FM20S用户手册-Linux系统使用手册

评测试板卡介绍

创龙科技TLFM20S-EVM是一款基于复旦微FMQL20S400M四核ARM Cortex-A7（PS端） + FPGA可编程逻辑资源（PL端）异构多核SoC处理器设计的全国产工业评估板，PS端主频高达1GHz。核心板CPU、ROM、RAM、电源、晶振、连接器等所有器件均采用国产工业级方案，国产化率100%。同时，评估底板大部分元器件亦采用国产工业级方案。核心板经过专业的PCB Layout和高低温测试验证，质量稳定可靠，可满足各种工业应用环境要求。

评估板接口资源丰富，引出2路Ethernet、4路USB2.0、2路CAN、2路RS485、RS232等接口，方便用户快速进行产品方案评估与技术预研。

图 1 评估板正面图

图 2 评估板斜视图

图 3 评估板侧视图1

图 4 评估板侧视图2

图 5 评估板侧视图3

图 6 评估板侧视图4

1Bootloader文件编译

1.1 FSBL编译

FSBL(First StageBootloader)为一级Bootloader程序，我司提供的FSBL源码中己对PS 端相关外设进行配置。

1.1.1 FSBL编译

(1)请在Windows非中文路径下，新建"FMQLVFSBL\"目录，用于存放FSBL源码。将 产品资料“4-软件资料\Linux\FSBL\srd”目录下“sbH版本号].ap”压缩包拷贝至此 目录并解压，如下图所示，版本号请以实际情况为准

解压后的FSBL源码目录中的%sbl-xx\fsbl.fpe”为Procise工程文件，“SDK\fsbL_platf orm\fsbl_platform.eww"为IAR工程文件。

(2)打开Procise软件，点击"Open Project",选择FSBL源码目录的Procise工程文件， 点击Open打开，如下图所示

(3)在弹出的界面，依次点击"Open Block Design >fsbl.bd",可查看Procise工程的

Block Design框图，如下图所示。

(4)在菜单栏依次点击"Project->Launch IAR",使用IAR打开FSBL源码的IAR工程文 件。

(5)弹出如下窗口，点击OK,将会自动打开IAR软件，如下图所示。 备注：若未弹出如下窗口，请参考本文“FSBL修改说明”章节重新生成IAR工程。

(6)在IAR软件右键工程，点击”Rebuild AI“进行IAR工程编译，如下图所示。

(7) 编译完成后，在Build窗口将会打印相关信息，如下图所示。

同时，将会在工程源码"SDK\sbl_platformVFSBL\Debug\Exe\"路径下生成FSBL.out文 件，该文件用于与U-Boot镜像一起合并生成BOOT.bin文件。

1.1.2 FSBL配置说明

我司提供的FSBL源码对PS端相关配置如下所示，用户可直接基于提供的FSBL镜像 进行开发。FSBL将会初始化对应外设的时钟，相关外设资源直接配置设备树和加载PL端

程序即可使用。

外设配置内容：DDR、QSPI、Ethernet0/1、SD0、SD1(eMMC)、UARTO/1、12C0/1、SPI0/1、

CANO/1、GPIO MIO、Timer0/1、Watchdog、PJTAG(EMIO JTAG)、AXIHP/GP。 时钟配置内容：4路PL FabricCloks(PS 提供给 PL的时钟):

FCLK_CLKO=100MHz

FCLK_CLK1=200MHz

FCLK_CLK2=250MHz

FCLK_CLK4=50MHz

中断配置内容：PL>PS 中断端口：IRQ_F2P[15:0]

工程 Block Design 框图如下：

双击 Procise 工程的 Block Design框图，进入配置界面。

(1) 点击"PS-PL Configuration",即可查看和配置。

(2)点击"MIO Configuration",即可查看和配置PS端外设资源。

(3)点击"Clock Configuration",即可查看和配置时钟。

备注：由于我司评估底板的MicroSD接口电路使用了电平转换芯片，对速率有限制，因 此SDIO时钟不能大于20MHz。

(4)点击"DDR Configuration",即可查看和配置DDR。

(5)点击"nterrupts",即可查看和配置中断。

1.1.3 FSBL修改说明

在实际开发中，若对FSBL源码Procke工程的IP核配置有所改动，需按如下步骤重 新导出IAR工程，并生成镜像文件。

(1)鼠标右键fsbl (fsbl.bd),点击"Generate Output Products.."选项。

(2)依次点击菜单栏"Project→Export Hardware"导出IAR工程，如下图所示

(3)在弹出的界面勾选FSBL,点击OK即可重新生成IAR工程。

同时，Con sole窗口打印如下信息。

(4)依次点击菜单栏"Project>Launch IAR",打开IAR工程。

(5)打开"FSBLVFM_QL_fsblymain.c"文件，在mainQ函数中的"BootStage =BOOT_STAG E2;"代码后面增加核心板用户可编程指示灯的控制代码。

