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Copyright (C) 2021 凌云物网智科实验室·郭工
Author: GuoWenxue <guowenxue@gmail.com QQ: 281143292
IGKBoard (IoT Gateway Kit Board) 开发板 是 凌云物网智科实验室 推出的一款ARM Linux物联网网关开发板。此开发板基于 NXP i.MX6ULL 系列 Cortex-A7 高性能处理器设计，适用于快速开发一系列具有创新性的产品如物联网网关、人机界面工业 4.0 扫描仪、车载终端以及便携式医疗设备。
对于CPU未使用完的多余的管脚，通过40P引脚扩展接引出。需要注意的是，扩展 IO 第 21 脚 LCD_DATA23 不可外接上拉电阻，否则会影响系统启动。这40P引脚定义如下：
J3跳线帽子用来选择启动方式，下图描述了开发板具体启动模式。注意由于核心板上默认关闭了 WDG 功能，所以 WDG 功能无法使用跳线帽开启。
凌云实验室针对该开发板从制作交叉编译器开始，从零构建了Buildroot、Yocto、Debian等Linux系统，所有系统相关源码维护在凌云实验室的官方git服务器上，接下来我们将讲解如何使用git仓库上的源码搭建交叉编译环境、编译制作系统镜像文件。
该项目测试开发环境为Ubuntu-20.04， 首先在Linux服务器上使用 git 命令克隆下载该项目源码，如果没有 git 命令，则首先安装 git 命令并配置 git 的账号信息。
guowenxue@ubuntu20:~$ sudo apt install git
guowenxue@ubuntu20:~$ git config --global user.name guowenxue
guowenxue@ubuntu20:~$ git config --global user.email "guowenxue@gmail.com"
使用 git 命令克隆下载该项目源码：
guowenxue@ubuntu20:~$ mkdir -p ~/workspace
guowenxue@ubuntu20:~$ cd ~/workspace
guowenxue@ubuntu20:~/workspace$ git clone git://weike-iot.com/imx6ull.git
Cloning into 'imx6ull'...
remote: Counting objects: 330, done
remote: Finding sources: 100% (330/330)
remote: Getting sizes: 100% (179/179)
remote: Total 330 (delta 98), reused 330 (delta 98)
Receiving objects: 100% (330/330), 110.55 KiB | 884.00 KiB/s, done.
Resolving deltas: 100% (98/98), done.
下面是该项目当前源码目录结构的介绍：
guowenxue@ubuntu20:~$ cd ~/workspace/imx6ull/
guowenxue@ubuntu20:~/workspace/imx6ull$ tree -L 2
.
├── README.md 本项目介绍文档
├── 3rdparty 第三方开源库的交叉编译脚本
│ ├── evtest 输入设备驱动测试工具程序
│ └── QT5 知名的图形化界面开发库
├── bsp Linux板级支持包源码目录
│ ├── build.sh BSP目录总的编译脚本，依次进入到子目录下编译
│ ├── bootloader U-boot编译目录及编译脚本
│ ├── images 制作系统镜像的脚本
│ ├── kernel Linux内核编译目录及编译脚本
│ ├── rootfs 根文件系统制作脚本
│ ├── tarball Linux内核等源码下载目录及脚本
│ └── uapi Linux内核驱动测试脚本
├── documents 文档目录
│ ├── datasheet 芯片datasheet
│ ├── documents 使用手册说明文档
│ ├── NXP NXP官方文档
│ └── schematic 开发板原理图
├── program 自己编写的一些应用程序
│ └── lvgl 另外一个跨平台、轻量级图形库
└── yocto Yocto项目支持目录
│ └── meta-igkboard Yocto移植的开发板Meta-layer
└── tools 本项目开发工具
├── buildroot buildroot交叉编译器一键制作脚本
└── setup_tools.sh 开发环境安装脚本
16 directories, 3 files
该项目源码路径 tools下有该项目的开发环境一键安装Shell脚本，以root权限执行该脚本将会自动下载并安装接下来开发过程中所依赖的系统命令工具，并解压缩安装交叉编译器到 /opt/buildroot/cortexA7 路径下。
guowenxue@ubuntu20:~$ cd ~/workspace/imx6ull/tools/
guowenxue@ubuntu20:~/workspace/imx6ull/tools$ ls
buildroot setup_tools.sh
guowenxue@ubuntu20:~/workspace/imx6ull/tools$ sudo ./setup_tools.sh
+-----------------------------------------------------------------------
| /apps and /opt not writable, use chmod to give writable permissions
+-----------------------------------------------------------------------
+-----------------------------------------------------------------------
| start apt install system tools(commands)
+-----------------------------------------------------------------------
... ...
