【ATU Book - i.MX8系列 - OS】NXP i.MX Linux BSP 開發環境架設

關鍵字 :linux nxp i.MX8套件開發板恩智浦 tensorflow 乙太網 security ethernet cortex

一、概述

談論嵌入式系統的開發環境，不得不提起近年來相當實用的 Yocto 建構工具。此工具擁有極為靈活的平台擴展性，廣泛的軟體套件與社群支持、多平台支援整合性，能夠滿足開發者特定需求和多種熱門的嵌入式系統架設，已成為當今頂尖的架構工具。然而，此篇文章並非重點談論 Yocto 建構概念與相關議題，而是要帶領讀者快速應用 Yocto 的 Bitbake 開源工具來快速佈署恩智浦 NXP i.MX8 系列的開發環境，透過此博文即可輕鬆實現任何有關 i.MX8 的環境架設 !!

若讀者想要更快速進入到 NXP 平台的實作中，可以至官方網站下載官方發行的 Linux 映像檔(Image)。
Embedded Linux for i.MX Applications Processors | NXP Semiconductors

二、快速環境架設

1. Yocto BSP 必要軟體安裝

(1) 更新套件 :

$ sudo apt-get upgrade

(2) 安裝必要套件 :

$ sudo apt-get install gawk wget git-core diffstat unzip texinfo gcc-multilib build-essential chrpath socat cpio python python3 python3-pip python3-pexpect xz-utils debianutils iputils-ping python3-git python3-jinja2 libegl1-mesa libsdl1.2-dev pylint3 xterm curl repo zstd liblz4-tool

(3) 設定 Git 帳號 :

$ git config --global user.name "user name"
$ git config --global user.email "user.name@wpi-group.com"

綠色字體須自行更新為相應的字串，例如 : user name 須改為 weilly.li

(4) 設置 repo環境 :

$ cd ~
$ mkdir ~/bin
$ curl http://commondatastorage.googleapis.com/git-repo-downloads/repo > ~/bin/repo
$ chmod a+x ~ /bin/repo
$ export PATH=~/bin:$PATH

2. Yocto BSP 編譯開發環境

本篇將使用最新版本與 NXP i.MX 8M Plus 平台來演示如何『架設 Yocto BSP 環境』。讀者僅需要準備一台電腦以及容量保留 500GB以上的 Ubuntu OS 20.02 系統，並跟著下列步驟，即可輕鬆架設編譯環境以及產生映像檔(Image)。

(1) 建立資料夾，並移動至該資料夾中 :

$ cd <root/anywhere>
$ mkdir <Yocto Project>
$ cd <Yocto Project>

(2) 以 repo 套件下載與同步指定 BSP 版本之存儲庫 :

$ repo init -u https://github.com/nxp-imx/imx-manifest -b imx-linux-mickledore -m imx-6.1.55-2.2.0.xml
$ repo sync

其他版本請查閱『附件 - 各版本對應的 repo 指令』

(3) BSP 環境設定 (以 i.MX 8M Plus 為例) :

$ EULA=1 MACHINE=imx8mpevk DISTRO=fsl-imx-xwayland
$ source ./imx-setup-release.sh -b buildxwayland

其他平台設置方式 :

由於網站編輯表格不易，故以圖片取代 ! 若想複製請點選此連結

詳細資訊，請參考來源出處IMX_YOCTO_PROJECT_USERS_GUIDE 之1 章節 (+)

(4) BSP 編譯 :

$ bitbake imx-image-full

其他映像檔編譯方式 :

(5) 附件 - 各版本對應的 repo 指令

由於網站編輯表格不易，故以圖片取代 ! 若想複製請點選此連結

(6) 附件 - 各 BSP 版本對應的 Uboot / GCC / Python 版本

3. Yocto BSP 燒錄方式

燒錄映像檔(Image) 至 NXP 嵌入式的平台方法有很多種，建議主要有三種方式，分別為 Linux 指令燒錄方式、UUU 燒錄軟體、第三方燒錄軟體。順帶一提，目前 NXP 所採用的映像檔格式為 wic 檔案，請至開發環境中的 <YOCTO>/tmp/deploy/images/imx8mpevk 查看是否有 .wic 或 .wic.zst 檔案 ! 此範例以 SD Card 作為儲存裝置的燒錄方式為主，若欲了解其他儲存裝置，請參考 UUU 的操作方式。

燒錄前，請確認 Boot Switch 開關撥片位置是否正確。如下圖，若欲使用 eMMC 方式開機則須設置至 0010 ，反之 SD Card 方式開機則須設定至 0011。

(1) Linux 指令

● 請將 SD Card 連接至 PC 端 (Linux 環境)，並確認所在的路徑位置

 $ ls /dev/sd*

● 燒錄 Image 檔至 SD Card 中 :

$ export DEVSD=/dev/sdb 
$ cd  <Yocto Project>/buildxwayland/tmp/deploy/images/imx8mpevk
$ bunzip2 -dk -f imx-image-full-imx8mpevk -*.rootfs.wic.zst 
$ sudo dd if=imx-image-full-imx8mpevk -*.rootfs.wic of=${DEVSD} bs=1M && sync

(2) UUU 燒錄軟體

● 請開啟 PowerShell 輸入下列指令，將相關檔案移動至資料夾中 :

$ mkdir <Windows Folder>

$ cd < Windows Folder>
$ scp -P 10001 -r weilly@10.20.7.3: <Yocto Project> /tmp/deploy/images/<platform>/*.wic.zst .
$ scp -P 10001 -r weilly@10.20.7.3: <Yocto Project> /tmp/deploy/images/<platform>/imx-boot-*.bin-flash_evk .

