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分区配置

本章节描述不同存储介质的默认分区方案，这里只关心启动相关的分区，应用相关的分区不同的方案会有不同的选择， 这里不做详细描述。

ArtInChip 的方案中，分区表在 env.txt 配置，配置内容包括各分区在存储介质中的位置和大小。分区中要烧录的内容在 各项目对应的 image_cfg.json 中设置。 env.txt 通常位于 target/<ic>/common/ 。

1. MMC 分区配置​

MMC 包括 SD Card 和 eMMC。对于 eMMC，ArtInChip 方案中不支持从 Boot Partition 启动， 只支持从 UDA(User Data Area) 启动，因此具体的分区方式与 SD Card 一致，统一采用 GPT 分区。

目标平台上的 GPT 分区

具体的分区在项目的 image_cfg.json 中配置，mk_image.py 生成镜像过程中，相关分区信息会被添加到 env.bin， 以 GPT= 格式存储在环境变量中：

GPT=size1@offset1(partition name1),size2@offset2(partition name2),-(last partition)

其中 size 是分区的大小，offset 是分区的开始位置（相对 UDA 的开始位置，单位为字节）。 如果是最后一个分区，可以不设置 size@offset，使用 - 代替，表示剩余的所有空间都分配给该分区。

例如：

image_cfg.json 中的分区配置：

"mmc": { // Media type
    "size": "8G", // Size of SD/eMMC
    "partitions": { // Partition table apply to device
            "spl_1":  { "offset": "0x4400", "size": "128k" },
            "spl_2":  { "size": "367k" },
            "uboot":  { "size": "1m" },
            "env":    { "size": "512k" },
            "kernel": { "size": "16m" },
            "rootfs": { "size": "64m" },
            "user":   { "size": "-" },
    },
},

环境变量中保存的格式：

GPT=128k@0x4400(spl_1),367k(spl_2),1m(uboot),512k(env),16m(kernel),64m(rootfs),-(user)

也可以不设置 offset，表示各分区相连，程序自动计算该分区的开始位置。

例如：

GPT=128k(spl_1),367k(spl_2),1m(uboot),512k(env),512k(bootui),512k(dtb),
    16m(kernel),64m(rootfs),-(user)

注意

特别处理

UDA 的前面34个 block 被用作 GPT Header，无论第一个分区是否设置 offset，程序在做分区时都会预留34个 block 给 GPT Header。

即：128k@0x4400(spl_1) 和 128k(spl_1) 是一样的。

下列为基本分区：

分区大小备注
spl_1128KBRAW分区开始位置固定，从0x4400开始，大小固定
spl_2>= 128KBRAW分区开始位置固定，镜像备份，可不要
uboot.RAW大小根据实际项目需要配置
env>= 16KBRAW保存环境变量
dtb.RAW保存 kernel dtb，大小根据实际情况分配
kernel.RAW大小根据实际项目需要配置
rootfs.Ext4大小根据实际项目需要配置
user.Ext4大小根据实际项目需要配置

如果 Kernel 使用 FIT Image 格式，上述分区中的 dtb 可以省略。 user 分区以及是否有更多的应用分区，由具体项目决定。

SD 量产卡的 GPT 分区

量产卡用在工厂生产过程中，通过运行量产卡中的升级程序，对目标平台进行量产升级。 具体的分区设置在 env.txt 中的 burn_mmc= 配置。例如：

burn_mmc=128k@0x4400(spl_1),367k(spl_2),1m(uboot),512k(env),512k(bootui),-(image)

分区格式基本固定：

分区大小备注
spl_1128KBRAW用于升级的 SPL
spl_2>= 128KBRAW用于升级的 SPL 备份
uboot.RAW用于升级的 U-Boot
env>= 16KBRAW保存环境变量
data.RAW保存用于烧录固件镜像文件

目标平台在启动到 U-Boot 时，进入量产模式。U-Boot 量产程序从 data 分区读取固件数据，并且烧录到目标存储介质。

SPL 分区的特别说明

MMC GPT 分区时，BROM 启动过程中，固定从两个地方读取 SPL 程序的备份。 首先尝试读取 SPL 备份1，如果验证失败，再尝试读取 SPL 备份2。其中备份2是可选的。

分区大小/位置备注
GPT HEADER17KB(LBA0~LBA33)预留给 GPT Header
备份1128KB(LBA34~LBA289)必须
备份2128KB(LBA290~LBA545)可选

2. SPI NAND 分区配置​

具体的分区在项目的 image_cfg.json 中配置，mk_image.py 生成镜像过程中，相关分区信息会被添加到 env.bin， 以 MTD= 和 UBI= 格式存储在环境变量中：

MTD=size1@offset1(partition name1),size2@offset2(partition name2),-(last partition)

其中 size 是分区的大小，offset 是分区的开始位置（相对 UDA 的开始位置，单位为字节）。 如果是最后一个分区，可以不设置 size@offset，使用 - 代替，表示剩余的所有空间都分配给该分区。

例如:

image_cfg.json 中的分区配置：

"spi-nand": { // Device, The name should be the same with string in image:info:media:type
    "size": "128m", // Size of SPI NAND
    "partitions": {
            "spl":    { "size": "1m" },
            "uboot":  { "size": "1m" },
            "env":    { "size": "256k" },
            "kernel": { "size": "12m" },
            "ubiroot": {
                    "size": "32m",
                    "ubi": { // Volume in UBI device
                            "rootfs": { "size": "-" },
                    },
            },
            "ubisystem": {
                    "size": "-",
                    "ubi": { // Volume in UBI device
                            "user":   { "size": "-" },
                    },
            },
    }
},

