100ASK-T113 Pro 开发板 Bootloader 完全开发指南

100ASK-T113 Pro 开发板 Bootloader 完全开发指南

本章基于 Tina-Linux SDK，深入讲解 Bootloader（U-Boot）的组成、编译、配置、修改及烧录方法。包含大量实战示例，从环境搭建到修改设备树、增加开机 Logo、使用 fastboot 更新分区，手把手带你掌握嵌入式 Linux 启动的第一阶段。学完本章，你将能独立对 T113 开发板的 U-Boot 进行定制和调试。

一、Tina-Linux Bootloader 简述

1.1 什么是 Bootloader？

Bootloader 是系统上电后第一个执行的程序，负责初始化硬件（时钟、DDR、存储控制器等），然后将 Linux 内核加载到内存并启动。在 Tina-Linux SDK 中，Bootloader 由两部分组成：

• 一级引导程序（BOOT0）：固化在芯片内部 BootROM 之后的第一个可执行程序，用汇编编写，极小，负责初始化 DDR 并将完整 U-Boot 加载到内存。
• 二级引导程序（U-Boot）：功能强大的引导器，提供命令行接口、支持多种文件系统、网络下载、环境变量管理等。

1.2 Tina-Linux 启动流程（文字描述）

text

上电 → 芯片内部 BootROM 根据启动引脚选择启动介质（NAND/SD卡/SPI Flash） → 加载 BOOT0 到内部 SRAM 并执行 → BOOT0 初始化 DDR 控制器，将 U-Boot 从 Flash 复制到 DDR → 跳转到 U-Boot 执行 → U-Boot 初始化更多外设，根据环境变量加载内核 → 启动 Linux 内核

我们将在后续章节详细讲解如何单独编译 BOOT0 和 U-Boot，以及如何修改它们的配置。

二、单独编译 Bootloader 部分

2.1 准备编译工具链

Tina-SDK 中已经包含了交叉编译工具链，位于prebuilt/gcc/linux-x86/arm/toolchain-sunxi-musl/toolchain/bin。在编译之前需要确保环境变量已加载：

bash

cd ~/tina-d1-h source build/envsetup.sh lunch 4 # 选择 t113_100ask-tina

2.2 快速编译 boot0 及 U-Boot

在 SDK 的lichee/brandy-2.0/目录下，执行./build.sh -p <平台名称>可以一键编译整个 Bootloader。平台名称对应LICHEE_CHIP变量，对于 T113 是sun8iw20p1。

示例：

bash

cd lichee/brandy-2.0/ ./build.sh -p sun8iw20p1

该命令会自动编译 BOOT0（包含 nand、emmc、spinor 版本）和 U-Boot。编译完成后，生成的文件会被复制到device/config/chips/t113/bin/以及out/t113-100ask/目录。

2.3 单独编译 U-Boot

如果只需要编译 U-Boot（不重新编译 BOOT0），可以进入 U-Boot 源码目录手动配置并编译。

bash

cd lichee/brandy-2.0/u-boot-2018/ make sun8iw20p1_uart3_defconfig # 配置为 T113 百问网开发板配置 make -j$(nproc)

sun8iw20p1_uart3_defconfig是专门为 T113 百问网开发板准备的默认配置（调试串口为 UART3）。编译成功后，会在当前目录生成u-boot.bin，并自动重命名并复制到device/config/chips/t113/bin/u-boot-sun8iw20p1.bin。

2.4 单独编译 BOOT0 / FES / SBOOT

BOOT0 的源码位于lichee/brandy-2.0/spl/目录。进入该目录后，可以通过make命令选择不同存储介质进行编译。

编译用于 NAND Flash 的 boot0：

bash

cd lichee/brandy-2.0/spl make distclean make p=sun8iw20p1 m=nand make boot0

编译用于 SD/eMMC 的 boot0：

bash

make distclean make p=sun8iw20p1 m=emmc make boot0

编译 FES（工厂烧录相关）：

bash

make distclean make p=sun8iw20p1 m=fes make fes

编译 SBOOT（安全启动相关）：

bash

make distclean make p=sun8iw20p1 m=sboot make sboot

编译输出的文件位于spl/nboot/或out/t113-100ask/目录下，例如boot0_sdcard_sun8iw20p1.bin、boot0_nand_sun8iw20p1.bin。

