iMX8MQ MCUXpresso SDK开发详解
iMX8MQ
2020-12-15 19:10:00
iMX8MQ
飞凌iMX8MQ 平台内部有一个Cortex M4内核，支持使用MCUXpresso SDK进行开发。
MCUXpresso SDK是微控制器软件支持的集合，它包含外围驱动程序，RPMSG多核通信，以及FreeRTOS支持。可以查看SDK API文档了解它实现的函数和结构体。
OKMX8MQ平台可以使用以下工具链进行SDK开发：
Linux环境： Makefiles support with GCC revision v7-2017-q4-major from Arm Embedded
Windows环境：IAR Embedded Workbench for ARM version 8.30.2
一、使用ARM GCC工具编译应用程序
在Linux环境下，MCUXpresso SDK使用GCC工具进行编译，下面以hello_world demo为例说明编译的过程。
首先需要搭建Linux编译环境：
1、安装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，可以参考下列步骤进行更新。
$ 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、安装GCC编译器
将用户资料工具目录的 gcc-arm-none-eabi-7-2017-q4-major-linux.tar.bz2 拷贝到虚拟机/tmp 目录。
$ cd /tmp
$ sudo tar xvf gcc-arm-none-eabi-7-2017-q4-major-linux.tar.bz2 -C /opt
3、设置环境变量
$ 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
设置完成可以看一下是否设置成功：
$ echo $ARMGCC_DIR
$ echo $PATH
4、编译
将用户资料原厂资料中的 SDK_2.8.0_EVK-MIMX8MQ.zip 拷贝到虚拟机 /home/forlinx/imx8mq 目录下：
$ 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
编译出来的 hello_world.bin 文件在 ./debug 目录下。
注意：这里也可以编译其他版本，如build_ddr_debug.sh，只是在运行的时候会有差别。
二、 使用IAR和J link编译和 调试
参考官方提供的手册 《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请使用IAR embedded Workbench 8.30.2版本或更高版本，jlink官方工具版本请使用包含MIM8M6_M4设备的版本，我们使用的版本为JLink_Windows_V654c。IAR embedded Workbench为付费软件，请用户自行购买安装。Jlink官方工具用户可以在jlink官方网站下载。
另外还需要NXP提供的SDK_2.8.0_EVK-MIMX8MQ，用户资料内已经提供。
2、IAR通过Jlink运行测试程序
步骤一、打开工程
1. 打开IAR
2. 在“File”菜单下选择“Open Workspace”，选择SDK_2.8.0_EVK-MIMX8MQ\boards\evkmimx8mq\demo_apps\hello_world\iar\hello_world.eww。
3. 选择debug选项
步骤 二 、 配置工程
按下ALT+F7快捷键打开配置界面。
1. 设置General Options选项配置：
2. 设置linker选项配置：
点击“Edit...”
选择MIMX8MQ6xxxJZ_cm4_ddr_ram.icf、MIMX8MQ6xxxJZ_cm4_ram.icf，不同的选项会生成的镜像会运行在不同的存储中（ddr、ram）。
3. 设置Debugger选项配置：
4. 设置J-Link/J-Trace选项配置：
配置完成后点击 “OK”。
步骤三、编译并运行工程
注意：调试M4程序，iMX8MQ开发板不能启动到Linux内核阶段，需要停止在uboot（启动时，在调试串口按下空格键）。
1. 点击“Make”编译工程，工程编译完成，且无报错：
2. 点击“Download and Debug”按钮：
3. 提示设置 J-Link 选择设备：
4. 选择“MIMX8MQ6_M4”设备：
5. 运行测试程序：
6. 在M4核调试串口查看运行结果：
三、使用 U -boot运行应用程序
可以在iMX8MQ开发板启动的时候进入u-boot命令行，通过u-boot命令来将bin文件加载到M4中并运行，下面以hello_world.bin程序为例说明运行的过程。
注意：M4程序运行可能和A53有资源冲突，如某个接口在M4中已经使用，A53中不要再次调用此接口。M4程序运行在DDR中，需要Linux中预留这部分内存。在系统烧写的设备树ok8mq-evk-rpmsg.dtb中有配置。我们下面测试都是使用此设备树测试M4程序。
在uboot命令行内输入下列命令修改设备树：
$ setenv fdt_file ok8mq-evk-rpmsg.dtb
$ saveenv
1、 准备测试用M4程序
采用第一或者第二中的方法生成运行在DDR和ram的hello_world.bin，并将它们分别命名为hello_world_ddr.bin和hello_world_ram.bin。
2、 串口连接
由于hello_world程序中使用了uart2，因此在开始测试之前请连接uart2到PC的串口。并使用串口调试工具打开对应的COM口，波特率等参数设置和OKMX8MQ Debug口参数相同。
3、 将编译出来的hello_world_ddr.bin和hello_world_ram.bin拷贝到U盘（Fat32）的根目录下面，将U盘插到开发板上，重启iMX8MQ开发板，停在u-boot命令行。
