iMX8MQ MCUXpresso SDK開(kāi)發(fā)詳解
iMX8MQ
2020-12-15 19:10:00
iMX8MQ
飛凌iMX8MQ 平臺(tái)內(nèi)部有一個(gè)Cortex M4內(nèi)核，支持使用MCUXpresso SDK進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
MCUXpresso SDK是微控制器軟件支持的集合，它包含外圍驅(qū)動(dòng)程序，RPMSG多核通信，以及FreeRTOS支持。可以查看SDK API文檔了解它實(shí)現(xiàn)的函數(shù)和結(jié)構(gòu)體。
OKMX8MQ平臺(tái)可以使用以下工具鏈進(jìn)行SDK開(kāi)發(fā)：
Linux環(huán)境： Makefiles support with GCC revision v7-2017-q4-major from Arm Embedded
Windows環(huán)境：IAR Embedded Workbench for ARM version 8.30.2
一、使用ARM GCC工具編譯應(yīng)用程序
在Linux環(huán)境下，MCUXpresso SDK使用GCC工具進(jìn)行編譯，下面以hello_world demo為例說(shuō)明編譯的過(guò)程。
首先需要搭建Linux編譯環(huán)境：
1、安裝cmake
$ sudo apt-get install cmake
$ cmake --version
cmake 的版本要大于 3.0.x 才行。如果您的的版本小于3.0，可以參考下列步驟進(jìn)行更新。
$ cd /tmp
$ wget https://cmake.org/files/v3.11/cmake-3.11.0-rc4-Linux-x86_64.tar.gz
$ tar zxvf cmake-3.11.0-rc4-Linux-x86_64.tar.gz
$ sudo mv cmake-3.11.0-rc4-Linux-x86_64 /opt/cmake-3.11
$ sudo ln -sf /opt/cmake-3.11/bin/* /usr/bin/
$ cmake --version
2、安裝GCC編譯器
將用戶資料工具目錄的 gcc-arm-none-eabi-7-2017-q4-major-linux.tar.bz2 拷貝到虛擬機(jī)/tmp 目錄。
$ cd /tmp
$ sudo tar xvf gcc-arm-none-eabi-7-2017-q4-major-linux.tar.bz2 -C /opt
3、設(shè)置環(huán)境變量
$ export ARMGCC_DIR=/opt/gcc-arm-none-eabi-7-2017-q4-major
$ export PATH=/opt/gcc-arm-none-eabi-7-2017-q4-major/bin:$PATH
設(shè)置完成可以看一下是否設(shè)置成功：
$ echo $ARMGCC_DIR
$ echo $PATH
4、編譯
將用戶資料原廠資料中的 SDK_2.8.0_EVK-MIMX8MQ.zip 拷貝到虛擬機(jī) /home/forlinx/imx8mq 目錄下：
$ cd /home/forlinx/imx8mq
$ mkdir SDK_2.8.0_EVK-MIMX8MQ
$ mv SDK_2.8.0_EVK-MIMX8MQ.zip SDK_2.8.0_EVK-MIMX8MQ
$ cd SDK_2.8.0_EVK-MIMX8MQ
$ unzip SDK_2.8.0_EVK-MIMX8MQ.zip
$ cd boards/evkmimx8mq/demo_apps/hello_world/armgcc
$ ./build_debug.sh
編譯出來(lái)的 hello_world.bin 文件在 ./debug 目錄下。
注意：這里也可以編譯其他版本，如build_ddr_debug.sh，只是在運(yùn)行的時(shí)候會(huì)有差別。
二、 使用IAR和J link編譯和 調(diào)試
參考官方提供的手冊(cè) 《SDK_2.8.0_EVK-MIMX8MQ\docs\Getting Started with MCUXpresso SDK for EVK-MIMX8MQ》。