必须掌握：如何单独编译 U-Boot 和 BOOT0。这在实际开发中频繁用到，例如修改 U-Boot 源码后只需重新编译 U-Boot 而无需重编整个系统。

三、单独配置 U-Boot

3.1 U-Boot 设备树与环境变量文件

Tina SDK 将板级配置放在device/config/chips/t113/configs/100ask/目录下，其中与 U-Boot 相关的文件有：

注意：U-Boot 的设备树与内核的设备树是分开的。U-Boot 的设备树主要用于驱动显示、存储、网络等，以便加载内核。

3.2 U-Boot 源码所在位置

完整的 U-Boot 源码位于：

text

~/tina-d1-h/lichee/brandy-2.0/u-boot-2018/

该目录下包含常见的 U-Boot 子目录：arch/、board/、common/、configs/、drivers/、dts/等。你可以在configs/目录中找到所有预定义的配置文件：

bash

cd lichee/brandy-2.0/u-boot-2018/configs/ ls -1 *sun8iw20p1*

输出：

text

sun8iw20p1_defconfig sun8iw20p1_nor_defconfig sun8iw20p1_uart3_defconfig # 我们使用的配置

3.3 Tina 系统指定的配置文件

Tina SDK 通过device/config/chips/t113/configs/100ask/BoardConfig.mk来指定 U-Boot 使用的配置：

makefile

LICHEE_CHIP := sun8iw20p1 LICHEE_BRANDY_VER := 2.0 LICHEE_BRANDY_DEFCONF := sun8iw20p1_uart3_defconfig

当执行 SDK 顶层make时，构建系统会读取BoardConfig.mk，自动调用 U-Boot 的make sun8iw20p1_uart3_defconfig。

3.4 编译打包与更新

在 SDK 顶层目录，执行以下命令即可重新编译整个系统（包括 U-Boot）并打包固件：

bash

mboot # 单独编译 Bootloader（等同于 cd lichee/brandy-2.0 && ./build.sh -p sun8iw20p1） make -j$(nproc) # 编译完整系统（包括内核、包等） pack # 打包生成最终烧录镜像

如果只修改了 U-Boot 源码，可以只运行mboot，然后pack，最后烧录镜像。这样比完整编译节省大量时间。

四、修改系统启动环境变量

4.1 查看 U-Boot 默认环境变量

连接开发板串口（波特率 115200），上电后迅速按空格键进入 U-Boot 命令行。输入print命令即可查看所有环境变量：

bash

=> print bootdelay=1 console=ttyS3,115200 bootcmd=run setargs_nand_ubi boot_normal ...

关键变量解释：

• bootdelay：自动启动前的等待秒数，默认为 1。
• bootcmd：U-Boot 自动执行的命令，例如此处为run setargs_nand_ubi boot_normal。
• setargs_nand：定义传递给内核的启动参数（bootargs），包括根文件系统位置、控制台等。
• setargs_mmc：当从 SD 卡启动时使用的 bootargs。
• boot_normal：实际加载内核的命令（sunxi_flash read ...; bootm ...）。

4.2 修改启动等待时间

在 U-Boot 命令行中修改bootdelay并保存：

bash

=> setenv bootdelay 3 => saveenv => reset

重启后会发现倒计时变成了 3 秒。

必须掌握：printenv、setenv、saveenv是 U-Boot 最常用的调试命令。

4.3 设置为默认配置（永久修改）

如果你希望在编译固件时就内置新的环境变量（例如默认bootdelay=3或添加固定 MAC 地址），可以修改device/config/chips/t113/configs/100ask/env.cfg文件。

示例：添加 MAC 地址

原文件内容片段：

text

mac= wifi_mac= bt_mac=

修改为：

text

mac=20:0D:B0:33:9D:7E wifi_mac= bt_mac=

保存后，重新执行make && pack并烧录固件，MAC 地址就会成为默认值。进入 U-Boot 后输入print即可验证。

了解即可：env.cfg中的变量会覆盖 U-Boot 源码中的默认环境变量。

五、U-Boot 支持的命令（部分常用）

在 U-Boot 提示符下输入?或help可以列出所有命令。以下列出最常用的几类：

5.1 信息查询类

5.2 环境变量操作

5.3 内存操作

5.4 存储介质操作

• MMC/SD 卡：mmc dev <id>切换设备，mmc part显示分区，fatls mmc 0:1列出 FAT 分区文件。
• NAND Flash：nand info显示 NAND 信息，nand read/nand write读写，nand erase擦除。
• UBI 卷：ubi part sys挂载 UBI 分区，ubifsmount ubi0:rootfs挂载 UBIFS。

