gpSP掌机系统构建全流程指南

ubuntu 系统安装

下载镜像

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https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-releases/18.04/ubuntu-18.04.6-desktop-amd64.iso

使用物理机或者虚拟机安装都可以

换源

备份源列表

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sudo cp /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list.bak

修改 sources.list 文件

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sudo gedit /etc/apt/sources.list

更改为清华镜像源

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# 默认注释了源码镜像以提高 apt update 速度，如有需要可自行取消注释
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse
# 预发布软件源，不建议启用
# deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-proposed main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-proposed main restricted universe multiverse

更新并升级

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sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade

安装依赖库

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sudo apt-get install -y device-tree-compiler python flex bison ncurses-dev libssl-dev lsb-core lib32stdc++6

安装交叉编译工具链

安装编译器

新建 tool 文件夹并进入

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mkdir ~/linux/tools && cd ~/linux/tools

下载交叉编译链

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wget https://releases.linaro.org/components/toolchain/binaries/4.9-2017.01/arm-linux-gnueabihf/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz

创建文件夹并解压

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sudo mkdir /usr/local/arm && sudo tar -vxf gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz -C /usr/local/arm

配置环境变量

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sudo vim ~/.bashrc
export PATH=$PATH:/usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin
source ~/.bashrc

验证是否安装成功

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arm-linux-gnueabihf-gcc -v

uboot 编译

获取 uboot

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mkdir ~/v3s && cd ~/v3s
git clone https://github.com/Lichee-Pi/u-boot.git -b v3s-current

uboot 的目录结构

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├── api                存放uboot提供的API接口函数
├── arch               平台相关的部分我们只需要关心这个目录下的ARM文件夹
│   ├──arm
│   │   └──cpu
│   │   │   └──armv7
│   │   └──dts
│   │   │   └──*.dts 存放设备的dts,也就是设备配置相关的引脚信息
├── board              对于不同的平台的开发板对应的代码
├── cmd                顾名思义，大部分的命令的实现都在这个文件夹下面。
├── common             公共的代码
├── configs            各个板子的对应的配置文件都在里面，我们的Lichee配置也在里面
├── disk               对磁盘的一些操作都在这个文件夹里面，例如分区等。
├── doc                参考文档，这里面有很多跟平台等相关的使用文档。
├── drivers            各式各样的驱动文件都在这里面
├── dts                一种树形结构（device tree）这个应该是uboot新的语法
├── examples           官方给出的一些样例程序
├── fs                 文件系统，uboot会用到的一些文件系统
├── include            头文件，所有的头文件都在这个文件夹下面
├── lib                一些常用的库文件在这个文件夹下面
├── Licenses           这个其实跟编译无关了，就是一些license的声明
├── net                网络相关的，需要用的小型网络协议栈
├── post              上电自检程序
├── scripts           编译脚本和Makefile文件
├── spl               second program loader，即相当于二级uboot启动。
├── test              小型的单元测试程序。
└── tools             里面有很多uboot常用的工具。

修改 include/configs/sun8i.h

在文件中添加

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#define CONFIG_BOOTCOMMAND  "setenv bootm_boot_mode sec; " \
                            "load mmc 0:1 0x41000000 zImage; "  \
                            "load mmc 0:1 0x41800000 sun8i-v3s-licheepi-zero-dock.dtb; " \
                            "bootz 0x41000000 - 0x41800000;"

#define CONFIG_BOOTARGS "console=tty0 console=ttyS0,115200 panic=5 rootwait root=/dev/mmcblk0p2 earlyprintk rw  vt.global_cursor_default=0"

编译 uboot

修改，configs/LicheePi_Zero_defconfig

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CONFIG_VIDEO_LCD_BL_PWM="PB4"
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cd u-boot
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- LicheePi_Zero_defconfig
make ARCH=arm menuconfig
time make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- 2>&1 | tee build.log

在 uboot 顶层 Makefile 的 248 行，添加默认编译器，就可以直接用 make 编译了。

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# set default to nothing for native builds
ifeq ($(HOSTARCH),$(ARCH))
CROSS_COMPILE ?= 
endif

