开发环境搭建

1. 开发环境

1.1. 开发环境说明

由于嵌入式单板的资源有限，不能在单板上运行开发和调试工具，通常需要交叉编译调试的方式进行开发和调试，即“宿主机＋目标板”的形式。一般情况下宿主机和目标板的处理器架构不相同。宿主机需要建立适合于目标板的交叉编译环境。程序在宿主机上经过“编译－连接－定位”得到可执行文件。将可执行文件烧写到目标板中，然后在目标板上运行，下面以一种典型的开发环境为例进行说明。

ifado 的开发环境通常包括 Linux服务器、Windows工作台（宿主机）和EVB（目标板），三者处于同一个网络中，如图1-1所示

目标板上的Bootloader（IPL+uboot）启动后，目标板中的操作信息通过串口输出到宿主机上显示。在宿主机上的控制台中输入命令，可以控制目标机。

在Linux服务器上建立交叉编译环境，Windows 工作台通过串口与EVB 单板连接，开发人员可以在Windows工作台中进行程序开发或者远程登录到Linux服务器进行程序开发。各部分具体软件介绍如表1-1所示。

图1-1 嵌入式开发图示

表1-1 开发环境部分软件描述

操作平台 操作系统 软件描述
Windows工作台 Windows XP/7/10/11 putty（或Xshell/SecureCRT等）、tftp服务器（tftpd32）、SStar ISP工具（Flash_Tool_xxx.exe）
Linux服务器 Ubuntu或CentOS。建议使用Ubuntu 18.04及以上版本的完全安装。 NFS、telnetd、samba、vim、arm 交叉编译环境（Gcc 版本11.1.0 for alkaid/kernel，Gcc 9.1.0 for RTOS，Gcc 10.3 for pmrtos）等。其他应用软件根据具体开发需要而定，通常系统都已默认安装，只要适当配置即可。
EVB SStar Linux Linux内核基于Linux标准内核5.10.117版包移植开发，根文件系统基于busybox 1.20.2版本制作而成。含telnetd等Linux常用命令。

1.2. 搭建开发环境

推荐用户使用64 位Linux 服务器，本开发包在32 位Linux 服务器、较老版本的Linux服务器、偏冷门的Linux 服务器上可能存在未知的兼容性问题。 推荐的硬件配置如下：

  • CPU Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2450 0 @ 2.10GHz 或更好CPU
  • DDR: >= 16GB
  • Hard disk >= 600GB
  • Gigabit Ethernet
  • OS: Ubuntu 18.04 64bit

或者 使用相同配置的虚拟机。

1.2.1 发布包使用的Linux Server 版本

cat /proc/version

Linux version 4.15.0-112-generic (buildd@lcy01-amd64-027) (gcc version 7.5.0 (Ubuntu 7.5.0-3ubuntu1~18.04)) #113-Ubuntu SMP Thu Jul 9 23:41:39 UTC 2020

lsb_release -a

LSB Version: core-9.20170808ubuntu1-noarch:printing-9.20170808ubuntu1-noarch:security-9.20170808ubuntu1-noarch
Distributor ID: Ubuntu
Description: Ubuntu 18.04.5 LTS
Release: 18.04
Codename: bionic

1.2.2. 网络环境搭建

请用户自行配置，并安装nfs、samba、ssh等网络组件。

1.2.3. 软件包安装

sudo apt-get install libc6-dev-i386 lib32z1 lib32ncurses5 libuuid1 cmake libncurses5-dev libncursesw5-dev bc xz-utils automake libtool libevdev-dev pkg-config mtd-utils android-tools-fsutils bison flex libssl-dev libmpc-dev squashfs-tools gawk rename

1.2.4. 安装交叉编译工具链

发布包提供了工具链：

For Alkaid/Kernel:

  • glibc

    gcc-11.1.0-20210608-sigmastar-glibc-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz

  • uclibc

    arm-sigmastar-linux-uclibcgnueabihf-9.1.0.tar.xz

For Rtos:

gcc-sigmastar-9.1.0-2019.11-x86_64_arm-eabi.tar.xz

安装步骤如下：

step1. 新建工具目录：

sudo mkdir -p /tools/toolchain 或者 sudo mkdir -p /opt/sstar（本文以/tools/toolchain为例）

step2. 解压安装：

# glibc
sudo tar -xvf ./gcc-11.1.0-20210608-sigmastar-glibc-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz -C /tools/toolchain
# uclibc
sudo tar -xvf ./arm-sigmastar-linux-uclibcgnueabihf-9.1.0.tar.xz -C /tools/toolchain
# other
sudo tar -xvf ./gcc-sigmastar-9.1.0-2019.11-x86_64_arm-eabi.tar.xz  -C /tools/toolchain

step3. 可直接在每次编译时export 或 直接添加到/etc/profile、~/.bashrc等启动脚本位置

例：export PATH=/tools/toolchain/gcc-sigmastar-9.1.0-2019.11-x86_64_arm-eabi/bin:/tools/toolchain/gcc-11.1.0-20210608-sigmastar-glibc-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin:$PATH