5.5 网络命令

5.6 FAT 文件系统命令

示例：从 SD 卡的第一个分区加载内核镜像

bash

=> mmc dev 0 => fatload mmc 0:1 0x42000000 zImage => bootm 0x42000000

六、示例：U-Boot 下查看并修改内核设备树节点

U-Boot 提供了fdt命令来操作设备树（Flattened Device Tree）。注意：操作的是当前内存中的设备树，通常内核的设备树会在启动时由 U-Boot 传递给内核。

6.1 FDT 命令基本用法

示例：查看根节点

bash

=> fdt addr 0x43ec0e70 # 假设设备树在此地址 => fdt list /

6.2 查询配置（以 WiFi 节点为例）

bash

=> fdt list /soc@3000000/rfkill@0/wlan@0 wlan@0 { compatible = "allwinner,sunxi-wlan"; wlan_busnum = <0x00000001>; wlan_regon = <0x00000013 0x00000006 0x0000000c 0x00000000>; wlan_hostwake = <0x00000013 0x00000006 0x0000000a 0x00000000>; };

6.3 修改整数属性

例如将wlan_busnum从 1 改为 2：

bash

=> fdt set /soc@3000000/rfkill@0/wlan@0 wlan_busnum <0x2> => fdt list /soc@3000000/rfkill@0/wlan@0 wlan_busnum wlan_busnum = <0x00000002>;

6.4 修改字符串属性

例如将 WiFi 状态从"okay"改为"disabled"：

bash

=> fdt set /soc@3000000/rfkill@0/wlan@0 status "disabled"

6.5 GPIO 或 PIN 配置特殊说明

在设备树中，GPIO 通常用一组数字描述：<phandle port pin func pull drive data>。对于全志芯片，GPIO 编号规则如下：

示例：<0x00000013 0x00000006 0x0000000c 0x00000000>其中第二个数0x06表示 PG 端口，第三个数0x0c表示组内序号 12，即PG12。后面的数分别表示功能分配、内部电阻、驱动能力、输出电平。

修改 GPIO 配置可以使用fdt set，但要注意保持其他位的值不变。通常不建议手动修改，而是修改源码中的设备树文件。

必须掌握：fdt list和fdt set是调试设备树的有力工具，特别适用于快速验证硬件配置。

七、示例：使用 fastboot 更新系统分区

当开发板通过 USB 连接到 PC 时，可以在 U-Boot 中进入 fastboot 模式，然后通过 PC 端的fastboot命令单独更新某个分区（如 boot、rootfs）。

7.1 进入 fastboot 模式

在 U-Boot 命令行中输入：

bash

=> fastboot

开发板会进入 fastboot 模式，等待 USB 连接。

7.2 主机端安装 fastboot 工具

Ubuntu 下安装：

bash

sudo apt install android-tools-fastboot

7.3 查看设备连接

bash

sudo fastboot devices Android Fastboot fastboot

7.4 更新 boot 分区

先找到 boot 分区的镜像文件。在 SDKout/t113-100ask/目录下，boot.fex是一个软链接，指向实际的boot.img。

bash

cd out/t113-100ask ls -l image/boot.fex # lrwxrwxrwx ... -> /home/ubuntu/tina-d1-h/out/t113-100ask/boot.img

使用 fastboot 烧写：

bash

sudo fastboot flash boot /home/ubuntu/tina-d1-h/out/t113-100ask/boot.img

输出示例：

text

target reported max download size of 33554432 bytes sending 'boot' (3766 KB)... OKAY [ 0.212s] writing 'boot'... OKAY [ 1.152s] finished. total time: 1.364s

