RV1126 快速啟動

澆築菜鳥發表於2023-12-15

一、硬體資訊

  1. RV1126/RV1109 系列芯⽚內建硬體解壓縮模組 -- decom，可以極⼤得提升系統啟動速度

  2. RV1126/RV1109 內建⼀個 MCU，MCU 在 SoC 上電後就會快速啟動，迅速初始化 Camera 和 ISP，然後儘可能快得儲存前⼏幀影像。

  3. RV1126 支援快速啟動的儲存介質

    儲存介質型別 讀取速度 是否⽀持快速啟動
    eMMC 120MB/S 是
    SPI Nor Flash 30MB/S 是
    SPI Nand Flash 10.8MB/S 否

二、配置快速啟動的流程

剛開始做快速啟動的時候，我就走了一個彎路，以為只要將 uboot、kernel、rootfs中不要的元件裁剪後，便能加快開啟的速度，實現快速啟動的效果，把不用的元件裁剪後，發現開機速度並沒有明顯的加快。

後來檢視資料才發現，快速啟動沒有跑 uboot，其中 kernel、rootfs以及MCU的系統均透過SPL載入，並且 kernel 和 rootfs 都是儘可能裁剪後的元件。在 RV1126 中，快速啟動的基本流程如下

  • 核心和rootfs透過SPL載入，裁剪掉uboot；
  • 核心和rootfs透過硬體解壓縮；
  • MCU協助初始化ISP/Camera；
  • 驅動並⾏初始化；
  • 核心裁剪；
  • rootfs裁剪；
  • 演算法模型預載入；
  • ⽤⼾態主程式並⾏初始化；
  • Wi-Fi⽹絡連線最佳化；

三、快速啟動配置

在 RV1126 提供的 SDK 包已經是比較完善的了，對於快速啟動，提供了對應的配置檔案，只需要編譯一下即可得到快速快速啟動的韌體，下來後便實現了快速啟動。

RV1126 提供了一些快速啟動的配置檔案，路徑在 sdk/device/rockchip/rv1126_rv1109 下，如下所示

配置名 說明
BoardConfig-tb-v12.mk ⽤來編譯 RV1126 DDR3 EVB V12 板⼦的板級配置，儲存使⽤ eMMC
BoardConfig-tb-v13.mk ⽤來編譯 RV1126 DDR3 EVB V13 板⼦的板級配置，儲存使⽤ eMMC
BoardConfig-spi-nor-tb-v13.mk ⽤來編譯 RV1126 DDR3 EVB V13 板⼦的板級配置，儲存使⽤ SPI Nor
BoardConfig-dualcam-tb-v13.mk ⽤來編譯 RV1126 DDR3 EVB V13 板⼦的板級配置，儲存使⽤ eMMC，⽀持雙⽬
BoardConfig-battery-ipc.mk ⽤來編譯電池IPC LPDDR3 Demo Board的板級配置，儲存使⽤ eMMC

注意： 可以從板級配置檔案中找到對應元件的配置檔名，遇到問題後可以找到相應為配置檔案進行修改，如下圖所示：

  1. 選擇配置檔案，這裡我使用的是 BoardConfig-tb-v13.mk，根據自己的需要，如下圖所示：

    ./build.sh lunch

  2. 編譯全部檔案

    ./build.sh

  3. 燒寫進行
    這裡可以燒寫所有檔案，也可以直接燒寫 update.img 檔案，如下圖所示：

    注意： 編譯完成後，在日誌中會列印電源晶片的配置電壓，燒寫進行之前必須檢視自己的電源配置是否正常，否則可能會燒壞自己的MCU，不瞭解板子電壓的，請諮詢相關人事

注意： 準確來說，做完這一步，快速啟動已經實現了，但是從上面的啟動流程來看，有很多步奏都沒操作過，做出來的系統不肯定不是自己需要的，並且板級配置檔案還是官方提供的，所以不同的板子可能會遇到不同的問題，下面流程便是更改啟動流程中所以的檔案和遇到的一些錯誤。

四、快速啟動機制

在瞭解快速啟動機制之前，先看看快速啟動的分割槽。在快速啟動中韌體的映象分割槽和常規IPC韌體不⼀樣，分割槽配置可以參考 SDK 中 device/rockchip/rv1126_rv1109 ⽬錄下的⽂件，不只到自己的分割槽檔案是那個，上面內容中有說明，回到筆記第三大點檢視，快速啟動⼀般分為了 Uboot、boot、userdata(oem)

  1. uboot 分割槽
    說明：uboot分割槽實際打包了 MCU 映象和 Trust 映象，他們會被 SPL 載入；
    配置檔案： rkbin/RKTRUST/RV1126TOS_TB.ini（在 sdk\u-boot\configs\rv1126-emmc-tb.config 中配置）

    有需要的可以更改相應的 bin 檔案，檔案在 rkbin/rv11/ 目錄下，如果沒有自己需要的檔案可以找官方人員。

  2. boot 分割槽
    說明：採⽤fit格式打包，其中包含了dtb、核心映象和rootfs映象，rootfs映象⼀般採⽤ramdisk，它們被
    SPL預載入，並採⽤decom硬體解壓縮。
    配置⽂件： device/rockchip/rv1126_rv1109/boot-tb.its