1.3. 其他配置

1.3.1. 默认shell配置

编译脚本默认使用的是bash，要求系统的默认shell为bash，可通过ls -la /bin/sh命令来确认。以最常用的Ubuntu为例，高版本的Ubuntu默认shell为dash，修改方式如下：

# ls -la /bin/sh
lrwxrwxrwx 1 root root 4 Jun 15 08:49 /bin/sh -> dash

# sudo dpkg-reconfigure dash
#在弹出的界面选择<NO>

# ls -la /bin/sh
lrwxrwxrwx 1 root root 4 Jun 15 08:49 /bin/sh -> bash

1.3.2. 设置默认python版本为python2.x

python2与python3的语义有差别，SDK编译脚本使用的是python2的语义，因此需要将系统默认python版本设置为python2.x，修改方式请参考网络上的相关文档，比如使用update-alternatives工具来配置。

注意：mksquashfs ubuntu自带有，若没有，再根据提示安装即可。

如果使用低版本的Ubuntu，如在Ubuntu 16.04上建议进行更新源的操作，具体操作请参考网络上的相关文档，若不更新可能会导致后续的编译错误。

1.3.3. 设置默认awk实现

编译脚本默认使用awk/gawk，系统的awk版本需要为awk/gawk，可通过awk --help和awk --version命令来确认。以Ubuntu为例：

# awk --help
Usage: awk [POSIX or GNU style options] -f progfile [--] file ...
Usage: awk [POSIX or GNU style options] [--] 'program' file ...
POSIX options:      GNU long options: (standard)
    -f progfile     --file=progfile
    -F fs           --field-separator=fs
    -v var=val      --assign=var=val
...

# awk --version
GNU Awk 4.1.4, API: 1.1 (GNU MPFR 4.0.1, GNU MP 6.1.2)
Copyright (C) 1989, 1991-2016 Free Software Foundation.
...

如果默认awk实现不是awk/gawk，安装gawk，然后修改awk实现为gawk：

sudo apt-get install gawk

sudo update-alternatives --config awk
# 选择 gawk 作为默认的 awk 实现

2. 硬件连接

2.1. EVB板连接方式（以EVB板 SSC032B-S01A为例）

电源: DC 12V；调试串口: TTL电平，波特率115200

连接方式： 将SigmaStar Debug Tool小板Type-A USB口连接至Windows，另一端连接至EVB CON2 Debug口，连接方式如图2-1所示 用网线通过ETH CON6的RJ45网口将EVB板连接与Windows连接至同一网段

图2-1 EVB板Uart Debug连接图示

2.2. 开机进入Uboot

为了快速开机，一般开机流程会跳过Uboot，若要开机进入uboot，请通过Detect Key和GPIO控制（具体看使用的IPL），IPL命名中BOOT_GPIO=y代表GPIO开机。

表1-2 启动模式差异表

控制方式 快速启动 普通模式(UBOOT)
Keyboard IPL_Cus启动wait 20ms，如果没有Enter键入，则进入该模式 IPL_Cus启动，如果20ms内有Enter键入，则进入该模式
GPIO 判断GPIO状态，[PAD_GPIO0 = high]，EVB板预设为高电平，默认进入该模式 判断GPIO状态[PAD_GPIO0 = low]，将JP74位置LDC_VSYNC[PAD_GPIO0]接地，开机前长按Enter键即可进入该模式

由于这类功能在IPL实现，这里仅对IPL分类进行介绍。

sstar提供的IPL放置在sdk以下路径：alkaid\project\board\${chip}\boot\flash_type\ipl-dualos

表1-3 不同启动模式IPL差异表

名字 描述
IPL.ifado_nand_dualos.xxx.bin
IPL_CUST.ifado_nand_dualos.xxx.bin		 xxx为IPL配置选项，IPL命名中 不含有"BOOT_GPIO=y" 关键字 。默认为长按键盘Enter键进入uboot(需要等待键盘输入，多花费20ms)
IPL.ifado_nand_dualos.xxx.BOOT_GPIO=y.LOGGING_LEVEL=0.xxx.bin
IPL_CUST.ifado_nand_dualos.xxx.BOOT_GPIO=y.LOGGING_LEVEL=0.xxx.bin		 xxx为IPL配置选项，IPL命名中 含有"BOOT_GPIO=y" 关键字 。默认GPIO为高进入uboot(使用gpio判断节约时间)，并且含有"LOGGING_LEVEL=0"关键字，关掉IPL输出打印，一般用于最终产品。