7.5 其他分区

类似地，可以更新rootfs分区：

bash

sudo fastboot flash rootfs rootfs.img

或者擦除分区：

bash

sudo fastboot erase private

必须掌握：fastboot 是快速迭代开发的利器，避免反复插拔 SD 卡或重新烧录完整固件。

八、示例：修改 U-Boot 支持 RGB 屏幕

百问网 T113 开发板支持 7 寸 RGB 接口 LCD（1024×600）。我们需要修改 U-Boot 的设备树，增加 LCD 节点，使 U-Boot 能够初始化屏幕（以便显示开机 Logo）。

8.1 修改 U-Boot 设备树

设备树文件位于：

text

device/config/chips/t113/configs/100ask/uboot-board.dts

找到&lcd0节点（如果不存在则添加）。以下是完整配置（重要参数已注释）：

c

&lcd0 { lcd_used = <1>; // 启用 LCD lcd_driver_name = "default_lcd"; lcd_backlight = <100>; // 背光亮度 0-255 lcd_if = <0>; // 0: RGB 接口 lcd_hv_if = <0>; // 0: 水平垂直同步 lcd_x = <1024>; // 水平分辨率 lcd_y = <600>; // 垂直分辨率 lcd_width = <154>; // 屏幕物理宽度 (mm) lcd_height = <85>; // 屏幕物理高度 (mm) lcd_dclk_freq = <51>; // 像素时钟 51MHz lcd_hbp = <140>; // Horizontal Back Porch lcd_ht = <1344>; // Horizontal Total lcd_hspw = <20>; // Horizontal Sync Pulse Width lcd_vbp = <20>; // Vertical Back Porch lcd_vt = <635>; // Vertical Total lcd_vspw = <3>; // Vertical Sync Pulse Width lcd_pwm_used = <1>; // 使用 PWM 调背光 lcd_pwm_ch = <7>; // 使用 PWM 通道 7 lcd_pwm_freq = <500>; // PWM 频率 500Hz lcd_pwm_pol = <1>; // 极性 lcd_power = "vcc-lcd"; lcd_pin_power = "vcc-pd"; pinctrl-0 = <&rgb18_pins_a>; // 数据引脚组 pinctrl-1 = <&rgb18_pins_b>; };

注意：如果原文件已有&lcd0但某些属性不同，需要删除原来的兼容节点，替换为本节内容。

8.2 修改 U-Boot 配置

进入 U-Boot 源码目录，编辑configs/sun8iw20p1_uart3_defconfig，在文件末尾添加以下配置（若没有）：

kconfig

# 启用 LCD 驱动 CONFIG_VIDEO_LCD=y CONFIG_VIDEO_SUNXI=y CONFIG_VIDEO_SUNXI_DE_BE=y CONFIG_VIDEO_SUNXI_DE_FE=y CONFIG_VIDEO_SUNXI_HDMI=n CONFIG_DISPLAY_LOGO=y CONFIG_BMP_16BPP=y CONFIG_BMP_24BPP=y CONFIG_BMP_32BPP=y

8.3 编译并烧录

回到 SDK 顶层，执行：

bash

mboot # 重新编译 U-Boot make -j$(nproc) # 完整编译（可选，因为只改了 U-Boot） pack # 打包

然后烧录新固件。此时启动后，屏幕应该会亮起（但无图像，因为还未添加 Logo）。如果背光亮起，说明 LCD 初始化成功。

必须掌握：修改设备树是嵌入式开发的核心技能，学会添加 LCD 节点后，也可以类推添加其他外设。

九、示例：U-Boot 下增加启动 LOGO 图

9.1 准备合适尺寸的图片

以 7 寸屏（1024×600）为例，建议使用分辨率小于屏幕分辨率的 BMP 图片（例如 800×480）。为了加快加载速度，图片大小应控制在 200KB 以内。可以使用 GIMP 或画图工具将图片转换为 BMP 格式，颜色深度选择 24 位。

9.2 转换图片格式（如需要）

使用 ImageMagick 的convert命令：

bash

sudo apt install imagemagick convert original.jpg -resize 800x480 -colors 256 bootlogo.bmp