生成的环境变量内容：

MTD=spi1.0:1m(spl),1m(uboot),256k(env),12m(kernel),32m(ubiroot),-(ubisystem)
UBI=ubiroot:-(rootfs);ubisystem:-(user)

前面 MTD= 描述 MTD 分区的配置，后面 UBI= 描述被用作 UBI 的 MTD 分区的 UBI 卷分配。

注解

mtdids 与使用的 spi 接口有关系。当使用 spi0 接口时，为 spi0.0；当使用 spi1 接口时，为 spi1.0

Boot 阶段相关的几个分区有两种备选方案。

方案一： MTD 分区

分区大小备注
spl1MBRAW保存 SPL 备份的区域
uboot2MBRAW保存 U-Boot，需要预留空闲备用块
env1 BlockRAW保存环境变量
envbak1 BlockRAW保存环境变量备份，可不用
dtb1 BlockRAW保存 kernel dtb
kernel.RAW保存 kernel，需要预留空闲备用块
rootfs.UBIFS
user.UBIFS

方案二： UBI 分区

分区大小备注
spl1MBRAW保存 SPL 备份的区域
uboot2MBRAW保存 U-Boot，需要预留空闲备用块
env1 BlockRAW保存环境变量
envbak1 BlockRAW保存环境变量备份，可不用
dtb1 BlockUBI保存 kernel dtb
kernel.UBI保存 kernel
rootfs.UBIFS
user.UBIFS

上述两个方案中，差别在于 dtb/kernel 部分是否使用 UBI 分区。由于使用 UBI 分区在启动速度上比使用 MTD 分区稍微慢一点，因此后续如果没有其他原因， 优先使用方案一的分区方式，即启动阶段读取的数据统一使用 MTD 分区保存。

SPL 分区的特别说明

由于 NAND 可能会有坏块，为了尽可能的支持有坏块的 NAND 器件，ArtInChip 平台对 SPL 备份的存储方案做了一些特殊处理。

  • 首先在 NAND 存储设备中，烧录时 SPL 会保存4个备份，每个备份占用一个物理擦除块(PEB)。 因此在 NAND 中，共有4个 PEB 用来保存 SPL。
  • 保存 SPL 的 PEB 是从一个固定的候选 PEB 列表中选取的，具体可参考 表 3.13 。 因此可能分布在 NAND 器件的不同位置。 由于 NAND 厂商保证前面几个块在出厂时不是坏块，因此大概率前面几个块会被选作 SPL 存储块。 因此 ArtInChip 默认将前面 1MB 分为 SPL 分区。
  • PEB 中保存的 SPL 格式，不是原始的 SPL 数据。在烧录时，SPL 数据被分切为固定 2KB 大小的数据切片， 按照页(Page)进行保存，并且使用 Page Table 对这些数据切片进行管理。
  • 被选中用于保存 SPL 的 PEB，会被标记为保留块（坏块）。因此在烧录 SPL 之后， NAND 上会出现几个被标记了的坏块，这是正常现象。

表 3.13 候选启动块列表

优先顺序Block ID说明
10启动分区内，优先使用
21启动分区内，优先使用
32启动分区内，优先使用
43启动分区内，优先使用
5202如果是好块，则作为启动块。写入启动镜像后标记为坏块
632如果是好块，则作为启动块。写入启动镜像后标记为坏块
7312如果是好块，则作为启动块。写入启动镜像后标记为坏块
8296如果是好块，则作为启动块。写入启动镜像后标记为坏块
9142如果是好块，则作为启动块。写入启动镜像后标记为坏块
10136如果是好块，则作为启动块。写入启动镜像后标记为坏块
11392如果是好块，则作为启动块。写入启动镜像后标记为坏块
12526如果是好块，则作为启动块。写入启动镜像后标记为坏块
13452如果是好块，则作为启动块。写入启动镜像后标记为坏块
14708如果是好块，则作为启动块。写入启动镜像后标记为坏块
15810如果是好块，则作为启动块。写入启动镜像后标记为坏块
16552如果是好块，则作为启动块。写入启动镜像后标记为坏块
17906如果是好块，则作为启动块。写入启动镜像后标记为坏块
18674如果是好块，则作为启动块。写入启动镜像后标记为坏块

3. SPI NOR 分区配置​

具体的分区在项目的 image_cfg.json 中配置，mk_image.py 生成镜像过程中，相关分区信息会被添加到 env.bin， 以 MTD= 格式存储在环境变量中：

MTD=size1@offset1(partition name1),size2@offset2(partition name2),-(last partition)

其中 size 是分区的大小，offset 是分区的开始位置（相对 UDA 的开始位置，单位为字节）。 如果是最后一个分区，可以不设置 size@offset，使用 - 代替，表示剩余的所有空间都分配给该分区。

例如:

MTD=spi0.0:128k(spl),512k(uboot),64k(env),64k(envbak),128k(bootui),128k(dtb),
    5m(kernel),8m(rootfs),-(user)

注解

mtdids 与使用的 spi 接口有关系。当使用 spi0 接口时，为 spi0.0；当使用 spi1 接口时，为 spi1.0

SPL 分区的特别说明

NOR 分区时，BROM 启动过程中，固定从两个地方读取 SPL 程序的备份。 首先尝试读取 SPL 备份1，如果验证失败，再尝试读取 SPL 备份2。其中备份2是可选的。

表 3.14 普通 NOR 的启动分区

分区大小/位置备注
备份1128KB(0~128KB)必须
备份2128KB(128KB~256KB)可选