1、IAR和Jlink官方工具版本要求
IAR請(qǐng)使用IAR embedded Workbench 8.30.2版本或更高版本，jlink官方工具版本請(qǐng)使用包含MIM8M6_M4設(shè)備的版本，我們使用的版本為JLink_Windows_V654c。IAR embedded Workbench為付費(fèi)軟件，請(qǐng)用戶自行購(gòu)買安裝。Jlink官方工具用戶可以在jlink官方網(wǎng)站下載。
另外還需要NXP提供的SDK_2.8.0_EVK-MIMX8MQ，用戶資料內(nèi)已經(jīng)提供。
2、IAR通過(guò)Jlink運(yùn)行測(cè)試程序
步驟一、打開(kāi)工程
1. 打開(kāi)IAR
2. 在“File”菜單下選擇“Open Workspace”，選擇SDK_2.8.0_EVK-MIMX8MQ\boards\evkmimx8mq\demo_apps\hello_world\iar\hello_world.eww。
3. 選擇debug選項(xiàng)
步驟 二 、 配置工程
按下ALT+F7快捷鍵打開(kāi)配置界面。
1. 設(shè)置General Options選項(xiàng)配置：
2. 設(shè)置linker選項(xiàng)配置：
點(diǎn)擊“Edit...”
選擇MIMX8MQ6xxxJZ_cm4_ddr_ram.icf、MIMX8MQ6xxxJZ_cm4_ram.icf，不同的選項(xiàng)會(huì)生成的鏡像會(huì)運(yùn)行在不同的存儲(chǔ)中（ddr、ram）。
3. 設(shè)置Debugger選項(xiàng)配置：
4. 設(shè)置J-Link/J-Trace選項(xiàng)配置：
配置完成后點(diǎn)擊 “OK”。
步驟三、編譯并運(yùn)行工程
注意：調(diào)試M4程序，iMX8MQ開(kāi)發(fā)板不能啟動(dòng)到Linux內(nèi)核階段，需要停止在uboot（啟動(dòng)時(shí)，在調(diào)試串口按下空格鍵）。
1. 點(diǎn)擊“Make”編譯工程，工程編譯完成，且無(wú)報(bào)錯(cuò)：
2. 點(diǎn)擊“Download and Debug”按鈕：
3. 提示設(shè)置 J-Link 選擇設(shè)備：
4. 選擇“MIMX8MQ6_M4”設(shè)備：
5. 運(yùn)行測(cè)試程序：
6. 在M4核調(diào)試串口查看運(yùn)行結(jié)果：
三、使用 U -boot運(yùn)行應(yīng)用程序
可以在iMX8MQ開(kāi)發(fā)板啟動(dòng)的時(shí)候進(jìn)入u-boot命令行，通過(guò)u-boot命令來(lái)將bin文件加載到M4中并運(yùn)行，下面以hello_world.bin程序?yàn)槔f(shuō)明運(yùn)行的過(guò)程。
注意：M4程序運(yùn)行可能和A53有資源沖突，如某個(gè)接口在M4中已經(jīng)使用，A53中不要再次調(diào)用此接口。M4程序運(yùn)行在DDR中，需要Linux中預(yù)留這部分內(nèi)存。在系統(tǒng)燒寫(xiě)的設(shè)備樹(shù)ok8mq-evk-rpmsg.dtb中有配置。我們下面測(cè)試都是使用此設(shè)備樹(shù)測(cè)試M4程序。
在uboot命令行內(nèi)輸入下列命令修改設(shè)備樹(shù)：
$ setenv fdt_file ok8mq-evk-rpmsg.dtb
$ saveenv
1、 準(zhǔn)備測(cè)試用M4程序
采用第一或者第二中的方法生成運(yùn)行在DDR和ram的hello_world.bin，并將它們分別命名為hello_world_ddr.bin和hello_world_ram.bin。
2、 串口連接
由于hello_world程序中使用了uart2，因此在開(kāi)始測(cè)試之前請(qǐng)連接uart2到PC的串口。并使用串口調(diào)試工具打開(kāi)對(duì)應(yīng)的COM口，波特率等參數(shù)設(shè)置和OKMX8MQ Debug口參數(shù)相同。