使用方法，以nand flash为例：

在实际的分区表中project\image\configs\general\spinand-ramdisk.rtos.partition.config

ipl$(RESOURCE) = 指定需要的IPL

ipl_cust$(RESOURCE) = 指定需要的IPL_CUST

然后重新make image即可

以上GPIO方式需要硬件预留GPIO，该GPIO需要跟mcu或者按键连接。由外部去控GPIO水平状态来决定模式启动(默认为high进入快起模式)，一般来说量产都建议用GPIO来控制，因为这样会省20ms的wait时间，也可以进入Uboot模式进行升级以及debug。对于该GPIO没有特别的要求，但建议都预留公版默认的GPIO，如下表1-5的Sigmastar DualOS 平台系列芯片默认的控制方式以及GPIO引脚说明，如图2-2为GPIO在EVB版上接线示意图。

表1-4 启动模式判断GPIO说明

控制方式 Ifado平台
Keyboard 公版默认该模式
GPIO 对应GPIO为：SR_IO14，如果该GPIO状态为**low** 则进入快起boot，如果为 **high**则进入uboot。

烧录完成后请拔掉GPIO连接线，避免再次进入uboot。

图2-2 EVB板通过GPIO进入uboot

2.3. EVB板启动方式设置

2.3.1. SPI NOR启动

For SSC032A-S01A-S:

图2-3 SSC032A-S01A-S EVB板SPI NOR启动 跳线帽连接图示

For SSC032B-S01A-S：

图2-4 SSC032B-S01A-S EVB板SPI NOR启动 跳线帽连接图示

2.3.2. SPI NAND启动

For SSC032A-S01A-S:

图2-5 SSC032A-S01A-S EVB板SPI NAND启动 跳线帽连接图示

For SSC032B-S01A-S：

图2-6 SSC032B-S01A-S EVB板SPI NAND启动 跳线帽连接图示

2.3.3 外挂SPI NAND启动

For SSC032B-S01A-S:

图2-7 EVB板外挂SPI NAND启动 跳线帽连接图示

For SSC032B-S01A-S：

图2-8 EVB板外挂SPI NAND启动 跳线帽连接图示

2.3.4. 其他启动待补充

eMMC启动：NA（待补充）

3. 编译

以本芯片支持的SPI NAND/NOR启动方式为例。在SDK中编译有所区分，通过不同的配置文件来实现，SDK中包含了最新的alkaid/kernel和RTOS的image，并且脚本打包成可烧录的image。ifado平台Alkaid和RTOS做了整合，Alkaid project下就可以直接编译RTOS的image并copy回来，无需再分别编译alkaid image和RTOS image。

3.1. Toolchain配置

glibc:

export ARCH=arm
export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
export PATH=/tools/toolchain/gcc-sigmastar-9.1.0-2019.11-x86_64_arm-eabi/bin:/tools/toolchain/gcc-11.1.0-20210608-sigmastar-glibc-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin:$PATH
<若1.2.4中已添加至环境变量，则此步骤可省略>

uclibc:

export ARCH=arm
export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
export PATH=/tools/toolchain/gcc-sigmastar-9.1.0-2019.11-x86_64_arm-eabi/bin:/tools/toolchain/arm-sigmastar-linux-uclibcgnueabihf-9.1.0/bin:$PATH
<若1.2.4中已添加至环境变量，则此步骤可省略>

3.2. 编译生成image

解压SourceCode

cd SourceCode
tar zxvf xxx.tar.gz

3.2.1. EVB板对应defconfig

EVB板根据flash类型，可以分为nand和nor。

For QFN128 EVB Board:

编译SPINAND：

cd project
make ipc-rtos_ifado.spinand.glibc-11.1.0-ramdisk.ssc032a.128.qfn128_defconfig
make clean;make image -j32

For QFN88 EVB Board

编译nor:

cd project
make ipc-rtos_ifado.nor.uclibc-9.1.0-ramdisk.ssc032b.64.qfn88_defconfig
make clean;make image -j32

