfs 中加载 dtb、kernel、initrd 固件到DDR，调用 booti 启动 Kernel。

#ifdef CONFIG_RISCV_SMODE
#define BOOT_FIT \
    "loadfdt=ext4load    ${boot_device} ${dtb_addr}     ${fdt_file}\0" \
    "loadkernel=ext4load ${boot_device} ${kernel_addr}  ${kernel_file}\0" \
    "loadinitrd=ext4load ${boot_device} ${initrd_addr}  ${initrd_file}; setenv initrd_size $filesize\0" \
    "load_image=run loadkernel; run loadinitrd\0" \
    "bootcmd=run select_slot; run load_image; bootaon; bootslave; run set_bargs_pre; setenv bootargs ${barg_pre}; booti $kernel_addr $initrd_addr:$initrd_size $dtb_addr;\0" \
    "altbootcmd=run rollback; run rollback_finish; reset;\0"
#else
#define BOOT_FIT
#endif

SDK 使用的 Rootfs 采用 Overlay 方式，需要加载 initrd。如果直接使用 ext4，可以修改 booti 参数跳过 initrd。

booti $kernel_addr - $dtb_addr;

加载设备树(DTB 文件)

RISC-V 的启动流程需要加载 OpenSBI，而 OpenSBI 需要对所有的 CPU 核进行初始化，所以 SDK 采用了把 CPU 的初始化定义在 Kernel 的 DTB 文件中。这样 CPU 完全可以有 Kernel 来配置，但也引入了一些特殊处理，需要注意。

启动镜像中的 ITB 包（FIT 包）中的 DTB 文件是 Kernel 输出的。
为了解决 Bootfs 单独更新，可能导致 DTB 和 Kenel 不匹配问题，FIT 包加载后，会再次从 Bootfs 加载 DTB 文件。

设备树加载

切换设备树

如果 Kernel 中编译了多个设备树文件，需要临时修改测试可进入 uboot，修改环境变量。

env set dtb_file a210-dev.dtb
env save
reset  # 由于覆盖加载在SPL阶段，必须重启生效

简介​

启动流程及镜像介绍​

编译​

编译操作​

build_bsp 函数介绍​

烧录​

启动 Kernel​

U-Boot 启动 Kernel​

加载设备树(DTB 文件)​

切换设备树​

简介