3、 將編譯出來(lái)的hello_world_ddr.bin和hello_world_ram.bin拷貝到U盤(pán)（Fat32）的根目錄下面，將U盤(pán)插到開(kāi)發(fā)板上，重啟iMX8MQ開(kāi)發(fā)板，停在u-boot命令行。
4、 在u-boot命令行執(zhí)行如下命令
對(duì)于debug/release版本的bin文件，它運(yùn)行在TCM，執(zhí)行下列命令：
$ usb start
$ fatload usb 0:1 0x48000000 hello_world_ram.bin
$ cp.b 0x48000000 0x7e0000 0x20000
$ bootaux 0x7e0000
終端的執(zhí)行：
在uart2的調(diào)試串口工具上可以看到打印信息如下：
對(duì)于ddr_debug/ddr_release版本的bin文件，它運(yùn)行在DDR4，執(zhí)行下列命令：
$setenv fdt_file ok8mq-evk-rpmsg.dtb
$ saveenv
$ usb start
$ fatload usb 0:1 0x80000000 hello_world_ddr.bin
$ dcache flush
$ bootaux 0x80000000
終端的執(zhí)行：
在uart2的調(diào)試串口工具上可以看到打印信息如下：
四、Uboot自動(dòng)啟動(dòng)M4程序
在制作系統(tǒng)鏡像的時(shí)候，會(huì)將源碼包內(nèi)images/m4/文件夾下的文件寫(xiě)入到boot.img鏡像內(nèi)，該鏡像是rootfs.sdcard的一部分。我們把鏡像燒寫(xiě)到emmc后，這些m4程序的鏡像就在emmc的fat32分區(qū)內(nèi)存在。Uboot啟動(dòng)過(guò)程中會(huì)運(yùn)行m4_run，將m4_run設(shè)置為啟動(dòng)m4程序，啟動(dòng)后uboot會(huì)啟動(dòng)M4程序。
以hello_world例程示例，按下面的方法設(shè)置uboot環(huán)境變量后，uboot會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)M4程序。
hello_world程序的鏡像，我們已經(jīng)默認(rèn)添加到源碼的images/m4/文件夾下，所以我們的鏡像內(nèi)emmc的分區(qū)1內(nèi)的m4文件夾下包含了hello_world的鏡像，hello_world_ram.bin和hello_world_ddr.bin。
在ram啟動(dòng)M4程序。
$ setenv m4_run 'mmc dev 0; fatload mmc 0:1 0x48000000 m4/hello_world_ram.bin; cp.b 0x48000000 0x7e0000 0x20000; bootaux 0x7e0000 '
$ saveenv
在ddr啟動(dòng)M4程序。
$ setenv m4_run 'mmc dev 0; fatload mmc 0:1 0x80000000 m4/hello_world_ddr.bin; dcache flush; bootaux 0x80000000'
$ saveenv
注1：用戶添加自己編譯的鏡像放到images/m4/文件夾下，編輯生成鏡像，燒寫(xiě)后就會(huì)在emmc的fat分區(qū)內(nèi)，啟動(dòng)的時(shí)候根據(jù)編譯的為ddr版或ram版選擇m4_run的設(shè)置方法，并將m4_run命令內(nèi)的m4鏡像名字替換成自己編譯的m4鏡像的名字。
注2：可以在系統(tǒng)啟動(dòng)后查看fat分區(qū)內(nèi)包含的鏡像，也可以通過(guò)cp命令添加鏡像。
查看鏡像：
$ ls /run/media/mmcblk0p1/m4
復(fù)制鏡像到文件夾：
$ cp /run/media/sda1/m4_flash.bin /run/media/mmcblk0p1/m4/
五、異構(gòu)多核通信測(cè)試
使用RPMsg（Remote Processor Messaging）實(shí)現(xiàn)Cortex A53跟Cortex M4進(jìn)行通信。