从alkaid/project/image/output/images目录可获取烧录所需的所有bin档

注意：

  • 切换不同的defconfig编译，需要先执行make clean，再执行make xxx_defconfig。 否则可能会执行报错

3.3. defconfig命名说明

编译之前需要选择对应的defconfig，defconfig各字段说明如下：

$(PRODUCT).$(FLASH).$(TOOLCHAIN)-$(TOOLCHAIN_VERSION)-$(FS_TYPE).$(BAROD).$(DDR_SIZE).$(PACKAGE)_[$(DDR_TYPE)]_[$(OPTION)]_defconfig
字段 字段说明 举例
PRODUCT 产品形态 如：ipc/usbcam/nvr/dispcam/ipc-rtos
FLASH flash类型 如：nor/nand/emmc
TOOLCHAIN 编译链 如：glibc/uclibc
TOOLCHAIN_VERSION 编译链版本 如：11.1.0/10.2.1
FS_TYPE 文件系统类型 如：ramdisk/ext4fs/ramfs/squashfs
BAROD 板子类型 如：ssc029a/ssm00a/ssm00c
DDR_SIZE DDR大小 如：256/512x512(两颗512)
PACKAGE 芯片封装类型 如：bga1/bga2/qfn128
DDR_TYPE DDR类型，此字段为可选字段 如：ddr4/ddr3/lpddr3/lpddr4/lpddr4x。如果此字段为空，DDR类型为ddr4
OPTION 标识其它一些功能，此字段为可选字段 如：hyp/optee/pm_rtos_dram/str

其中DDR_SIZE的含义，以512为例：DDR SIZE 512MB，对应.config文件中的LX_MEM的大小：

512MB=512*1024*1024Byte=0x20000000Byte

同样对应boot下bootargs参数中的LX_MEM=0x20000000

3.4. Linux Config必选项

以 Linux 5.10 为基准，DualOS架构下必需要开启的一些linux配置项

CONFIG_BLK_DEV_INITRD=y
CONFIG_SS_DUALOS=y
CONFIG_SSTAR_CLK_IGNORE_UNUSED=y
CONFIG_SS_BUILTIN_UNFDT=y
CONFIG_FB_DTS_SKIP_CRC=y
CONFIG_FB_DTS_SCAN_MEMORY_ONCE=y
CONFIG_FB_DTS_SKIP_ATAGS_TO_FDT=y
CONFIG_DEFERRED_INIICALLS_SLAB_SYSFS=y
CONFIG_DEFERRED_INIICALLS_PARAM_SYSFS=y
CONFIG_DEFERRED_INIICALLS_PPERF_SYSFS=y
CONFIG_DEFERRED_INIICALLS_MORE_SYSFS=y
CONFIG_DEFERRED_CREATE_DTS_SYSNODE=y
CONFIG_DEFERRED_CRYPTIO_WQ_INIT=y
CONFIG_DEFERRED_RTC_HCTOSYS=y
CONFIG_PARAVIRT_TIME_ACCOUNTING=y
CONFIG_SS_PROXYFS=y
CONFIG_SSTAR_DUALOS_DRIVER=y
CONFIG_SSTAR_LH_RTOS_VIRTIO=y

若使用 Hypervisor架构还需要配置(ifado暂不支持)：

CONFIG_MONITOR_FIRMWARE=y
CONFIG_LINUX_ON_SS_HYPERVISOR=y
CONFIG_TEE=y
CONFIG_OPTEE=y

4. 烧写

4.1. ISP Tool烧写

请确定 ISP Tool 为5.0.30及以上版本。ISP Tool会在首次版本发布的时候一起打包在tool目录下。

4.1.1. Nor Flash烧写

注意：在项目开发的过程或者不同的项目上，分区很可能会不同。实际使用的分区请参考编译镜像中的images/partition_layout.txt。

Nor flash烧录步骤：

step1. 打开ISP tool。并且关闭UART terminal，否则可能无法正常'Connect'。

step2. 选择SPI tab，点击'More' 并且选择类型为'SPINOR'，点击'Domain' 并且选择为'NON-PM'。

step3. 点击'Connect'，加载image "boot.bin"，并点击'Run'。

4.1.2. Nand Flash烧写

默认的分区配置如下表，在项目开发的过程或者不同的项目上，分区很可能会不同。实际使用的分区请参考编译镜像中的image/partition_layout.txt。

Nand flash 烧录步骤：

step1. 打开ISP tool。并且关闭UART terminal，否则可能无法正常'Connect'。

step2. 选择SPI tab，点击'More' 并且选择类型为'SPINAND'，点击'Domain' 并且选择为'NON-PM'。

step3. 点击'Connect'，加载image "cis.bin"，并点击'Run'