  3. userdata(oem) 分割槽
    說明：根據需要，自己可以單獨開⼀個可讀寫的分割槽，新增分割槽可以檢視相關部落格，我後面也會有相關的筆記記錄

4.1 SPL快速啟動機制

U-Boot SPL 下⽀持 fit 格式的快速開機，同時⽀持按鍵進⼊loader模式和低電檢測

  1. 配置

    CONFIG_SPL_KERNEL_BOOT=y // 開啟快速開機功能
CONFIG_SPL_BLK_READ_PREPARE=y // 開啟預載入功能
CONFIG_SPL_MISC_DECOMPRESS=y // 開啟解壓功能
CONFIG_SPL_ROCKCHIP_HW_DECOMPRESS=y

    注意： 在檔案 sdk\u-boot\configs\rv1126-emmc-tb.config 和 sdk\u-boot\configs\rv1126_defconfig 檔案中有相應的配置

  2. 預載入功能
    U-Boot SPL ⽀持預載入功能，使能預載入功能後，可以在執⾏其他程式的同時載入韌體。⽬前主要⽤來預載入ramdisk。device/rockchip/rv1126_rv1109/boot-tb.its 配置檔案如下

    ramdisk {
data = /incbin/("./images-tb/ramdisk.gz");
compression = "gzip"; // 壓縮格式
type = "ramdisk";
arch = "arm";
os = "linux";
preload = <1>; // 預載入標誌
comp = <0x5800000>; // 載入地址
load = <0x2800000>; // 解壓地址
decomp-async; // 非同步解壓
hash {
algo = "sha256";
uboot-ignore = <1>; // 不做hash校驗
};
};

4.2 核心快速啟動機制

  1. 配置

    CONFIG_ROCKCHIP_THUNDER_BOOT=y // 開啟快速開機功能
CONFIG_ROCKCHIP_THUNDER_BOOT_MMC=y // 開啟⽀持eMMC快速開機最佳化功能
CONFIG_ROCKCHIP_THUNDER_BOOT_SFC=y // 開啟⽀持SPI Nor快速開機最佳化功能
CONFIG_VIDEO_ROCKCHIP_THUNDER_BOOT_ISP=y // 開啟⽀持ISP快速開機最佳化功能

    注意： 在檔案 sdk\kernel\arch\arm\configs\rv1126-tb.config 中有相應的配置

  2. 裝置樹配置
    為了快速開機，SPL 不會依據實際的硬體引數修改 kernel dtb 的引數，所以有些引數需要⾃⼰配置，具體需要配置的引數有 “Memory” 和 “ramdisk解壓前後⼤小”

    詳見 kernel/arch/arm/boot/dts/rv1126-thunder-boot.dtsi

    memory: memory {
    device_type = "memory";
    reg = <0x00000000 0x20000000>;     // 離線幀預留記憶體，給MCU抓拍使⽤，根據需要分配，不需要MCU快速抓拍功能，建議刪除
};
reserved-memory {
    trust@0 {
        reg = <0x00000000 0x00200000>;     // trust 空間
        no-map;
    };
    trust@200000 {
        reg = <0x00200000 0x00008000>;
    };
    ramoops@210000 {
        compatible = "ramoops";
        reg = <0x00210000 0x000f0000>;
        record-size = <0x20000>;
        console-size = <0x20000>;
        ftrace-size = <0x00000>;
        pmsg-size = <0x50000>;
    };
    rtos@300000 {
        reg = <0x00300000 0x00100000>;     // 預留給⽤⼾端使⽤，沒有使⽤可以刪掉
        no-map;
    };
    ramdisk_r: ramdisk@2800000 {
        reg = <0x02800000 (48 * 0x00100000)>;     // 解壓源地址和⼤小，可以依據實際⼤小進⾏更改
    };
    ramdisk_c: ramdisk@5800000 {
        reg = <0x05800000 (20 * 0x00100000)>;     // 壓縮源地址和⼤小，可以依據實際⼤小進⾏更改
    };
};

    注意： 裝置樹檔案中 eMMC 和 SPI Nor 的配置不同，請參考 RV1126 SDK 中提供的資料，這裡我就附上了

4.3 驅動並⾏載入機制

快速開機的核心啟動過程，為了充分利⽤多核優勢，並⾏運⾏相同 level 的 initcall。功能需要 ONFIG_INITCALL_ASYNC=y ，在 arch/arm/configs/rv1126-tb.config 中已經預設開啟

注意： 開啟多核後，camera 驅動需要提前到 device_initcall（⼀般透過 module_i2c_driver 註冊），而不要使⽤
device_initcall_sync。因為沒有其它驅動在 device_initcall_sync 這個時刻初始化，⽆法並⾏。