+-----------------------------------------------------------------------
| start apt install devlopment tools(commands)
+-----------------------------------------------------------------------
... ...
+-----------------------------------------------------------------------
| download buildroot-2021.02.7-cortexA7 now...
+-----------------------------------------------------------------------
... ...
+-----------------------------------------------------------------------
| install buildroot-2021.02.7-cortexA7 to /opt/buildroot/cortexA7 now...
+-----------------------------------------------------------------------
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=/opt/buildroot/cortexA7/bin/arm-linux-gcc.br_real
COLLECT_LTO_WRAPPER=/opt/buildroot/cortexA7/libexec/gcc/arm-buildroot-linux-gnueabihf/9.4.0/lto-wrapper
Target: arm-buildroot-linux-gnueabihf
Configured with: ./configure --prefix=/opt/buildroot/cortexA7 --sysconfdir=/opt/buildroot/cortexA7/etc --enable-static --target=arm-buildroot-linux-gnueabihf --with-sysroot=/opt/buildroot/cortexA7/arm-buildroot-linux-gnueabihf/sysroot --enable-__cxa_atexit --with-gnu-ld --disable-libssp --disable-multilib --disable-decimal-float --with-gmp=/opt/buildroot/cortexA7 --with-mpc=/opt/buildroot/cortexA7 --with-mpfr=/opt/buildroot/cortexA7 --with-pkgversion='Buildroot 2021.02.7' --with-bugurl=http://bugs.buildroot.net/ --without-zstd --disable-libquadmath --disable-libquadmath-support --enable-tls --enable-threads --without-isl --without-cloog --with-abi=aapcs-linux --with-cpu=cortex-a7 --with-fpu=neon-vfpv4 --with-float=hard --with-mode=arm --enable-languages=c,c++ --with-build-time-tools=/opt/buildroot/cortexA7/arm-buildroot-linux-gnueabihf/bin --enable-shared --disable-libgomp
Thread model: posix
gcc version 9.4.0 (Buildroot 2021.02.7)
+-----------------------------------------------------------------------
| Cross compiler: /opt/buildroot/cortexA7/bin/arm-linux-
+-----------------------------------------------------------------------
该项目源码路径 bsp/ 文件夹下存放有U-boot、Linux内核、根文件系统树等编译制作脚本，同时顶层还有一个build.sh 的Shell脚本。该脚本用来一键编译所选择的目标源码，并将编译产生的烧录文件放到新生成的 images路径下。
guowenxue@ubuntu20:~$ cd ~/workspace/imx6ull/bsp/
guowenxue@ubuntu20:~/workspace/imx6ull/bsp$ tree -L 2
.