注意：cis.bin 必须同时烧0地址和0x20000地址，否则boot会起不来。

step4. 加载image "cis.bin", base shift= 0x20000, 并点击'Run'。

step5. 加载image "boot.bin"，base shift= 0x140000，并点击'Run'。

注意：如果烧录过程中遇到bad block skip导致烧录失败，可以勾选工具的OpMarkbadBlock，这样工具就不会检查bad block。如果flash真有bad balck，在烧录过程中的verify会报错。

注意：

  • 烧录时。如果勾选了oob，烧录的又不是ecc bin，就会出现很多bad block，这时可以erase整块flash擦除oob。
  • 出厂坏块无法被擦除，flash厂商有做保护。

4.1.3. 其他烧写方式待补充

eMMC烧写：NA（待补充）

4.2. TFTP烧写

在PC端运行tftp(FTP server)：

step1. 使用tftp工具指向image path：project\image\output\images\（或单独拷贝到其他目录），并选择正确的网卡。

step2. 连接板子的网口到PC端(与PC同一网段即可)，连接Debug串口工具到PC端，并检查连接的正确性。

在板子端运行tftp(FTP Client)：

step1. 板子开机，长按回车，进入bootloader command line。

首次烧录请设置IP：(除非ip设置变更或者更换flash)

# set -f gatewayip 192.168.1.1
# set -f ipaddr 192.168.1.101 (设定FTP Client (板子)使用的IP)
# set -f netmask 255.255.255.0
# set -f serverip 192.168.1.100 (设定FTP server (PC) 的IP)
# saveenv

注意：

  • 为了保证烧录顺利，请保证PC和开发板处于同一网段；

  • 请采用静态方式固定分配ip，防止烧录时ip地址跳变；

  • 也可以使用独立网卡使PC端直连开发板，固定该网卡的内网ip地址，并按上述方法设定开发板。

step2. 在UBOOT console下执行estar即可自动通过网络烧录。

如果烧录成功，会自动重启进入kernel。

如果烧录失败，简单排查方法：

  1. 先检查网络是否能ping通，在uboot下ping serverip，如不能ping 通，先检查网络配置是否有误；

  2. 如果可ping通，检查image下auto_update.txt文件，该文件为烧录脚本，检查auto_update.txt文件里所需烧录的bin文件，image下是否已齐全。

5. Preload demo

5.1 运行方法

RTOS preload demo在开机启动时会自动运行，参数设定在/misc/PreloadSetting.txt文件，参数修改请参考DualOS架构。

linux preload demo在linux起来后，cd /customer/mi_demo/rtos_preload，运行./prog_rtos_preload

5.2 Source Code路径

RTOS preload demo:

rtos/proj/sc/application/pipeline_demo/dualos_camera

linux preload demo:

sdk/verify/mi_demo/source/rtos_preload

6. 启动时间

启动时间可通过命令cat /sys/class/sstar/msys/booting_time获取各阶段时间戳，分析方法查看RTOS Earlyinit及TTFF/TTCL说明。

7. 快起Flash参考

下表提供Sigmastar平台公版验证中快起效果最佳的Flash型号，客户可以参考选择。

表1-5 Sigmastar平台DualOS快起的Spi Flash参考

Spi Flash厂商型号 Flash id
WB - W25N01JW EF-BC-21

在Sigmastar 平台上，如果id是一样就可以归为一个型号，但因为Flash厂商的具体型号可能有很多名字，这个需要检查一下Flash id是否在Flash支持列表，如果在则默认支持使用。如需保证快启时间，做到与Sigmastar提供的参考数据，就需要Flash足够快，一般的Flash达不到要求，对flash要求支持的特性有：Continuous Read Mode、Double Transfer Rate，如果支持这些特性就能满足快开的需求，不然就需要承受Flash读Image慢的时间。

8. APPLICATION SELECTOR介绍

新增APPLICATION SELECTOR功能，通过json动态配置要启动的app。rtos/proj/sc/application/pipeline_demo目录下增加application_selector文件夹，此为application selector的总入口。如果只有一个app可以忽略此功能。如果使用的defconfig中包含ptree，可以将ptree拿掉以达到减少code size的目的。

设置方法： 在project下make menuconfig，选择Rtos ---> Rtos Application Options ---> Support pipeline demo applications ---> Support application selector