若無此檔案，請至官方網站下載 Demo Image

● 請先至 NXP github 下載最新的 UUU 1.5.141.exe 工具，並移動至映像檔資料夾中。

https://github.com/nxp-imx/mfgtools/releases

● 請將 Boot Switch 切換至 Serial Download 模式，並以 USB Type-C 將 EVK 與 PC 端連結後。即可開啟電源，輸入下列指令確認是否有順利連接至 PC 端 :

.\uuu.exe -lsusb

裝置連接成功 :

Connected Known USB Devucs
  Path     Chip    Pro    Vid    Pid    BdVersion
  ==============================================
  1:18             FB:    0x1FC9 0x0152  0x0223

● 燒錄 Image 檔至 SD Card 中 :

$ .\uuu.exe -b sd_all <imx-boot-imx8mpevk-sd.bin-flash_evk> <imx-image-desktop-imx8mpevk*.wic.zst>

燒錄完成後，請將 Boot Switch 切換至 SD Card 模式
透過此方式亦可燒錄至 emmc , qspi , spl 等儲存空間，更多細節可以參考【ATU Book-i.MX8系列】 UUU（Universal Update Utility）

(3) 第三方燒錄軟體

● 下載 Rufs 燒錄軟體

● 點進「選擇」後，選取「所有檔案」選擇 wic 檔案 ! 即可按下「執行」!

4. 運行 Linux OS

依上述步驟，就是製作完成一張專屬於 i.MX8M Plus 的 Linux 系統之 SD Card . 最後僅需要將 SD Card 、螢幕與 HDMI 連接至開發板，並開啟電源後，等待數秒後，即可看到以下畫面 !

順帶一提，將 Micro USB 傳輸線連接至開發板後，並搭配 Putty 或 Telent 等虛擬化終端機軟體，即可進入到 EVK 的系統中進行操作。

NXP i.MX Release Distro 5.10-hardknott imx8mpevk ttymxc1
imx8mpevk login: 
imx8mpevk login: root
root@imx8mpevk:~#

三、Release Note of Newest

BSP – L6.1.55_2.2.0

● Linux Kernel 更新至 6.1.55 版本

● Linux Uboot 更新至 v2023.04 版本

● EULA 使用者授權協議更新至 v48 版本

● GGC toolchain 支援至 12.3 版本

● Cortex-M 韌體更新

● i.MX 8ULP
● i.MX 8M Nano
● i.MX 8M Mini
● i.MX 8M Plus

● Security 安全性

● OP-TEE 更新至 3.21.0 版本
● 修復 Arm Trusted Firmware 潛在漏洞

● Multimedia多媒體應用

● Gstreamer 更新至 1.22.5 版本
● Gstreamer支援 Hantro VPU V4L2 codec 介面 (預設)
● Sound Open Firmware 更新至 v2.6.0 版本
● A/V 播放預設變更為 playbin3

● Graphis 圖形

● GPU Driver 更新至 6.4.11.p2.2 版本
● GPU SDK 更新至 6.1.1
● Chromium 更新至 101.0.4951.54

● Machine Learning 機器學習

● OpenCV 更新至 4.7.0
● Tensorflow-lite 更新至 2.11.1 (含 GPU 加速)
● ONNX 更新至 1.13.1.
● Arm NN 已棄用

● Ethernet 乙太網路

● DPDK Driver支援 i.MX8M Mini 與 i.MX8M Plus 平台
● DPDK 支援 L2FWD 與 L3FWD 應用

● Arm SystemReady-IR 認證

● i.MX 8M Mini EVK 已通過認證
● i.MX 8M Plus EVK 已通過認證
● i.MX 8M Quad EVK 已通過認證
● i.MX 8M Nano EVK 已通過認證

● Platform 平台

● i.MX 8M Plus

● ISP 更新至 4.2.2.23.0

● I.MX 8ULP

● 正在進行嚴格的測試與驗證階段 (GA)

● i.M93

● 11x11 的封裝大小正在進行嚴格的測試與驗證階段 (GA Quality)
● 9x9 的封裝大小正在基礎的測試與驗證階段 (GA Quality)

● i.M91P

● 11x11 的封裝大小正在初期開發階段 (Alpha Quality)
● 9x9 的封裝大小正在初期開發階段 (Alpha Quality)

● i.MX 8QuadXPlus B0 MEK 已不支援 Support 與發行新的 BSP 版本
● i.MX 8DualX MEK 已不支援 Support 與發行新的 BSP 版本
● i.MX 8DXL A1 DDR3L EVK 已不支援 Support 與發行新的 BSP 版本
● i.MX 6QuadPlus SABRE-AI 已不支援 Support 與發行新的 BSP 版本
● i.MX 6Quad/Dual SABRE-AI 已不支援 Support 與發行新的 BSP 版本
● i.MX 6DualLite SABRE-AI 已不支援 Support 與發行新的 BSP 版本

四、參考文件

[1] i.MX 8 Series Applications Processors Multicore Arm® Cortex® Processors

[2] NXP Document - i.MX Yocto Project User's Guide.pdf

[3] Welcome to the Yocto Project Documentation

[4] NXP Document - i.MX Linux Release Note

如有任何相關 OS 技術問題，歡迎至博文底下留言提問 !!
接下來還會分享更多 OS 的技術文章 !!敬請期待 【ATU Book-i.MX8系列 - OS】 !!