如何让树莓派4上固件的debug日志输出到串口?

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树莓派4上的FW

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我们玩过树莓派的小伙伴都知道,树莓派4上有几个固件,我们是需要把这些固件拷贝到MicroSD卡里的,这些固件包括如下几个文件。

  1. bootcode.bin:引导程序。树莓派复位上电时,CPU处于复位状态,由GPU来负责启动系统。GPU首先会启动固化在芯片内部的固件(BootROM代码),读取MicroSD卡中的bootcode.bin文件,并装载和运行bootcode.bin中的引导程序。树莓派4B已经把bootcode.bin引导程序固化到SPI Boot EEPROM里。
  2. start4.elf:树莓派4上的GPU固件。bootcode.bin引导程序检索MicroSD卡中的GPU固件,加载固件并启动GPU。
  3. start.elf:树莓派3上的GPU固件。
  4. config.txt:配置文件。GPU启动后读取config.txt配置文件,读取Linux内核映像(比如kernel8.img等)以及内核运行参数等,然后把内核映像加载到共享内存中并启动CPU,CPU结束复位状态开始运行Linux内核。

在树莓派官方文档里提到,把config.txt配置文件中的uart_2ndstage设置为1就能把第二阶段的start4.elf的固件的debug log信息打印到串口。

uart_2ndstage
Setting uart_2ndstage=1 causes the second-stage loader
 (bootcode.bin on devices prior to the Raspberry Pi 4,
 or the boot code in the EEPROM for Raspberry Pi 4 devices)
 and the main firmware (start*.elfto output diagnostic
 information to UART0.

我们尝试在config.txt配置文件中的uart_2ndstage设置为1,但是start4依然只是打印一句话,并没有打印出debug log。

Starting start4.elf

上面这句话打印之后,需要停顿几十秒才能显示Linux内核的日志,所以,为了方便调试BenOS,我们需要找一个方法来把start4.elf的debug log打印到串口里。

打开start.elf的debug日志

我们从树莓派官网得知,2020年8月20号发布的SPI BootRom固件已经支持了这个功能,另外还需要搭配最新的start4.elf固件,即2020年9月3号发布的。
接下来,我们告诉小伙伴如何更新树莓派4上的固件。

  1. 下载一个最新的树莓派OS,一定是要Raspberry Pi OS,不要使用第三方的树莓派OS,例如ubuntu for Raspberry Pi。
    国内小伙伴可以从清华源中下载。
https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/raspberry-pi-os-images/raspios_arm64/images/raspios_arm64-2020-08-24/

下载完成之后,使用烧写工具把image 烧写到MircoSD里,在windows下可以使用Win32DiskImager 软件来进行烧录,Linux主机可以使用dd命令。

  1. 修改MircoSD卡中boot分区里面的config.txt配置文件,在这个文件里新增两行。
uart_2ndstage=1
enable_uart=1
  1. 把MircoSD插回到树莓派4上,开机。
  2. 配置树莓派4上的wifi。可以使用树莓派上的配置工具.
$ sudo raspi-config

选择“Network Options”来配置WIFI密码等。

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  1. 更新软件包。
    树莓派4上的SPI BootRom固件是在rpi-eeprom这个软件包里,第二阶段的固件start4.elf是在raspberrypi-bootloader软件包里。
    这两个软件包更新之后,会自动把最新的BootRom固件烧写到SPI EEPROM里,并且更新start4.elf到MicroSD的boot分区。
    我们最好是全系统的更新软件包。
sudo apt update
sudo apt full-upgrade
sudo reboot

更新完成之后,我们reboot机器。我们就能看到久违的start4.elf的debug日志了。 第三季旗舰篇视频课程:ARM64体系结构与编程,2020年10月1号上线。

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