├── build.sh 总的编译脚本
├── bootloader
│ ├── build.sh u-boot编译脚本
│ └── patch u-boot修改补丁文件
├── kernel
│ ├── build.sh Linux内核编译脚本
│ └── patch Linux内核修改补丁文件
├── drivers
│ ├── build.sh Linux内核驱动编译脚本，WiFi模块驱动将会自动下载并编译
│ └── users 用户编写的驱动文件将会放到这里
├── images
│ ├── build.sh 烧录的系统镜像制作脚本
│ └── wintools Windows系统下系统镜像烧录工具和脚本
├── rootfs
│ ├── build.sh 根文件系统树制作脚本
│ └── extra_apps.json debian文件系统额外安装的应用程序配置文件
├── tarball
│ └── build.sh Linux内核、u-boot、根文件系统树等源码包自动下载脚本
└── uapi
└── test 驱动测试程序
下面是总的编译脚本的使用帮助信息：
guowenxue@ubuntu20:~/workspace/imx6ull/bsp$ ./build.sh
Usage:
./build.sh [-b] [-c] [-h] bsp/image
-b bsp/image: build BSP or system image
-c bsp/image: clean BSP or system image
-h : show this help message
WARNNING: build/clean image need run as sudo
Example: ./build.sh -b bsp && sudo ./build.sh -b image
在总的编译脚本里，变量 ROOTFS 用来指定要编译的Linux系统类型，当前支持 buildroot、yocto、bullseye (Debian11) 系统。
guowenxue@ubuntu20:~/workspace/imx6ull/bsp$ vim build.sh
... ...
# rootfs should be buildroot/yocto or bullseye for debian system
ROOTFS=buildroot
... ...
使用下面命令，一键下载、编译并制作系统烧录镜像文件，默认将编译 buildroot 系统镜像：
guowenxue@ubuntu20:~/workspace/imx6ull/bsp$ ./build.sh -b bsp && sudo ./build.sh -b image
... ...
+---------------------------------------------+
Stage 5: <4> Install u-boot image
+---------------------------------------------+
1006+0 records in
1006+0 records out
515072 bytes (515 kB, 503 KiB) copied, 0.00320756 s, 161 MB/s
+---------------------------------------------+
Stage 6: <5> Install linux kernel image
+---------------------------------------------+
+ cp /home/guowenxue/workspace/imx6ull/bsp/images/boot/zImage ./mnt
+ cp /home/guowenxue/workspace/imx6ull/bsp/images/boot/igkboard-emmc.dtb ./mnt
+ sync
+ set +x
+---------------------------------------------+
Stage 7: <6> Install root filesystem
+---------------------------------------------+
+---------------------------------------------+
Stage 8: bzip2 compress system image
+---------------------------------------------+
-- generate system image done --
Shell script exit now, do some clean work
guowenxue@ubuntu20:~/workspace/imx6ull/bsp$ cd images/
guowenxue@ubuntu20:~/workspace/imx6ull/bsp/images$ tree
.
├── boot
│ ├── igkboard-emmc.dtb Linux内核DTB文件
│ └── zImage Linux内核Image
├── build.sh
├── linuxsys_igkboard_buildroot.img.bz2 烧录的系统镜像bz2压缩文件，使用的文件系统不一样，系统镜像名也不一样。
├── u-boot-igkboard-emmc.imx U-boot EMMC启动镜像文件
└── wintools
├── uuu.exe Windows下UUU烧录工具
└── win_flash.bat Windows下的烧录批处理脚本
2 directories, 7 files
这里，我们需要将如下几个文件下载/拷贝到Windows主机下，**并将系统镜像文件解压缩出来**，接下来烧录系统镜像时会用到。
凌云实验室针对IGKBoard开发板移植了Yocto Hardknott (Yocto 3.3)系统，该源码也托管在上面的 git 服务器上，接下来将讲解如何编译该系统。关于Yocto系统的详细使用，大家可以参考NXP官方的用户手册文档，点此链接下载 。
如果想源码编译Yocto系统的话，则系统需要满足：
使用 git 命令克隆凌云实验室 IGKBoard 项目源码，如果之前已下载则可以跳过该步骤。
guowenxue@ubuntu20:~$ mkdir -p ~/workspace
guowenxue@ubuntu20:~$ cd ~/workspace
guowenxue@ubuntu20:~/workspace$ git clone git://weike-iot.com/imx6ull.git
Cloning into 'imx6ull'...
remote: Counting objects: 330, done
remote: Finding sources: 100% (330/330)
remote: Getting sizes: 100% (179/179)
remote: Total 330 (delta 98), reused 330 (delta 98)
Receiving objects: 100% (330/330), 110.55 KiB | 884.00 KiB/s, done.