/*Set MO14 output /

FMSH_WriteReg(FPS_GPIO_BASEADOR,0x04,0x4000; /*Set MIO14 output high tolight upthe som+kd37 FMSH_WriteReg(FPS_GPIO_BASEADOR,0x00,0x4000;

(6)打开"FM_QL_hw_platform\ps_init.c“文件，找到数组"unsigned long ps_ddr_init_d ata]",然后点击左边的甲图标并选中该数组进行拷贝。

(7)拷贝完成后粘贴该数组至原数组下方，然后更改数组名称为"unsigned long ps_d dr_init_data_512MBytel]。

(8)在"unsigned long ps_ddr_init_data_512MByte[]"数组内找到"Bank 2-0"并修改为 红色方框寄存器的值(目的为了兼容512MByte DDR3)。

EMIT_MASKWRITE(DDR_UMC_REG_BASE+0x204,0:0000003fu,00000016U),

EMIT_MASKWRITE([DDR_UMC_REG_BASE+0×204,0:00003f00U,000001600U),

EMIT_MASKWRITE(DDR_UMC_REG_BASE+0×204,000310000u,0.00160000U),

(9)在ps_jnit()函数增加判断DDR3容量功能的代码和变量"ram_size"定义，如下所示。 添加如下红色方框代码：

long ram_ste;

/Automatically detect DOR capacity site

ram_sizen get_ram_sitel(long")0x001000000=40000000; if (ram_size<0×20000011K //512MByte DDR init

ret =p5_config(ps_dr_init_data_512MBytel; f (ret !=PS_NIT_sUCCESS retum ret

(10)在ps_Iinit()函数上方增加get_ram_stve)函数实现。

(11)打开FM_QL_hw_pltform\ps_inth“文件，在ps_inith文件增加get_ram_slze()函 数定义。

(12)在ps_init.c文件下找到"unsigned long ps_pll_Init_data["数组。

在数组内找到"CPU_PLL_CLKOUTI_DMSOR=47",在上方6行代码中，修改为红框的 值。

在数组内找到"CPU_PLL_CFG",在下方2行代码中，修改红框的值：

在数组内找到"DDR PLLCFG",在上方12行代码中，修改为红框的值

(13)找到"unsigned long ps_dlock_init_data[“数组，在数组内找到"ENETO TX CLK so URCE =10 PLL",在上方14行代码中，修改为红框的值。

(14)上述配置完成后，点击图标保存所有文件，然后右键工程，点击"Rebuild AI" 重新编译工程。

1.2 U-Boot编译

U-Boot为二级Bootloader程序。

1.2.1安装、清理U-Boot源码

打开Ubuntu,执行如下命令创建U-Boot源码安装目录。

Host#mkdir -p /home/fmsh/FMQL/U-8oot-2018.07

将产品资料“4-软件资料\Linux\U-Boot\srt\”目录下的U-Boot源码压缩包文件“u-b

oot-2018.07-fmsh-[版本号HGit系列号]tar.g:”拷贝至"/home/fmsh/FMQL/"工作目录下， 并执行如下命令将其解压至U-Boot源码安装目录，版本号和Git系列号请以实际情况为 准。

Host#cd /home/fmsh/FMQL Host#tar -zxf u-boot-2018.07-fmsh-v1.0-gOced0d4.tar.gz-C U-Boot-2018.07/

执行如下命令，进入LinuxSDK安装目录，使能环境变量后，进入U-Boot源码目录清

理U-Boot源码。

Host#cdFMQL-Linux-SDK-Prj-20230801/ Host#source./env.sh Host#cd ../U-Boot-2018.07/ Host#make distclean

清理命令删除的文件范围从小到大依次为：make cean<make mrproper<make

distclean。命令具体解析如下：

1.2.2配置U-Boot编译选项

执行如下命令对U-Boot编译选项进行配置。

此命令通过U-Boot源码中的“configs/fmql_common_defconfig”文件对U-Boot编译选 项进行配置，并保存编译选项配置信息至当前目录新生成的.config文件中。