4.4 精簡版 kernel

# 配置自己需要的元件 
make menuconfig

# 配置完成，把.config 儲存為 defconfig
make ARCH=arm savedefconfig

# 更新修改好的配置檔案到對應的 defconfig 檔案，否則不生效，如
cp defconfig arch/arm/configs/alientek_rv1126_defconfig

4.5 精簡版 rootfs

  1. 配置工具包
    這個就不過多介紹了，需要的可以參考我之前的筆記【Buildroot】工具包使用

  2. busybox配置
    配置檔案在 buildroot/board/rockchip/common/tinyrootfs/busybox.config

注意： 配置完成後注意修改此記憶體⼤小，rootfs壓縮後最⼤⽀持的⼤小20MB，解壓後的⼤小為48MB，可以使用用命令 ls -al 檢視 rootfs 壓縮檔案前後的大小，配置檔案在 kernel/arch/arm/boot/dts/rv1126-thunder-boot.dtsi ，配置方式如下

ramdisk_r: ramdisk@2800000 {
    reg = <0x02800000 (48 * 0x00100000)>; // 解壓源地址和⼤小，可以依據實際⼤小進⾏更改
};

ramdisk_c: ramdisk@5800000 {
  reg = <0x05800000 (20 * 0x00100000)>; // 壓縮源地址和⼤小，可以依據實際⼤小進⾏更改
};

4.6 快速抓拍

我使用的攝像頭不需要 ISP 功能，所以將 ISP 功能給關了，這裡就沒有進行測試，需要的小夥伴可以自行嘗試，教程見 RV1126參考資料/RV1126_RV1109/Fastboot/Rockchip_Developer_Guide_RV1126_RV1109_Battery_Product_CN.pdf

五、常見錯誤

  1. 記憶體配置不對
    在載入階段可能會出現硬體配置錯誤，需要更改對應的 .bin 檔案，比如 正點的 RV1126 開發板的記憶體使用的是 ddr4 所以需要更改 sdk/rkbin/RKBOOT/RV1126MINIALL_EMMC_TB.ini 檔案，如下圖所示

  2. 打包錯誤
    在檔案 device/rockchip/common/mkfirmware.sh 打包指令碼中，預設打包了 demo 分割槽，但是配置後可能沒有 demo 分割槽，所以帶打包階段會出現錯誤，只需要遮蔽對應分割槽的打包動作即可，如下圖所示

  3. 裝置樹不生效或找不到 rv1126-alientek.dtb 檔案
    這個是因為裝置樹的編譯沒有進行修改，導致快速啟動的裝置樹不起作用。在 build.sh 指令碼中確定了打包 dtb 的變數，所以值需要結合更改 sdk/kernel/scripts/mkmultidtb.py 檔案中的內容即可，更改方式如下圖所示：

    注意： 主要確保自己配置的裝置樹檔案生效，具體可以參考 “文件教程(非常重要)/【正點原子】ATK-DLRV1126%20系統開發手冊V1.6.pdf” 中的“4.6.5 單個裝置樹編譯” 中的內容即可

  4. 確實驅動
    這個相對比較簡單了，只需要參考 rv1126-alientek.dts 裝置樹檔案，天機自己需要的驅動即可，是在不行，直接全部搬過來也是可以的，如果只是測試的話，可以不用更改問題3 中的裝置樹檔案，直接使用預設的 rv1126-alientek.dtb 也行。

  5. 驅動不載入
    檢查完裝置樹後，發現驅動不載入，出現這個問題不要慌，值需要在驅動檔案中加入下圖中的內容即可，原因見筆記中 4.3 節內容

  6. CMA 記憶體錯誤
    檢視命令 dmesg | grep -i reserve，如下圖所示：

    遇到這個問題，可以結合筆記中 4.2 節內容，修改裝置樹 reserved-memory 節點和配置檔案 sdk\kernel\arch\arm\configs\rv1126_defconfig 中的內容，如下圖所示

  7. usb 功能除錯

    BR2_PACKAGE_THUNDERBOOT_USE_EUDEV=y

    更多操作可以參考 《rv1126 —— udev機制、增加隨身碟識別功能、usbmount實現USB設定自動掛載》

  8. 找不到對應的 .xml ISP配置檔案
    遇到這個問題，主要是 rootfs 中的配置錯誤，只需要修改 buildroot/configs/rockchip_rv1126_evb_tb_defconfig 的配置即可，如下圖所示：

  9. rootfs 工具包和庫檔案的配置
    預設配置配置使用的是 mediaserver 測試應用，此應用跑起來後，會正常開啟對應攝像頭的影像，主要做一個演示。如果需要新增自己的應用，只需要裁剪 rootfs 即可，可以參考筆記中 4.5 節的內容

  10. adb 連線消失問題
    在 VM 虛擬中，連線 ADB 後，圖示直接消失了。
    有大佬說要插裝置後，從 USB 裝置彈窗的形式連線就可以成功，但是我的 VM 已經預設選擇了，就不會出現彈窗，至於怎麼操作至今沒找到。

參考資料

基於 alientek rv1126 快速啟動除錯那的寫坑：https://www.cnblogs.com/Austin7/p/17879654.html
《rv1126 —— udev機制、增加隨身碟識別功能、usbmount實現USB設定自動掛載》：https://www.cnblogs.com/zhuangquan/p/15541536.html
rv1126 CMA記憶體管理機制：https://www.ebaina.com/articles/140000016960

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