ARCH  ?= arm
CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabihf-

KCONFIG_CONFIG	?= .config
export KCONFIG_CONFIG

编译成功

后面编译好 kernel 和 rootfs 然后一起烧录

主线 Linux 编译

下载源码

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cd ~/v3s
git clone -b zero-5.2.y https://github.com/Lichee-Pi/linux.git

修改顶层 Makefile

在内核根目录下的 Makefile 364 行修改默认编译器，可以直接用 make 编译

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# ARCH		?= $(SUBARCH)
ARCH		?= arm
CROSS_COMPILE	?= arm-linux-gnueabihf-

配置 ili9341 LCD

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cd linux
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- licheepi_zero_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig

勾选驱动

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Device Drivers  --->
    Input device support  --->
        <*>   Joystick interface
        [*]   Joysticks/Gamepads  --->
             <*>   X-Box gamepad support
             [*]   X-Box gamepad rumble support
             [*]   LED Support for Xbox360 controller 'BigX' LED
    [ * ] Staging drivers  --->
        <*>   Support for small TFT LCD display modules  --->
                <*>   FB driver for the ILI9341 LCD Controller
                <*>   Generic FB driver for TFT LCD displays

修改设备树 arch/arm/boot/dts/sun8i-v3s-licheepi-zero.dts

在 chosen 中添加 /delete-node/ framebuffer@0; 删除原来的 simplefb 节点（ uboot 里有使能 fb 的操作，必须删除而不是 disable ）

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chosen {
		stdout-path = "serial0:115200n8";
		/delete-node/ framebuffer@0;
	};

删除 &i2c0 节点

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&i2c0 {
	status = "okay";

	ns2009: ns2009@48 {
		compatible = "nsiway,ns2009";
		reg = <0x48>;
	};
};

修改设备树 arch/arm/boot/dts/sun8i-v3s-licheepi-zero-dock.dts

删除 &lradc 和 &i2c0 （ lradc 用不到，gt911 占用引脚和屏幕的 spi 引脚有冲突，所以删掉）

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&lradc {
	vref-supply = <&reg_vcc3v0>;
	status = "okay";

	button-200 {
		label = "Volume Up";
		linux,code = <KEY_VOLUMEUP>;
		channel = <0>;
		voltage = <200000>;
	};

	button-400 {
		label = "Volume Down";
		linux,code = <KEY_VOLUMEDOWN>;
		channel = <0>;
		voltage = <400000>;
	};

	button-600 {
		label = "Select";
		linux,code = <KEY_SELECT>;
		channel = <0>;
		voltage = <600000>;
	};

	button-800 {
		label = "Start";
		linux,code = <KEY_OK>;
		channel = <0>;
		voltage = <800000>;
	};
};

&i2c0 {
	gt911: touchscreen@14 {
        compatible = "goodix,gt911";
        reg = <0x5d>;
        interrupt-parent = <&pio>;
        interrupts = <1 5 IRQ_TYPE_EDGE_FALLING>; /* (PB5) */
        pinctrl-names = "default";
        irq-gpios = <&pio 1 5 GPIO_ACTIVE_HIGH>; /* (PB5) */
        reset-gpios = <&pio 2 1 GPIO_ACTIVE_HIGH>; /* RST (PC1) */
        /* touchscreen-swapped-x-y */
    };
};

在最后添加

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&spi0 {
       status = "okay";

       ili9341@0 {
               compatible = "ilitek,ili9341";
               reg = <0>;

               spi-max-frequency = <60000000>;
               rotate = <270>;
               bgr;
               fps = <50>;
               buswidth = <8>;
               reset-gpios = <&pio 1 2 GPIO_ACTIVE_LOW>;
               dc-gpios = <&pio 1 5 GPIO_ACTIVE_LOW>;
               debug = <0>;
       };
};

这样启动时的信息会通过 ili9341 LCD 显示

5.2 内核需要修改 drivers/staging/fbtft/fbtft_core.c 的 fbtft_request_one_gpio() 方法，否则开机 log 会报申请 gpio 失败