RPMsg是一種基于virtio的消息傳遞總線，它允許內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序與系統(tǒng)上可用的遠(yuǎn)程處理器（如Cortex M4）進(jìn)行通信。下圖是一個(gè)多核通信架構(gòu)：
飛凌iMX8MQ的MCUXpresso SDK中有一個(gè)demo：rpmsg_lite_pingpong_rtos，它實(shí)現(xiàn)了Cortex A53與Cortex M4的數(shù)據(jù)收發(fā)，二者使用了共享內(nèi)存，并且在Cortex M4上運(yùn)行了一個(gè)FreeRTOS Task。
在Cortex A53端通過(guò)內(nèi)核模塊的方式實(shí)現(xiàn)該功能，代碼位于：drivers/rpmsg/imx_rpmsg_pingpong.c。
下面以 Arm GCC 方式編譯示例。
進(jìn)入以下目錄：
$ cd boards/evkmimx8mq/multicore_examples/rpmsg_lite_pingpong_rtos/linux_remote/armgcc
編譯debug版本的bin文件：
$ ./build_debug.sh
$ cd debug
$ ls -l
將編譯出來(lái)的bin文件rpmsg_lite_pingpong_rtos_linux_remote.bin拷貝到U盤(pán)（Fat32）的根目錄下面，啟動(dòng)開(kāi)發(fā)板停在u-boot命令行。
$ setenv fdt_file ok8mq-evk-rpmsg.dtb
$ saveenv
$ usb start
$ fatload usb 0:1 0x48000000 rpmsg_lite_pingpong_rtos_linux_remote.bin
$ cp.b 0x48000000 0x7e0000 0x20000
$ bootaux 0x7e0000
運(yùn)行bin文件后，可以在uart2的串口終端看到以下輸出：
然后在A53 U-boot命令行輸入 boot 啟動(dòng)kernel，此時(shí)可以在Cortex M4的串口終端看到以下輸出：
然后在Cortex A53的串口終端加載以下內(nèi)核模塊：
$ modprobe imx_rpmsg_pingpong
模塊加載之后，Cortex A53開(kāi)始跟Cortex M4進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，此時(shí)可以在Cortex M4的串口終端看到以下輸出：
此時(shí)可以在Cortex A53的串口終端看到以下輸出：
六、FreeRTOS 應(yīng)用程序測(cè)試
飛凌iMX8MQ板卡內(nèi)部有一個(gè)Cortex M4核，可以在上面運(yùn)行FreeRTOS 應(yīng)用程序。
下面以freertos_swtimer demo為例測(cè)試FreeRTOS。
進(jìn)入目錄：
$ cd boards/evkmimx8mq/rtos_examples/freertos_swtimer/armgcc
編譯debug版本的bin文件：
$ ./build_debug.sh
$ cd debug
$ ls -l
將編譯出來(lái)的bin文件 freertos_swtimer.bin 拷貝到U盤(pán)（FAT32）的根目錄下面。將U盤(pán)插入開(kāi)發(fā)板USB Host接口，啟動(dòng)開(kāi)發(fā)板停在u-boot命令行。
$ setenv fdt_file ok8mq-evk-rpmsg.dtb
$ saveenv
$ usb start
$ fatload usb 0:1 0x48000000 freertos_swtimer.bin
$ cp.b 0x48000000 0x7e0000 0x20000
$ fbootaux 0x7e0000
此時(shí)可以在Cortex M4的串口終端看到以下輸出：
可以看到終端周期性的打印出Tick字符，說(shuō)明FreeRTOS 應(yīng)用程序中的定時(shí)器任務(wù)正在運(yùn)行。
原創(chuàng)：iMX8MQ 2020-12-15 19:10:00
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