Host#make fmql_common_defconfg

如需修改U-Boot的编译配置选项，可继续执行”make menuconfig”命令打开图形化配

置界面。此命令通过读取新生成的.confg文件，以图形界面的方式提供U-Boot编译选项

配置查看和修改方法。如无需修改U-8oot编译选项配置，可跳过此步骤。

menuconfig是一套图形化的配置工具，需要ncurses库支持。ncurses库提供了一系 列的API函数供调用者生成基于文本的图形界面，执行如下命令启动menuconfig配置界 面。

Host#makemenuconfig

可通过键盘的方向键选中对应菜单栏。在<Selec>被选中的情况下，可按Enter键进 入子菜单。菜单选项中蓝色高亮的字母代表此菜单选项的快捷键，可在键盘上按下对应 的字母快速选中对应的菜单选项。

每个菜单选项前的括号内容表示当前菜单选项的配置状态。选中对应的菜单选项后 按下Y键，会将相应的选项配置编译到U-8oot中，同时菜单选项前面变为<*>。按下N 键，不会将相应的选项配置编译到U-Boot中。如需搜索，可按下/键打开搜索框，然后 输入要搜索的内容。

配置完毕后，选中<Save>,按Enter键保存配置选项。然后选中<Exit>,按Enter键退 出。

1.2.3编译U-Boot镜像

执行如下命令进行U-Boot编译。命令中的j16”是一个编译选项，它指定操作系统使 用多少线程去执行编译，可加快编译速度。如不加编译选项，则默认使用单线程进行编 译。

Host#make -16

编译完成后，将会在U-Boot源码的顶层目录生成U-Boot镜像文件u-boot。

1.3生成BOOT.bin文件

使用Procise软件将FSBLout和u-boot文件合并生成BOOT.bin文件。

(1)请将编译生成的FSBLout和u-boot文件拷贝至Wndows同一个非中文目录下

并将u-boot文件重命名为u-boot.elf。

(2)打开Procise软件，依次点击菜单栏"PSOC>Create Boot Image"。

(3)在弹出的界面，点击"Browse",依次选择配置文件output.bif输出路径和 BOOT.bin的输出路径，然后点击Add.添加FSBL和U-Boot镜像。

(4)在弹出的界面，点击"Browse-",选择FSBLout文件的路径，Partition type选择 bootloader,Destination CPU选择APUx32。配置完成，点击OK。

(5)继续点击Add,弹出如下界面，点击"Browse",选择u-boot.elf文件的路径

Partition type选择datafile,Destination CPU选择APU0。配置完成，点击OK。

(6)点击"℃reate Image",生成B0OT.bin文件。

镜像生成后，将会弹出如下窗口，并在输出目录下生成BOOT.bin文件。

1.4运行BOOT.bin文件

请将BOOT.bin拷贝至Linux系统启动卡BOOT分区目录，替换Linux系统启动卡BOOT 分区目录下原有的对应文件。评估板断电，将替换BOOT.bin文件后的Linux系统启动卡 插入评估板Micro SD卡槽，根据评估底板丝印将启动方式选择拨码开关拨为1010(1~4), 此档位为Micro SD启动模式

请通过Type-C线连接评估板USB TO UARTO调试串口至PC机USB端口，然后将评估 板上电，串口调试终端将会打印类似如下启动信息，说明从Linux系统启动卡启动 BOOT.bin成功。

备注：如需将B0OT.bin文件替换至SPI FLASH,请将其拷贝至评估板文件系统，将启动方

式选择拨码开关拨为1000(1~4),此档位为SPI启动模式。

从SPI FLASH+eMMC启动评估板，执行如下命令，固化BOOT.bin文件至SPI FLASH 的MTD0分区，重启评估板即可生效。

Tar get# fash_erase/dev/mtd000 Tar get# ddif=/root/BOOT.bin of-/dev/mtd0 Target#sync &&reboot

