华硕tinkerboard 2s Android11系列-bootloader部分的编译

        前一篇《第一款能运行Android11 的RK3399开发板tinkerboard2》已经对tinkerboard2的Android 11有个大致的介绍，这一期来聊聊tinkerboard2 Android11 SDK  bootloader部分的编译与烧录验证。后续的文章会从多个方面详细介绍如何基于官方的SDK定制一套Android固件。

        这里要首先感谢华硕tinkerboard开发团队开放的Android 11源码，让笔者有机会从最底层接触目前最新的操作系统，华硕工控主板tinker board系列的开发者汇集地：

https://tinkerboard.cn/是官方支持的论坛，有问题都可以上这里找或者问。

        深圳风火轮作为华硕AIoT官方合作伙伴，在背后真的默默做了很多，感谢！

准备工作

     前一篇文章提到，目前tinkerboard2 Android11的源码已经开放，可以从https://github.com/TinkerBoard2-Android获取其源码，但是github服务器是在国外，源码大小为90多G，导致下载源码需要。对于普通用户来说是很不友好的。深圳风火轮团队已将tinkerboard2 Android11的源码保存到百度网盘。用户可以到深圳风火轮官方论坛https://smartfire.cn/thread-5481-1-1.html下载源码。本文以及后续的文章中提及的技术细节全部是基于这套源码，所以要先下载这套源码。

注:Tinker board 2和Tinker Board 2s的区别就是2s板载了16GB的eMMC。

然后要安装一些必要的编译工具，直接用下面的命令即可

sudo apt-get install repo git ssh make gcc libssl-dev liblz4-tool expect g++ patchelf chrpath gawk texinfo chrpath diffstat binfmt-support qemu-user-static live-build bison flex fakeroot cmake gcc-multilib g++-multilib unzip device-tree-compiler python-pip ncurses-dev python-pyelftools

Android整体启动流程

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        上图展示了从上电到Android启动的大致流程，从上电启动开发板之后，会先执行片上的一段BOOTROM，这个BOOTROM烧写在芯片上，不能修改，其存在的意义就是跳转到FSBL。然后FSBL初始化DDR emmc 调试串口之后，跳转到SSBL，SSBL在rk平台上就是u-boot。之后u-boot引导kernel+ramdisk启动。对于不启用A/B分区的设备来说，是通过参数决定要使用normal mode还是recovery mode。对于启用了A/B分区的设备，则是决定要启用slot A的固件还是slot B的固件。ramdisk里面的Android init进程会进行分区挂载，创建目录，启动相关服务等操作，最终启动完整版本的Android系统。如果是recovery模式，则recovery init进程会根据需要进行恢复出厂设置，ota升级，备份等操作。

tinkerboard2 Android11的FSBL

RK平台的FSBL有两种：

         第一种是使用uboot tpl+uboot spl，这种方式的特点是全开源，源码可自由修改，rk开放了他们目前使用的全部uboot源码，利用这套源码即可编译出tpl和spl。也可以自由选择mainline的uboot，里面也包含tpl和spl。

       第二种是使用rk的ddr bin和miniloader，ddr bin主要功能就是初始化ddr，相当于tpl，miniloader是初始化一些外设，相当于spl。这种方式只有某些参数允许修改，比如ddr频率，调试串口的波特率，使用的引脚等信息，这种方式优势 在于rk官方调试过的ddr、emmc、nand flash芯片全部都支持，不需要用户进行适配。

 

 上图展示了两种启动方式的区别与联系，其最终的目标都是启动boot.img(图片来源Rockchip open source Document)

在一般的使用场景中，用户不需要修改第一级的boot信息，这一阶段需要实现的逻辑相对简单，复杂一点的逻辑应该放到后续的uboot里面，因此，这里通常使用的还是rk的ddr bin和miniloader。

Tinkerboard2s主控RK3399的ddr bin和miniloader存放在rkbin/bin/rk33目录下

 这里的ddr和miniloader就是fsbl需要用到的。

根据rk开发文档中的描述，其ddr bin和miniloader之间支持参数传递，这里ddr bin的参数允许修改。找到rkbin/tools/ddrbin_param.txt