或者使用 GIMP 导出为 BMP（不压缩、24 位）。

9.3 拷贝到特定目录

将bootlogo.bmp复制到 SDK 的boot-resource目录，该目录会被打包到启动分区。

bash

cp bootlogo.bmp ~/tina-d1-h/device/config/chips/t113/configs/100ask/configs/

注意：路径可能因 SDK 版本而异。实际使用的目录是device/config/chips/t113/configs/100ask/configs/，这个目录下的文件会被打包到boot-resource.fex中。

9.4 编译打包使用

重新编译并打包：

bash

make -j$(nproc) pack

烧录固件后，上电即可看到开机 Logo。

9.5 调整图像大小（可选）

如果 Logo 显示不完全或拉伸，可以更换为更小尺寸的图片。推荐使用 512×300 黑色背景的图片，加载速度极快。

了解即可：开机 Logo 的显示由 U-Boot 中的bmp_display函数实现。你也可以通过修改env.cfg中的bootlogo变量来更换 Logo 文件名（需要配合 U-Boot 源码修改）。

十、示例：固化自己的 U‑Boot 配置（重启不丢失）

直接修改运行时的环境变量（setenv）只在当前启动生效，复位后就会恢复成默认值。
要想修改永久生效，必须修改U‑Boot 的默认配置（defconfig或env.cfg），然后重新编译并烧写。

10.1 修改默认环境变量（推荐用于 bootcmd、bootargs 等）

Tina SDK 中板级的环境变量默认值存放在device/config/chips/t113/configs/100ask/env.cfg。

bash

cd ~/tina-d1-h/device/config/chips/t113/configs/100ask vim env.cfg

例如，将默认启动命令从boot_normal改为boot_recovery：

text

bootcmd=run setargs_nand_ubi boot_recovery

保存后，重新完整编译 SDK（会自动重新打包 U‑Boot）：

bash

cd ~/tina-d1-h make -j32 pack

10.2 修改 Kconfig 配置（用于开启/关闭命令、功能）

如果你需要永久启用某个 U‑Boot 命令（比如config、cpu、license等），需要修改defconfig。

① 进入 U‑Boot 源码目录，打开 menuconfig：

bash

cd ~/tina-d1-h/lichee/brandy-2.0/u-boot-2018 make sun8iw20p1_uart3_defconfig # 加载当前板子的配置 make menuconfig

② 在菜单中勾选你需要的功能（例如Command line interface → Info commands → [*] config）。
③ 保存并退出，然后生成新的 defconfig：

bash

make savedefconfig cp defconfig configs/sun8iw20p1_uart3_defconfig

④ 回到 SDK 顶层重新编译：

bash

cd ~/tina-d1-h make -j32

10.3 验证固化是否成功

烧写新生成的固件（例如tina_t113-100ask_uart3.img）到设备，重启后：

bash

# 进入 U‑Boot 命令行，查看环境变量是否为你修改的值 print bootcmd # 检查新增的命令是否存在 help config

如果两者都符合预期，说明配置已永久固化。

核心原则：

• 不要在运行时用setenv改完就重启（除非你执行了saveenv，但某些 NAND 或 SPI NOR 上saveenv可能不可靠）。
• 生产环境必须通过修改defconfig或板级 env.cfg来固化配置。
• 备份你的修改：将device/config/chips/t113/configs/100ask/和修改后的 defconfig 用 Git 管理。

十一、必须掌握 vs 了解即可

✅ 必须掌握（面试/工作中高频）

1. U-Boot 源码位置：lichee/brandy-2.0/u-boot-2018/，板级配置device/config/chips/t113/configs/100ask/。
2. 常用 U-Boot 命令：printenv、setenv、saveenv、md、mmcinfo、fatload、bootm、reset。
3. 单独编译 U-Boot：make sun8iw20p1_uart3_defconfig→make -jN。
4. 修改环境变量：通过 U-Boot 命令行setenv+saveenv，或修改env.cfg后重新编译。
5. 使用 fastboot 更新分区：fastboot flash boot boot.img。
6. 修改设备树：编辑uboot-board.dts后重新编译。
7. 增加开机 Logo：放置 BMP 到configs/目录，重新打包。