注意需要在该文件引入下面头文件，否则编译报错

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#include <linux/of_gpio.h>
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static int fbtft_request_one_gpio(struct fbtft_par *par,
                  const char *name, int index,
                  struct gpio_desc **gpiop)
{
    struct device *dev = par->info->device;
    struct device_node *node = dev->of_node;
    int gpio, flags, ret = 0;
    enum of_gpio_flags of_flags;
    if (of_find_property(node, name, NULL)) {
        gpio = of_get_named_gpio_flags(node, name, index, &of_flags);
        if (gpio == -ENOENT)
            return 0;
        if (gpio == -EPROBE_DEFER)
            return gpio;
        if (gpio < 0) {
            dev_err(dev,
                "failed to get '%s' from DT\n", name);
            return gpio;
        }
         //active low translates to initially low
        flags = (of_flags & OF_GPIO_ACTIVE_LOW) ? GPIOF_OUT_INIT_LOW :
                            GPIOF_OUT_INIT_HIGH;
        ret = devm_gpio_request_one(dev, gpio, flags,
                        dev->driver->name);
        if (ret) {
            dev_err(dev,
                "gpio_request_one('%s'=%d) failed with %d\n",
                name, gpio, ret);
            return ret;
        }
 
        *gpiop = gpio_to_desc(gpio);
        fbtft_par_dbg(DEBUG_REQUEST_GPIOS, par, "%s: '%s' = GPIO%d\n",
                            __func__, name, gpio);
    }
 
    return ret;
}

修改引脚 bug

fbtft_bus.c 的 fbtft_write_vmem16_bus8() 方法

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int fbtft_write_vmem16_bus8(struct fbtft_par *par, size_t offset, size_t len)
{
	u16 *vmem16;
	__be16 *txbuf16 = par->txbuf.buf;
	size_t remain;
	size_t to_copy;
	size_t tx_array_size;
	int i;
	int ret = 0;
	size_t startbyte_size = 0;
 
	fbtft_par_dbg(DEBUG_WRITE_VMEM, par, "%s(offset=%zu, len=%zu)\n",
		      __func__, offset, len);
 
	remain = len / 2;
	vmem16 = (u16 *)(par->info->screen_buffer + offset);
 
	if (par->gpio.dc)
	{
		//printk("dc拉高！\n");
		gpiod_set_value(par->gpio.dc, 1);
	}
	/* non buffered write */
	if (!par->txbuf.buf)
		return par->fbtftops.write(par, vmem16, len);
 
	/* buffered write */
	tx_array_size = par->txbuf.len / 2;
 
	if (par->startbyte) {
		txbuf16 = par->txbuf.buf + 1;
		tx_array_size -= 2;
		*(u8 *)(par->txbuf.buf) = par->startbyte | 0x2;
		startbyte_size = 1;
	}
 
	while (remain) {
		to_copy = min(tx_array_size, remain);
		dev_dbg(par->info->device, "to_copy=%zu, remain=%zu\n",
			to_copy, remain - to_copy);
 
		for (i = 0; i < to_copy; i++)
			txbuf16[i] = cpu_to_be16(vmem16[i]);
 
		vmem16 = vmem16 + to_copy;
		ret = par->fbtftops.write(par, par->txbuf.buf,
						startbyte_size + to_copy * 2);
		if (ret < 0)
			return ret;
		remain -= to_copy;
	}
 
	return ret;
}

编译

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make -j4
make -j4 INSTALL_MOD_PATH=out modules
make -j4 INSTALL_MOD_PATH=out modules_install
# 修改了设备树文件后编译
make dtbs
  • 编译完成后，zImage 在 arch/arm/boot/ ，驱动模块在 out/
  • 设备树文件在 arch/arm/boot/dts/
  • dock板的设备树：sun8i-v3s-licheepi-zero-dock.dtb

Buildroot 根文件系统构建

获取 Buildroot

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cd ~/v3s
wget https://buildroot.org/downloads/buildroot-2019.08.tar.gz
tar xvf buildroot-2019.08.tar.gz && cd buildroot-2019.08/
make menuconfig

基本配置

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Target options  --->
	Target Architecture (ARM (little endian))  --->
	Target Binary Format (ELF)  --->
	Target Architecture Variant (cortex-A7)  --->
	Target ABI (EABIhf)  --->
	Floating point strategy (VFPv4-D16)  --->
	ARM instruction set (ARM)  --->