2 U-Boot命令和环境变量说明

评估板上电启动后，在U-Boot倒计时结束之前按下任意键进入U-Boot命令行模式

执行help或者?命令，可查看当前U-8oot所支持的命令。

U-Boot> help

执行命令setenv或"env default-a"修改的是运行空间中的环境变量值，需使用saveenv

命令将修改后的环境变量保存起来。否则U-Boot重启后，将会使用以前的环境变量值。

环境变量修改完成后，执行reset命令，即可使用修改后的U-Boot环境变量启动。

U-Boot>env default -f-a

U-Boot>saveenv

U-Boot>reset

在U-Boot命令行中执行printenv命令可查看环境变量，如下提供主要U-Boot环境变

量的解析说明。不同版本的U-Boot,环境变量可能会有所不同，内容仅供参考。

3 Linux内核编译

3.1安装、清理内核源码

打开Ubuntu,执行如下命令创建内核源码安装目录。 Host#mkdir -p/home/fmsh/FMQL/Kernel/Linux-4.14.55

将产品资料“4-软件资料\Uinux\Kernel\sre\”目录下的内核源码压缩包文件“Iinux-4.

14.55-fmsh-版本号HGit系列号].tar ga”拷贝至"/home/fmsh/FMQL/"工作目录下，并在"/ home/fmsh/FMQL/"目录执行如下命令将其解压至内核源码安装目录，版本号、Git系列 号请以实际情况为准。

Host#tar-xuf linux-4.14.55-fmsh-v1.0-gea84534.tar.gz-CKernel/Linux-4.14.55/

执行如下命令，进入LinuSDK安装目录，使能环境变量后，再进入内核源码目录清 理内核源码

Host#cdFMQL-Linux-SDK-Prj-20230801/ Host#source./env.sh Host#cd../Kermel/Linux-4.14.55/ Host#makedistclean

3.2配置内核编译选项

执行如下命令对内核编译选项进行配置

此命令通过内核源码中的"arch/arm/confgs/Imsh_fmql_defconfig"文件对内核编译选 项进行配置，并保存编译选项配置信息至当前目录新生成的.config文件中。

Host#make fmsh_fmql_defconfig

如需修改内核编译选项配置，可继续执行”make menuconfig”命令打开图形配置界面。 此命令通过读取当前目录的.config文件，以图形界面的方式提供内核编译配置查看和修 改方法。如无需修改内核编译选项配置，可跳过此步骤。

Host#make menuconfig

可通过键盘的方向键选中对应菜单栏。在<Select>被选中的情况下，可按Enter键进 入子菜单。菜单选项中蓝色高亮的字母代表此菜单选项的快捷键，可在键盘上按下对应 的字母快速选中对应的菜单选项。

每个菜单选项前的括号内容表示当前菜单选项的配置状态。选中对应的菜单选项后， 按下Y键，会将相应的选项配置编译到内核中，同时菜单选项前面变为<*>。按下N键， 不会将相应的选项配置编译到内核中。按下M键，会将相应的选项配置编译为内核模块， 菜单选项前面变为<M>。如需搜索，可按下/键打开搜索框，然后输入要搜索的内容

配置完毕后，选中<Save>,按Enter键保存配置选项。然后选中<Exit>,按Enter键退 出。

3.3编译内核情像、内核模块

在内核源码安装目录下，执行如下命令编译内核镜像。命令中的"-j16"是一个编译选 项，它指定操作系统使用多少线程去执行编译，可加快编译速度。如不加编译选项，则 默认使用单线程进行编译。

Host#make -j16

首次编译内核耗时较长，大约需要5~10min。编译完成后，将会在内核源码安装目 录"arch/arm/boot/"路径下，生成内核镜像文件amage。

我司提供的内核镜像、内核模块进行了版本管理，而本地重新配置与编译生成的内 核镜像，其版本号将与我司提供的内核镜像版本号不一致。如直接使用本地重新生成的 内核镜像替换默认提供的内核镜像，因文件系统中的内核模块与新的内核镜像版本不一 致而无法正常安装内核模块。因此，本地首次需重新编译内核模块使其与新的内核镜像 版本一致。如本地再次配置与编译生成内核镜像时，则无须同时编译内核模块，即内核 模块仅需重新编译一次。

