需求：

一款基于zynq架构的产品，只有qspi flash，并没有其他的存储设备，

现在的要求固化某个应用程序app，设置开机启动.

但是根据厂家提供的sdk，编译出的镜像重启后，文件系统的内容都会还原，

之前的方案是每次都要把程序放到buildroot下，

然后重新编译，将rootfs、内核镜像、设备树打包到image.ub.bin中，

然后用jtag重新烧录到flash中。

这很不合理，所以要我们需要对flash进行分区，

然后将需要固化的程序通过flashcp烧写到flash中，然后在用dd命令导出该文件。

0. MTD基础

该操作依赖linux的MTD子系统。

MTD（Memory Technology Device)是内存技术设备，它为原始闪存设备（例如NAND，OneNAND，NOR 等）提供了一个抽象层。

这些不同类型的Flash都可以使用相同的API。

通常内核都默认支持MTD驱动。

MTD字符设备-通常称为**/dev/mtd0，/dev/mtd1**等。

这些字符设备提供对原始闪存的I/O访问。

它们支持许多ioctl调用，用于擦除擦除块，将其标记为不良或检查擦除块是否不良，获取有关MTD设备的信息等。

sysfs接口，它提供有关系统中每个MTD设备的完整信息。此接口易于扩展，并且鼓励开发人员尽可能使用sysfs接口，而不是较旧的ioctl或/proc/mtd接口。

mtd子系统的sysfs接口已在内核中进行了说明，当前可在Documentation/ABI/ testing/sysfs-class-mtd中找到。

/proc/mtd proc文件系统文件提供常规的MTD信息。这是旧版界面，而sysfs界面提供了更多信息。

MTD子系统支持带有软件和硬件ECC的 raw NAND闪存，OneNAND闪存，CFI（通用闪存接口）NOR闪存以及其他类型的闪存。

1. 查看qspi flash大小

进入uboot

fmsh> sf probe 0
SF: Detected n25q256 with page size 256 Bytes, erase size 4 KiB, total 32 MiB

该命令式查看设备信息。

可以看到qspi flash容量为32MB，即0x1E84800

2. 需要固化镜像分区地址设置

一口君使用的平台需要固化2个文件：cfg(存储配置信息)、app(可执行程序)

加上必须烧录的boot.bin、image.ub.bin，一共有4个文件，

所以我们需要配置4个分区。

1) boot.bin、image.ub.bin地址

其中boot.bin包含了fpga的ip核和启动必要的文件信息，地址固定为0

image.ub.bin的地址通常厂家也会给出默认地址，

进入uboot打印环境信息：

fmsh> printenv

fit_size=0x153f000
flash_off=0x500000
load_addr=0x2000000
qspiboot=echo Copying FIT from SPI flash to RAM... 
&& sf probe && sf read ${load_addr} ${flash_off} ${fit_size} && bootm ${load_addr}

echo Copying FIT from SPI flash to RAM... ：
 打印提示信息
sf probe：
 查看设备硬件信息
sf read ${load_addr} ${flash_off} ${fit_size}，
 从flash地址flash_off开始读取fit_size个字节到ram地址load_addr
bootm ${load_addr}：
 启动内核

可以看到flash地址是flash_off：0x500000

2) 分区划分

那现在我们就可以给这4个文件设置分区信息了

镜像文件实际大小(hex)起始地址offset块数boot.bin3D09000x000000x50000061-80image.ub.binD59F800x5000000x1100000214-272cfg.bin2000x16000000x100001app.bin78000x16100000x300003

注意：
offset大小必须是 0x10000整数倍，这个是擦除的最小单位-块。
每个分区大小结合要固化的程序，合理分配，既要考虑后面程序升级需要预留足够空间，也不要太大，造成浪费
分区划分不能超过flash最大值32M

3. 设备树

flash分区设备树说明如下：

Documentation\devicetree\bindings\mtd\partition.txt

Fixed Partitions
================

Partitions can be represented by sub-nodes of a flash device. This can be used
on platforms which have strong conventions about which portions of a flash are
used for what purposes, but which don't use an on-flash partition table such
as RedBoot.

The partition table should be a subnode of the flash node and should be named
'partitions'. This node should have the following property:
- compatible : (required) must be "fixed-partitions"
Partitions are then defined in subnodes of the partitions node.