编译链工具配置

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Toolchain  --->
	Toolchain type (External toolchain)  --->
	*** Toolchain External Options ***
	Toolchain (Custom toolchain)  --->
	Toolchain origin (Pre-installed toolchain)  --->
	(/usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/) Toolchain path
	($(ARCH)-linux-gnueabihf) Toolchain prefix
	External toolchain gcc version (4.9.x)  --->
	External toolchain kernel headers series (4.0.x)  --->
	External toolchain C library (glibc/eglibc)  --->
	[*] Toolchain has SSP support? (NEW)
	[*] Toolchain has RPC support? (NEW)
	[*] Toolchain has C++ support? 
	[*] Enable MMU support (NEW)

alsa、sdl、fbv配置

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Target packages  --->
	Audio and video applications  --->
		[*] alsa-utils  --->
		[*]   alsaconf
		[*]   aconnect
		[*]   alsactl
		[*]   alsaloop
		[*]   alsamixer
		[*]   alsaucm
		[*]   alsatplg
		[*]   amidi
		[*]   amixer
		[*]   aplay/arecord
		[*]   aplaymidi
		[*]   arecordmidi
		[*]   aseqdump
		[*]   aseqnet
		[*]   bat
		[*]   iecset
		[*]   speaker-test
	Graphic libraries and applications (graphic/text)  --->
		[*] fbv
		[*]   PNG support
		[*]   JPEG support
		[*]   GIF support 
		[*] SDL
		[*]   SDL framebuffer console video driver
		[*]   SDL_gfx
		[*]   SDL_image  --->
		[*]   SDL_mixer
		[*]   SDL_net
		[*]   SDL_sound
		[*]     install playsound tool
		[*]   SDL_TTF

编译

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make -j4

生成的根文件系统在 output/rootfs.tar

TF 卡分区及烧录

TF 卡分区

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sudo fdisk -l     		# 首先查看电脑上已插入的TF卡的设备号（一般为 /dev/sdb1,下面以/dev/sdb1为例）
sudo umount /dev/sdb1 	# 若自动挂载了TF设备，请先卸载(有多个分区则全部卸载)
sudo umount /dev/sdb2
sudo fdisk /dev/sdb   	# 进行分区操作
##### 操作步骤如下 #####
# 若已存分区即按 d 删除各个分区
# 通过 n 新建分区，第一分区暂且申请为16M(f1c100s)、32M(v3s)，剩下的空间都给第二分区
	# 第一分区操作：n p 1 2048 +32M
		# p 主分区、默认 1 分区、默认2048、+32M
	# 第二分区操作：n 后面全部回车默认即可
		# p 主分区、默认 2 分区、默认、默认剩下的全部空间
# p 查询分区表确定是否分区成功
# w 保存写入并退出
########################

sudo mkfs.ext4 /dev/sdb1 # 将第一分区格式化成EXT4
sudo mkfs.ext4 /dev/sdb2 # 将第二分区格式化成EXT4

# 格式说明
	# EXT4：只用于Linux系统的内部磁盘
	# NTFS：与Windows共用的磁盘
	# FAT：所有系统和设备共用的磁盘

后期为了能够在 windows 上方便添加 rom ，使用 gparted 划分三个分区，最后一个分区为 fat 类型

安装并启动

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sudo apt-get install gparted
sudo gparted

分区如下

烧录 uboot

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cd ~/v3s/u-boot/
sudo dd if=u-boot-sunxi-with-spl.bin of=/dev/sdb bs=1024 seek=8

写入内核和设备树

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sudo cp ~/v3s/linux/arch/arm/boot/zImage /挂载的tf卡第一个分区目录
sudo cp ~/v3s/linux/arch/arm/boot/dts/sun8i-v3s-licheepi-zero-dock.dtb /挂载 tf 卡第一个分区目录

写入根文件系统

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sudo tar xvf ~/v3s/buildroot-2019.08/output/rootfs.tar -C /挂载 tf 卡第二个分区目录