在内核源码安装目录下，执行如下命令编译内核模块。

Host#make modules-]16

编译完成后，将在各驱动源码目录下生成对应的驱动安装文件。

3.4编译设备树文件

我司提供的基础设备树源文件位于内核源码"arch/arm/boot/dts/"目录下。基础设备树

文件主要描述评估板的基础硬件设备(比如LED、KEY等通用外设),系统启动时自动加 载其对应的dtb文件。

若设备树文件不作改动，则无需重新编译生成二进制设备树文件，使用默认提供的 dtb文件进行开发即可。若设备树文件有所改动，则需重新编译生成二进制设备树文件 编译命令格式如下

dtb设备树文件：make*.dtb

·代表dts文件名的前缓，命令会根据前缓在内核源码"arch/arm/boot/dts/"目录下找 到对应的dts文件进行编译，生成dtb文件。

在内核源码目录下，执行如下命令编译设备树，将会在内核源码目录"arch/arm/boot /dts/"路径中编译生成dtb文件tlfm20s-evm.dtb。

Host#make tlfm20s-evm.dtb

3.5安装镜像至Linux系统启动卡

将Linux系统启动卡通过读卡器插至PC机，并将其成功挂载至Ubuntu系统。本次操 作演示的Linux系统启动卡挂载路径为"/media/fmsh/"。

在内核源码目录下，执行如下命令将重新编译生成的内核镜像zImage、基础设备树 dtb文件tfm20s-evm.dtb拷贝至Uinux系统启动卡rootfs分区boot目录下。 Host#sudocp arch/arm/boot/lmage/media/imsh/rootfs/boot Host#sudocparch/arm/boot/dts/tufm20s-evm.dtb /media/fmsh/rootfs/boot

进入Linux系统启动卡roots分区boot目录下，执行如下命令重新将tlfm20s-evm.dtb

软链接为fmql-evm.dtb。系统启动时将使用文件系统boot目录下的fmglevm.dtb设备树

文件，由于fmqlevm.dtb为tfm20s-evm.dtb设备树文件的软链接，因此实际使用的设备

树文件为tlfm20s-evm.dtb。

Host#sudo rm fmqlevm.dtb Host#sudo In stfm20s-evm.dtbfmq-evm.dtb

在内核源码目录下，执行如下命令将重新编译生成的内核模块驱动安装.ko文件安装 至Linux系统启动卡roots分区7ib/modules/<kernel_release>/"目录下的相关路径中。若 本地未使用版本管理工具，<kernel_release>一般为4.14.55-fmsh。

Host#sudo make ARCH=arm modules_hstall INSTALL_MOD_PATH=/edia/fmsh/rootfs/

至此，内核、内核模块和设备树替换完成。评估板断电，将替换相关文件后的Linux 系统启动卡插入评估板Micro SD卡槽，根据评估底板丝印将启动方式选择拨码开关拨为

1010(1~4),此档位为Micro S0启动模式，评估板即可正常启动。

4系统信息查询

评估板系统启动后，会自动登录root用户，可参照如下方法查询系统相关信息。

(1)执行如下命令查看操作系统登录欢迎信息。

Tar get#

cat /etdisue

操作系统登录欢迎信息记录在"/etc/isue"文件，直接修改此文件内容改变系统登 录信息。

(2)执行如下命令查看计算机名字

Tar get#hostname

主机名字记录在"/etc/hostname"里面，可修改此文件内容改变主机名字

(3)执行如下命令可查看当前Linux内核版本，详细信息解析如下表。

Target#cat/proc/version

(4)执行如下命令查看CPU使用率

Target#top

(5)执行如下命令查看内存使用情况。

Target# cat/proc/meminfo

(6)执行如下命令查看系统环境变量信息。

Target#eny

(7)执行如下命令可查看文件系统支持库的存放目录

Target#is /us/lib

(8)分别执行如下命令，查看内核镜像、设备树文件和内核模块存放目录。

Target#s /boot/

//存放内核镜像和设备树文件

Tar get#

s /lib/modules/4.14.55-fmsh-gea84534/

/存放内核模块

(9)执行Ismod命令可查看当前系统状态下已加载的内核模块。

Target#smod

5内存分配说明

Linux系统对核心板PS端DDR3内存分配情况如下表所示。

执行如下命令，可查看内核管理的内存空间。下图为512MByte DDR3配置核心板的 查询结果。

(1)执行如下命令，可查看内核管理的内存空间。

Tar get# mount t debugfs debug /sys/kerneVdebug Target# cat /sys/kernel/debug/memblock/memory

其中0x00000000~0x01000000的内存空间，默认由内核预留分配，不推荐使用。

(2)执行如下命令查看内核己经分配的内存

cat /sys/kernel/debug/memblock/reserved

编号2为设备树地址空间，其余为内核管理空间。其中，CMA的地址范围由内核自 动分配。

设备树地址空间与U-Boot环境变量fdt_high参数配置有关。驱动会根据fdt_high参 数的值，分配设备树加载的地址空间，但该地址空间不超过fdt_high参数的值。