4、 在u-boot命令行执行如下命令
对于debug/release版本的bin文件，它运行在TCM，执行下列命令：
$ usb start
$ fatload usb 0:1 0x48000000 hello_world_ram.bin
$ cp.b 0x48000000 0x7e0000 0x20000
$ bootaux 0x7e0000
终端的执行：
在uart2的调试串口工具上可以看到打印信息如下：
对于ddr_debug/ddr_release版本的bin文件，它运行在DDR4，执行下列命令：
$setenv fdt_file ok8mq-evk-rpmsg.dtb
$ saveenv
$ usb start
$ fatload usb 0:1 0x80000000 hello_world_ddr.bin
$ dcache flush
$ bootaux 0x80000000
终端的执行：
在uart2的调试串口工具上可以看到打印信息如下：
四、Uboot自动启动M4程序
在制作系统镜像的时候，会将源码包内images/m4/文件夹下的文件写入到boot.img镜像内，该镜像是rootfs.sdcard的一部分。我们把镜像烧写到emmc后，这些m4程序的镜像就在emmc的fat32分区内存在。Uboot启动过程中会运行m4_run，将m4_run设置为启动m4程序，启动后uboot会启动M4程序。
以hello_world例程示例，按下面的方法设置uboot环境变量后，uboot会自动启动M4程序。
hello_world程序的镜像，我们已经默认添加到源码的images/m4/文件夹下，所以我们的镜像内emmc的分区1内的m4文件夹下包含了hello_world的镜像，hello_world_ram.bin和hello_world_ddr.bin。
在ram启动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启动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：用户添加自己编译的镜像放到images/m4/文件夹下，编辑生成镜像，烧写后就会在emmc的fat分区内，启动的时候根据编译的为ddr版或ram版选择m4_run的设置方法，并将m4_run命令内的m4镜像名字替换成自己编译的m4镜像的名字。
注2：可以在系统启动后查看fat分区内包含的镜像，也可以通过cp命令添加镜像。
查看镜像：
$ ls /run/media/mmcblk0p1/m4
复制镜像到文件夹：
$ cp /run/media/sda1/m4_flash.bin /run/media/mmcblk0p1/m4/
五、异构多核通信测试
使用RPMsg（Remote Processor Messaging）实现Cortex A53跟Cortex M4进行通信。
RPMsg是一种基于virtio的消息传递总线，它允许内核驱动程序与系统上可用的远程处理器（如Cortex M4）进行通信。下图是一个多核通信架构：
飞凌iMX8MQ的MCUXpresso SDK中有一个demo：rpmsg_lite_pingpong_rtos，它实现了Cortex A53与Cortex M4的数据收发，二者使用了共享内存，并且在Cortex M4上运行了一个FreeRTOS Task。
在Cortex A53端通过内核模块的方式实现该功能，代码位于：drivers/rpmsg/imx_rpmsg_pingpong.c。
下面以 Arm GCC 方式编译示例。
进入以下目录：
$ cd boards/evkmimx8mq/multicore_examples/rpmsg_lite_pingpong_rtos/linux_remote/armgcc
编译debug版本的bin文件：
$ ./build_debug.sh
$ cd debug
$ ls -l
将编译出来的bin文件rpmsg_lite_pingpong_rtos_linux_remote.bin拷贝到U盘（Fat32）的根目录下面，启动开发板停在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
运行bin文件后，可以在uart2的串口终端看到以下输出：
然后在A53 U-boot命令行输入 boot 启动kernel，此时可以在Cortex M4的串口终端看到以下输出：
然后在Cortex A53的串口终端加载以下内核模块：
$ modprobe imx_rpmsg_pingpong
模块加载之后，Cortex A53开始跟Cortex M4进行数据传输，此时可以在Cortex M4的串口终端看到以下输出：
此时可以在Cortex A53的串口终端看到以下输出：
六、FreeRTOS 应用程序测试
飞凌iMX8MQ板卡内部有一个Cortex M4核，可以在上面运行FreeRTOS 应用程序。
下面以freertos_swtimer demo为例测试FreeRTOS。
进入目录：
$ cd boards/evkmimx8mq/rtos_examples/freertos_swtimer/armgcc
编译debug版本的bin文件：
$ ./build_debug.sh
$ cd debug
$ ls -l
将编译出来的bin文件 freertos_swtimer.bin 拷贝到U盘（FAT32）的根目录下面。将U盘插入开发板USB Host接口，启动开发板停在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
此时可以在Cortex M4的串口终端看到以下输出：
可以看到终端周期性的打印出Tick字符，说明FreeRTOS 应用程序中的定时器任务正在运行。
原创：iMX8MQ 2020-12-15 19:10:00
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