🔍 了解即可（能看懂、不要求独立完成）

1. BOOT0 的详细编译命令（make p= sun8iw20p1 m=nand等）。
2. FDT 命令的高级用法（修改数组属性、添加节点）。
3. U-Boot 源码的目录结构（arch/arm/cpu/armv7/sunxi/等）。
4. GPIO 编号与设备树中数字的转换规则。
5. U-Boot 中的 SPI NAND 驱动细节。

十二、面试官提问环节

第1问：U-Boot 中如何修改启动等待时间？如何永久生效？

参考答案：

• 临时修改：在 U-Boot 命令行输入setenv bootdelay 3，然后saveenv，下次启动生效。
• 永久固化：修改 SDK 中的device/config/chips/t113/configs/100ask/env.cfg，将bootdelay=3写入，然后重新编译打包烧录。

第2问：U-Boot 中如何从 SD 卡加载内核并启动？

参考答案：

bash

=> mmc dev 0 => fatload mmc 0:1 0x42000000 zImage => fatload mmc 0:1 0x43000000 sun8iw20p1.dtb => bootz 0x42000000 - 0x43000000

其中bootz用于 zImage，bootm用于 uImage。注意设备树地址与内核地址不能重叠。

第3问：如何单独编译 U-Boot 而不重新编译整个 Tina 系统？

参考答案：

bash

cd ~/tina-d1-h source build/envsetup.sh lunch 4 mboot # 单独编译 Bootloader

或者手动进入 U-Boot 目录make，然后回到顶层执行pack重新打包。注意：mboot会自动将生成的u-boot.bin复制到正确位置。

第4问：在 U-Boot 中修改设备树节点后，如何使修改生效并传递给内核？

参考答案：
使用fdt set修改内存中的设备树，然后使用bootm或bootz启动内核时，U-Boot 会自动将修改后的设备树地址传给内核。示例：

bash

=> fdt addr 0x43ec0e70 => fdt set /soc@3000000/uart3 status "okay" => bootm 0x42000000 - 0x43ec0e70

如果已经通过setenv bootargs设置了正确的设备树地址，也可以直接运行bootcmd。

第5问：为什么修改了env.cfg后重新烧录固件，但开发板上的环境变量还是旧的？

参考答案：
可能的原因：

1. 没有执行make clean或删除旧的out/目录，导致打包时仍使用了旧的env.fex。
2. 开发板上的环境变量被保存到了存储介质（如 NAND 的 env 分区），U-Boot 启动时会优先使用已保存的环境变量而不是固件中的默认值。解决方法：在 U-Boot 命令行执行env default -a恢复默认，然后saveenv。
3. 确保修改的env.cfg路径正确，且没有被其他板级配置文件覆盖。

十三、常见问题与调试技巧

13.1 U-Boot 无法进入命令行？

• 检查串口参数：波特率 115200，数据位 8，停止位 1，无流控。
• 确认开发板供电正常，且启动介质（SD 卡/NAND）有正确固件。
• 如果启动倒计时非常短（例如bootdelay=0），可在上电前按住空格键或任意键，直到串口输出Hit any key to stop autoboot。

13.2 修改设备树后屏幕依然不亮？

• 确认lcd_used = <1>；确认背光 PWM 通道和极性正确；检查硬件连接。
• 在 U-Boot 命令行执行fdt list /soc/lcd0查看设备树节点是否生效。
• 可以暂时在uboot-board.dts中直接写死lcd_backlight = <255>测试。

13.3 fastboot 无法识别设备？

• 确保在 U-Boot 中已输入fastboot命令。
• 检查 USB 线是否连接正确（通常使用 OTG 口）。
• 主机端安装驱动（Windows 需要 Zadig 或全志 USB 驱动，Linux 无需额外驱动）。
• 执行lsusb查看是否有1f3a:1000或类似的全志设备。

十四、总结

本章详细讲解了 Tina-Linux SDK 中 Bootloader 的组成、编译、配置与调试方法。通过一系列示例，你应当能够独立完成以下任务：

• 单独编译 U-Boot 和 BOOT0。
• 修改 U-Boot 环境变量和设备树。
• 增加开机 Logo 并调整显示。
• 使用 fastboot 快速更新内核或文件系统。

Bootloader 是嵌入式系统的地基，熟练掌握 U-Boot 将极大提升你的开发效率和调试能力。建议在实验板上反复练习本章所有示例，并尝试修改不同参数观察效果。