这是个配置文件，里面可以配置的参数包括串口信息，DDR信息。DDR信息只有在需要用到RK官方没有适配过的内存芯片的时候才需要修改，而这款芯片是在RK的支持列表上面的，所以不需要改其他的参数，唯一需要改的就是串口。

查看原理图可以知道，目前使用的串口使用串口2，对应的GPIO为GPIO4_C3和GPIO4_C4，这两个引脚对应的是uart2c

 因此这个配置文件，串口信息配置如下

 将这个文件命名为ddrbin_param_3399_115200.txt，然后在rkbin/bin/rk33下找到一个rk3399的ddr文件，且ddr频率比较相近的。在tinkerboard2上，内存芯片型号为K4F8E304HB，查看三星官网，这颗芯片的频率在933MHz之上，因此选择文件，复制一份这个文件，并且重命名为rk3399_ddr_933MHz_v1.24_115200.bin，在rkbin/tools下执行命令

./ddrbin_tool ddrbin_param_3399_115200.txt ../bin/rk33/rk3399_ddr_933MHz_v1.24_115200.bin

即可将这个ddr.bin文件的启动串口信息修改

 然后修改rkbin/RKBOOT/RK3399MINIALL.ini可以指定打包时的ddr和miniloader文件名，miniloader没有提供修改工具，它的参数从ddr.bin中传递而来，因此用默认的即可

 最终在SDK目录下面的uboot文件夹中执行脚本

./make.sh loader

即可得到rk3399_loader_v1.24.126.bin，就是制作出来的FSBL固件

然后烧录到板上验证一下，要烧录loader固件，必须使tinkerboard2进入maskrom模式，用跳线帽短接电源口旁边的排针，如下图

 然后上电，上电之后将跳线帽拔出，然后打开rk的烧录工具，选择loader进行烧录

 烧录完之后，可以看到ddr.bin的运行信息已经打印出来，说明修改成功。

tinkerboard2s Android11的SSBL

         Tinkerboard2s Android11的SSBL，也就是uboot，源码已经全部提供，在SDK根目录的uboot文件夹中。

        这个uboot如果不需要添加额外的功能，直接进行编译就行。编译命令为./build.sh rk3399。执行此命令时，默认使用的defconfig文件为rk3399_defconfig。

        ASUS的github上面提供的代码是在RK的基础上面进行了更改的，增加了UMS和一些特殊的显示屏的支持。

        如果不需要启用ASUS官方默认支持的插上type-c线即进入UMS模式的功能，则需要进行如下更改

arch/arm/mach-rockchip/boot_mode.c

 RK的uboot启用了live dt技术，就是说对于大多数的驱动，它会启用kernel设备树里面的属性。因此，如果需要在uboot里面控制某些gpio的高低电平，比如点LED之类的，不需要在uboot中修改，直接修改kernel的设备树即可。

uboot的引导启动kernel的LOG如下

Tinkerboard2s Android11的TRUST

        ARM公司提出的了trustzone技术,使用NS位来判断当前处于secure world还是non-secure world状态,状态的切换由ATF(arm trusted firmware)来完成。目前这项功能在ARM64处理器上面是全部默认支持的，同时Android系统也需求这项技术，用于保护一些保密信息,如信用卡pin码,私有密码,客户数据等。

        RK平台上，uboot会引导启动TRUST固件，这个固件不开源，它的配置从uboot获取。修改rkbin/RKTRUST/RK3399TRUST.ini可以指定bl31 bl32文件，这两个文件基本不需要修改，默认即可。最终的运行效果如下

总结

        本文介绍了tinkerboard2s Android11 SDK整个bootloader的流程。bootloader从上电运行，到引导进入kernel结束，总共包含三个部分，分别为FSBL，包括ddr bin和miniloader；SSBL，也就是uboot；以及ATF固件。在这三个部分中，uboot是完全开源的，也是华硕修改比较多的，如果大家不想下载整个SDK，也可以单独浏览这部分的代码，其源码地址为

GitHub - TinkerBoard2-Android/u-boot

        在最后，感谢华硕tinkerboard开发团队的开源精神，愿意将一些定制的代码放出来给大家学习。同时向大家推荐一下tinkerboard2S，这款开发板是市面上少有的，完全开源，能够从最底层学习Android的开发板之一。

关于主板的更多详细信息，可以访问华硕AIoT京东旗舰店

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