编译模拟器

编译 gpsp

下载 gpsp 源码后解压

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cd gpsp/xboy
make -j4

复制可执行文件

将生成的可执行文件复制到挂载的 tf 卡第二个分区目录，gpsp 同级目录下必须包含 gba_bios.bin 和 game_config.txt 文件

例如：

  • 在 /root 下创建 gpsp 文件夹，将 gpsp、gba_bios.bin、game_config.txt 复制到 gpsp 文件夹中

系统配置

插入 TF 卡，开机

自动挂载 fat 分区

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mkdir /root/roms
vi /etc/fstab

# 最后一行添加
/dev/mmcblk0p3  /root/roms      vfat    defaults        0       0

配置双端显示

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vi /etc/inittab

#console::respawn:-/bin/sh
ttyS0::respawn:-/bin/sh
tty0::respawn:-/bin/sh

启动后开启声音

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vi /etc/init.d/S99runOnBoot

# 添加
amixer -c 0 sset 'Headphone',0 60% unmute

# 添加可执行权限
chmod +x /etc/init.d/S99runOnBoot

配置 SDL 环境

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vi /etc/profile

# SDL 配置
export SDL_NOMOUSE=1

# 启动模拟器
/root/startup.sh

自启动模拟器

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vi /root/startup.sh

#!/bin/sh /root/startup.sh
for i in `seq 5`
do
        sleep 1s
        if [ -c "/dev/input/js0" ]
        then
                /root/gpsp/gpsp
                break
        else
                if [ $i -eq 5 ]
                then
                        echo "No gamepad found!"
                fi
        fi
done

chmod +x startup.sh

制作镜像

创建工作目录

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mkdir ~/img
cd ~/img
mkdir kernel
mkdir rootfs
mkdir roms

创建空白文件并分区

分区表

分区序号 起始地址 大小 内容 文件系统
1 0 1M u-boot-sunxi-with-spl.bin 无
2 1 x 1024 x 1024 32M zImage + sun8i-v3s-licheepi-zero-dock.dtb ext4
3 33 x 1024 x 1024 128M rootfs ext4
4 161 x 1024 x 102/4.jpg4 剩余空间 roms fat 
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dd if=/dev/zero of=X-Boy_20221019.img bs=512k count=512  && sync
sudo parted X-Boy_20221019.img mklabel msdos
sudo parted X-Boy_20221019.img mkpart primary ext4 2048s 67583s
sudo parted X-Boy_20221019.img mkpart primary ext4 67584s 329727s
sudo parted X-Boy_20221019.img mkpart primary fat32 329728s 100%

检查分区是否创建成功

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sudo parted X-Boy_20221019.img

输入

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print free

# 退出
q

将镜像文件虚拟成块设备

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sudo losetup -f --show X-Boy_20221019.img

这里的 loop25 记录下来 ，以实际显示为准

挂载虚拟文件系统

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sudo kpartx -va /dev/loop25

格式化块设备并且挂载

格式化分区

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sudo mkfs.ext4 /dev/mapper/loop25p1
sudo mkfs.ext4 /dev/mapper/loop25p2
sudo mkfs.vfat /dev/mapper/loop25p3

挂载到之前创建的目录

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sudo mount /dev/mapper/loop25p1 ~/img/kernel/
sudo mount /dev/mapper/loop25p2 ~/img/rootfs/
sudo mount /dev/mapper/loop25p3 ~/img/roms/

烧录 uboot

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cd ~/v3s/u-boot/
sudo dd if=u-boot-sunxi-with-spl.bin of=/dev/loop25 bs=512 seek=16

写入内核和设备树

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sudo cp ~/v3s/linux/arch/arm/boot/zImage ~/img/kernel
sudo cp ~/v3s/linux/arch/arm/boot/dts/sun8i-v3s-licheepi-zero-dock.dtb ~/img/kernel

写入根文件系统

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sudo tar xvf ~/v3s/buildroot-2019.08/output/rootfs.tar -C ~/img/rootfs

感谢

steward-fu

STM32-X360-xinput

参考链接

全志V3S（荔枝派zero）学习笔记

荔枝派Zero V3s开发板入坑记录

Linux系统中使用Xbox360手柄

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嵌入式Linux–荔枝派Zero–V3s–ST7789v

v3S驱动音频

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