For backwards compatibility partitions as direct subnodes of the flash device are
supported. This use is discouraged.
NOTE: also for backwards compatibility, direct subnodes that have a compatible
string are not considered partitions, as they may be used for other bindings.

#address-cells & #size-cells must both be present in the partitions subnode of the
flash device. There are two valid values for both:
<1>: for partitions that require a single 32-bit cell to represent their
     size/address (aka the value is below 4 GiB)
<2>: for partitions that require two 32-bit cells to represent their
     size/address (aka the value is 4 GiB or greater).

Required properties:
- reg : The partition's offset and size within the flash

Optional properties:
- label : The label / name for this partition.  If omitted, the label is taken
  from the node name (excluding the unit address).
- read-only : This parameter, if present, is a hint to Linux that this
  partition should only be mounted read-only. This is usually used for flash
  partitions containing early-boot firmware images or data which should not be
  clobbered.
- lock : Do not unlock the partition at initialization time (not supported on
  all devices)

我们只需要关注分区的子节点说明即可：

reg描述某个flash分区的offset和size
label(可选)分区名字
read-only(可选)该分区只读

根据前面所有分析内容，最终我们修改设备信息如下：

&qspi0 {
    status = "okay";
    flash0: s25fl256s@0 {
        compatible = "spi-flash","spansion,s25fl256s1", "jedec,spi-nor";
        reg = <0>;      /* chip select */
        spi-max-frequency = <50000000>;
        m25p,fast-read;
        page-size = <256>;
        block-size = <16>;  /* 2^16, 64KB */
        cdns,read-delay = <2>;
        cdns,tshsl-ns = <0>;
        cdns,tsd2d-ns = <0>;
        cdns,tchsh-ns = <0>;
        cdns,tslch-ns = <0>;

        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <1>;
        partition@boot {
            label = "boot";
            reg = <0x0000000 0x500000>;   
        };
        partition@uimage.ub {
            label = "uimage.ub";
            reg = <0x500000 0x1100000>;   
        }; 
        partition@prm {
            label = "cfg";
            reg = <0x1600000 0x10000>;   
        }; 
        partition@kk_ap {
            label = "app";
            reg = <0x1610000 0x30000>;   
        };          
    };
};

重新编译rootfs打包后重新启动即可。

4. 查看分区信息

# cat /proc/mtd 
dev:    size   erasesize  name
mtd0: 00500000 00010000 "boot"
mtd1: 01100000 00010000 "uimage.ub"
mtd2: 00010000 00010000 "cfg"
mtd3: 00030000 00010000 "app"

# ls /dev/mtd* -l
crw-------    1 root     root       90,   0 Jan  1 00:00 /dev/mtd0
crw-------    1 root     root       90,   1 Jan  1 00:00 /dev/mtd0ro
crw-------    1 root     root       90,   2 Jan  1 00:00 /dev/mtd1
crw-------    1 root     root       90,   3 Jan  1 00:00 /dev/mtd1ro
crw-------    1 root     root       90,   4 Jan  1 00:00 /dev/mtd2
crw-------    1 root     root       90,   5 Jan  1 00:00 /dev/mtd2ro
crw-------    1 root     root       90,   6 Jan  1 00:00 /dev/mtd3
crw-------    1 root     root       90,   7 Jan  1 00:00 /dev/mtd3ro
brw-------    1 root     root       31,   0 Jan  1 00:00 /dev/mtdblock0
brw-------    1 root     root       31,   1 Jan  1 00:00 /dev/mtdblock1
brw-------    1 root     root       31,   2 Jan  1 00:00 /dev/mtdblock2
brw-------    1 root     root       31,   3 Jan  1 00:00 /dev/mtdblock3

/dev/mtd0，/dev/mtd0ro,/dev/mtdblock0代表的是同一个MTD分区，但是**/dev/mtd0，/dev/mtd0ro都是字符设备，其中/dev/mtd0ro是只读字符设备，/dev/mtdblock0是块设备。常见的mtd-utils，nand_write等工具只能操作/dev/mtdX**字符设备，因为只有字符设备才支持ioctl操作。