Resolving deltas: 100% (98/98), done.
下载并安装 google 的 repo 命令:
guowenxue@ubuntu20:~$ curl https://storage.googleapis.com/git-repo-downloads/repo -o repo
guowenxue@ubuntu20:~$ chmod a+x repo
guowenxue@ubuntu20:~$ sudo mv repo /usr/bin/
接下来就可以使用 repo 命令下载 Yocto Hardknott 源码：
guowenxue@ubuntu20:~$ mkdir -p ~/workspace/imx-yocto-bsp/
guowenxue@ubuntu20:~$ cd ~/workspace/imx-yocto-bsp/
guowenxue@ubuntu20:~/workspace/imx-yocto-bsp$ repo init -u https://source.codeaurora.org/external/imx/imx-manifest -b imx-linux-hardknott -m imx-5.10.52-2.1.0.xml
guowenxue@ubuntu20:~/workspace/imx-yocto-bsp$ repo sync
guowenxue@ubuntu20:~/workspace/imx-yocto-bsp$ ls
imx-setup-release.sh README README-IMXBSP setup-environment sources
在前面的开发板项目源码中，有提供凌云实验室 IGKBoard 开发板的Yocto支持源码，这里首先将该源码拷贝到 Yocto 系统中。
guowenxue@ubuntu20:~/workspace/imx-yocto-bsp$ cp -rf ~/workspace/imx6ull/yocto/meta-igkboard/ sources/
接下来执行下面命令，初始化 IGKBoard 开发板的 Yocto 编译环境：
guowenxue@ubuntu20:~/workspace/imx-yocto-bsp$ MACHINE=igkboard source sources/meta-igkboard/tools/igkboard-setup.sh -b igkboard
Build directory is igkboard
/home/guowenxue/workspace/imx-yocto-bsp
Welcome LingYun IoT Gateway Kit Board Yocto BSP
The Yocto Project has extensive documentation about OE including a
reference manual which can be found at:
http://yoctoproject.org/documentation
You can now run 'bitbake <target>'
Common targets are:
linuxsys-image
core-image-minimal
imx-image-full
接下来使用下面命令，开始Yocto系统的源码编译，这个系统编译时间较长，如果编译的过程中出现错误，再重新开始编译即可。也可以使用 -k 选项先跳过编译出错的软件包。
guowenxue@ubuntu20:/workspace/imx-yocto-bsp/igkboard$ bitbake linuxsys-image
编译过程中下载的软件包存放在 ~/workspace/hardknott_packets/ 路径下:
guowenxue@ubuntu20:/workspace/imx-yocto-bsp/igkboard$ ls ~/workspace/hardknott_packets/
编译完成输出的系统镜像及文件系统存放在下面路径下：
guowenxue@ubuntu20:~/workspace/imx-yocto-bsp/igkboard$ ls ls tmp/deploy/images/igkboard/
linuxsys-image-igkboard-*.rootfs.tar.bz2 --Yocto根文件系统压缩包
linuxsys-image-igkboard-*.rootfs.wic.bz2 --Yocto烧录系统镜像文件
iMX6ULL支持eMMC、Nandflash、TF卡(SD卡)等多种启动方式，**IGKBoard开发板** 上板载了一颗Samsung公司的8GB eMMC芯片，此外它还带有一个TF卡槽，这样该开发板支持eMMC和SD卡两种启动方式。由下图可知，系统具体采用哪种方式启动由J3跳线帽子决定。
如下图所示，连接相关的硬件接口设置：
如下图所示，将J3的除WDG以外的跳线帽子全部断开，则进入eMMC启动模式，该模式下开发板上电后将从eMMC读取运行u-boot，进而加载并启动Linux系统。
