嵌入式 Linux 开发 2：评估开发板

为什么要评估开发板

制作 Linux 硬件是一件代价很大且风险很高的事情，为了快速检验可行性，一般会先评估 Linux 开发板。
开发板让 Linux 软件工程师尽快投入开发，也给硬件工程师提供参考设计，确实是个不错的工具。

向厂商申请哪些资源

除了 Linux 开发板硬件外，一般还需要如下的资源

• Linux 核心板和开发板说明书
• 硬件设计资料：原理图，PCB 封装，BOM 清单
• Linux 4 组件及源代码：开发工具链，u-boot，内核，根文件系统

盘点开发板资源

首先将 USB2TTL 连接 PC 和 开发板，接上网线，然后启动 Linux 系统，查看如下资源

• CPU cat /proc/cpuinfo
• RAM free
• FLASH cat /proc/mtd df -h
• 以太网 ifconfig
• 内核版本 cat /proc/version
• 文件系统 cat /proc/filesystems mount
• 设备 cat /proc/devices

小窍门：一般 Linux 开发板都可以串口登录，常见波特率为 115200/57600-8-n-1 可使用如下软件和 Linux 命令
TeraTerminal串口软件
提高 Linux 服务器性能

测试工具链/u-boot/内核/根文件系统

拿开发板厂商提供的工具，按文档快速完成如下 5 步，评估 Linux 软硬件可行性。

• 安装交叉编译工具链
• 编译 u-boot（可选：烧录并测试 u-boot）
• 联编内核
• 编译一个小型应用程序，并添加到根文件系统中
• 用新构建的根文件系统和内核启动开发板，调试应用程序

小窍门1：小心烧录 u-boot 的危险性！ 这依赖 CPU 的启动方式：

• 如果 CPU 支持 USB ISP 启动，烧录 u-boot 很容易，出错也容易恢复--再来一次。
• 否则，如果升级 u-boot 时破坏了【正常工作的 u-boot】那就只能依靠 JTAG 仿真器来烧录了，这引入了不必要的麻烦。

小窍门2：每一种 CPU 都有自己独特的【编译和烧录】方式，尽早尝试，既可以熟悉流程，还能判断该 CPU 是否适合产品需求。

测试开发板硬件

测试 SPI

• 联编 SPI 到内核：在 Device Drivers--->SPI support 选中 SPI 总线，选中 User mode SPI device driver support
• 查看 SPI 设备文件：ls -l /dev/spidev1.0
• 从原理图查找并短接 SPI 的 2 引脚 MOSI 和 MISO
• 交叉编译 spidev_test.c 测试代码并上传到开发板（使用 NFS / SD / USB 等方式）
• 执行 ./spidev_test -D /dev/spidev1.0 看到下面的语句即 OK
  spi mode: 0x0
  bits per word: 8
  max speed: 500000 Hz (500 KHz)
  RX | FF FF FF FF FF FF 40 00 00 00 00 95 FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF F0 0D

小窍门：如果将 MISO 短接到 3.3V 将会显示 32 个 FF 如果将 MISO 短接到 GND 将会显示 32 个 00

测试 UART

• 联编 UART 到内核：在 Device Drivers--->Character devices--->Serial drivers 选中 UART 总线
• 查看 SPI 设备文件：ls -l /dev/ttyS*
• 从原理图查找 UART 的 2 引脚 RxD 和 TxD 连同 GND 连接到 USB2TTL<-->PC 打开【串口调试助手】，配置 9600-8n1
• 修改 程序清单4 串口示例1代码 DEV_NAME 交叉编译并上传到开发板（使用 NFS / SD / USB 等方式）
• 执行 ./uart_demo 在【串口调试助手】看到 "hello world" ---> 发送正常
• 在【串口调试助手】发送 68 65 6C 6C 6F 20 77 6F 72 6C 64 0D 在 shell 看到 "hello world" ---> 接收正常

测试 GPIO

• 联编 GPIO 到内核：在 Device Drivers--->GPIO Support 选中 /sys/class/gpio/...(sysfs interface)
• 从原理图查找 GPIO 引脚（优先连接 LED 的 GPIO 方便测试，其次使用【万用表】连接 GPIO 和 GND 测量电压）
• 修改 GPIO 引脚号并执行下面 toggle_gpio.sh 脚本 ---> 测试 GPIO 每 3 秒翻转电平

#!/bin/sh
GPIO=33
echo $GPIO > /sys/class/gpio/export
echo out > /sys/class/gpio/gpio${GPIO}/direction
while true
do
    echo 1 > /sys/class/gpio/gpio${GPIO}/value
    sleep 3
    echo 0 > /sys/class/gpio/gpio${GPIO}/value
    sleep 3
done

有必要做一个样机吗

基于 Linux 开发板做样机是一件正确的事，它能用极低的代价“深入”检验产品的可行性。
一旦样机能跑起来，团队能将抽象的概念具体化，能聚焦精力，并且团队可以操作实物。
小心：样机不是真正的产品，它只能检验核心功能，切勿在它上面追求完美！