5. 拷贝读取 MTD 分区

查看 MTD 分区cat /proc/mtd
擦除 MTD 分区flash_eraseall /dev/mtdX

擦除/dev/mtd0分区的第1块数据。

flash_erase /dev/mtd0 0x0 1

写 MTD 分区 NOR Flashflashcp /tmp/mtd.bin /dev/mtdX
写 MTD 分区 NAND Flashnandwrite /tmp/image.bin /dev/mtdX
读 MTD 分区dd if=/dev/mtdX of=/tmp/mtd.bin

a) 烧写cfg.bin文件到mtd2

首先需要下载文件导开发板，可以用sd卡、网口（tftp）、串口(rz命令)，根据自己的开发板资源。

执行下面命令烧录：

flash_erase /dev/mtd2 0x0 1
flashcp cfg.bin /dev/mtd2

导出分区文件

dd if=/dev/mtd2 of=/mnt/cfg.bin

b) 烧写app.bin到mtd3

flash_erase /dev/mtd3 0x0 3
flashcp app /dev/mtd3

导出分区文件

dd if=/dev/mtd3 of=/mnt/app.bin

6. 还原文件

注意导出的文件除了我们烧录的文件之外，

尾部还有多余FF，所以还需要去掉这些多余的部分，

所以我们必须要还原文件。

如下图所示：

【文件必须以二进制形式打开才能看到，彭老师用的Hex Editor Neo】

下载地址：

https://hhdsoftware.com/free-hex-editor

还原文件有很多方法，一口君自己写了个小程序，

原理：

逐字节读取文件，然后判断是否是0xFF，连续读取到16个0xff（防止文件中也由多个0XFF出现）,

则认为读到了有效文件尾部，记录有效文件长度，然后根据该长度，复制成最终文件，该文件就是我们所需要的最终文件。

源码：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>

int main(int argc, char** argv)
{
 int fd_p;
 int fdw_p;
 unsigned char c;
 int count = 0;
 int pos = 0;
 int i;

 if(argc != 3)
 {
  printf("argument error\n");
  for(int i = 0; i < argc ; i++)
  {
   printf("argv[%d] = %s\n", i, argv[i]);
  }
 }

 fd_p = open(argv[1], O_RDWR);
 if(fd_p < 0){
  printf("open file  %s failed\n", argv[1]);
  return -1;
 }

 fdw_p = open(argv[2], O_RDWR | O_CREAT);
 if(fdw_p < 0 printfopen file s failed\n argv2 return -1 while1 readfd_p c 1 ifc='= 0xff){' count ifcount>= 16){
    break;
   }
  }
  else{
   count = 0;
  }
  pos++;
 }

 lseek(fd_p, SEEK_SET, 0);
 for(i=0; i<pos-15; i++){
  read(fd_p, &c, 1);
  write(fdw_p, &c, 1);
 }
 return 0;
}

测试：

可见写入到分区的文件和我们从分区读取后再还原的文件时一致的。

重启后，再验证

从MD5校验码可知，可执行程序还原正确。

7. 开机自动还原文件

要想开机后自动还原该文件，并启动程序app，步骤如下：

将exportimg拷贝文件系统**/mnt**下，（目录有执行权限即可）
设置开机子启动脚本

sdk/buildroot-xxxxxx/output/target/etc/init.d/rcS

文件尾部添加:

dd if=/dev/mtd2 of=/mnt/cfg.bin
dd if=/dev/mtd3 of=/mnt/app.bin

touch /mnt/app
touch /mnt/cfg

chmod 777 /mnt/app
chmod 777 /mnt/cfg

/mnt/exportimg /mnt/app.bin /mnt/app
/mnt/exportimg /mnt/cfg.bin /mnt/cfg

rm /mnt/cfg.bin
rm /mnt/app.bin

/mnt/app &

本例在复旦微fmsh平台测试通过。 zynq平台应该也没问题。

有了MTD驱动，就可以将挂载jffs2分区。

后续会继续更新文章。

ZYNQ QSPI flash分区设置&启动配置

需求：

0. MTD基础

1. 查看qspi flash大小

2. 需要固化镜像分区地址设置

1) boot.bin、image.ub.bin地址

2) 分区划分

3. 设备树

4. 查看分区信息

5. 拷贝读取 MTD 分区

a) 烧写cfg.bin文件到mtd2

b) 烧写app.bin到mtd3

6. 还原文件

源码：

测试：

7. 开机自动还原文件

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1) boot.bin、image.ub.bin地址

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5. 拷贝读取 MTD 分区

a) 烧写cfg.bin文件到mtd2

b) 烧写app.bin到mtd3

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