在硬件设备准备好之后，我们还需要安装或准备好如下软件：
串口驱动下载安装好后，将 USB转串口调试器 接入 使用 Win+R 快捷键打开 运行 ， 然后输入 devmgmt.msc 命令打开 设备管理器 ， 接下来我们应该可以看到相应的串口设备文件。如下图所示：
接下来使用 SecureCRT 或其他串口调试软件，打开相应的USB转串口设备，并监听串口：
如前面 自构建系统编译 相关章节所述，将前面源码编译输出的相关文件 拷贝/下载 到Windows系统下，并将系统镜像文件 解压缩出来。这里以 buildroot 系统镜像 linuxsys_igkboard_buildroot.img 文件为例，详细讲解 emmc 系统 的烧录过程，其它的系统镜像同样也可以使用同样的方式来烧录。
IGKBoard-iMX6ULL 开发板 当前支持 Buildroot、Yocto、Debian Bullseye 等不同的文件系统，编译的时候使用的文件系统不一样，生成的系统镜像也不一样。如果系统镜像不一样，可以修改 win_flash.bat 批处理脚本中的 ROOTFS 变量值:
REM This bat script used to flash u-boot or linux system image to EMMC
REM uuu.exe official address: https://github.com/NXPmicro/mfgtools
REM LingYun download address: http://weike-iot.com:2211/imx6ull/tools
REM Goes into fastboot mode command: fastboot 0
REM Erase u-boot command in u-boot : mmc dev 1 1 && mmc erase 0 40000
@echo off
set BOARD=igkboard
set ROOTFS=buildroot
set IMAGE_UBOOT=u-boot-%BOARD%-emmc.imx
set IMAGE_SYS=linuxsys_%BOARD%_%ROOTFS%.img
echo "Image Download Choices:"
echo 1: Download bootloader [ %IMAGE_UBOOT% ]
echo 2: Download System Image [ %IMAGE_SYS% ]
set /p choice= Please Input Your Choice:
if %choice% == 1 uuu -b emmc %IMAGE_UBOOT%
if %choice% == 2 uuu -b emmc_all %IMAGE_UBOOT% %IMAGE_SYS%
要想重新烧录开发板，则需要让开发板首先进入到烧录模式，然后通过 USB TypeC接口烧录。不同情况下进入烧录模式不一样：
在u-boot调试模式下，输入下面命令将进入到开发板的烧录模式：
上述准备工作都准备好之后，直接双击运行***win_flash.bat*** 批处理脚本将会进入系统烧录。接下来会出现一个选项：
烧录成功之后，批处理将会自动退出，调试串口上也将会提示相关信息。此后可以给开发板重新上电，设备将正常启动。
系统重新上电后，串口调试终端上将会输出U-boot的启动信息，3秒内按任意键将会进入到 U-boot 调试模式，否则将会自动启动系统。
Linux系统启动后，我们可以使用用户名 root ，默认密码 12345 登录系统。
如下图所示，将 5/6、7/8、9/10、11/12 、13/14(看门狗跳线) 5个跳线全部短接，则进入外置TF卡启动模式，该模式下开发板上电后将从TF卡读取运行u-boot，进而加载并启动Linux系统。
在硬件设备准备好之后，我们还需要安装或准备好如下软件：
如前面 Yocto系统编译 相关章节所述，将前面源码编译输出的相关文件 拷贝/下载 到Windows系统下，并将系统镜像文件 解压缩出来。这里我们以 Yocto 系统编译出来的镜像 为例，详细讲解 TF卡的系统烧录过程 ，其它的镜像也都可以使用同样的方式来烧录。
在Windows系统下，我们可以使用 USB接口的TF读卡器 配合 win32diskimager软件 来烧录前面编译制作好的系统镜像。
运行 Win32DiskImager 系统镜像烧录程序，选中相应的系统镜像文件和TF卡对应的分区，然后点击 写入 开始烧写系统镜像。
TF卡上系统烧录成功之后，将TF卡插入到 IGKBoard 开发板上的TF卡槽上，设置好开发板的跳线帽子，设置从TF卡启动。开发板上电后，串口调试终端上将会输出U-boot的启动信息，3秒内按任意键将会进入到 U-boot 调试模式，否则将会自动启动Linux系统。Linux系统启动后，我们可以使用用户名 root ，默认密码 12345 登录系统。
