BeagleBone Black bring-up 練習：從 UART 到手動 bootz

用 BeagleBone Black（AM335x）練 bring-up 的第一天紀錄：接 debug UART、錄完整開機 log、在 U-Boot 裡直接戳 GPIO 暫存器點 LED，最後不靠 bootcmd，自己一步步把 Linux 開起來。

接線

Debug UART 在板子上的 6-pin J1：pin 1 GND、pin 4 RX（BBB 收）、pin 5 TX（BBB 送），接 3.3V 的 USB-TTL（我用 CP2102）。VCC 不接，TX/RX 交叉。
參數 115200 8N1，不開 flow control。
板子 mini-USB 另外會出一個 /dev/ttyACM0，那是 Linux 起來後才有的 USB gadget serial，看不到 ROM/SPL/U-Boot，bring-up 一定要用 J1。

裝置	USB ID	用途
`/dev/ttyUSB0`	`10c4:ea60` CP2102	J1 debug UART，開機全程
`/dev/ttyACM0`	`1d6b:0104` BeagleBone gadget	Linux 起來後的 console

踩到的坑：CP2102 和 BBB 插在同一顆 USB hub 上，BBB 上電瞬間整顆 hub 重新列舉，ttyUSB0 掉線約 2 秒，SPL 那段 log 剛好就在這 2 秒內印完而漏錄。錄 log 的程式要能斷線自動重連；想錄到 SPL，UART 轉接器要插主機板直連埠，或 BBB 改用 DC 供電。

正常開機長什麼樣

先錄一份原廠完整開機 log 當對照組，之後弄壞東西時才知道哪裡不一樣。

階段	看到什麼
U-Boot	`U-Boot 2019.04`、`DRAM: 512 MiB`、從 EEPROM 讀到 `board_name=A335BNLT`
找開機設定	依序找 `/uEnv.txt`、`/boot.scr`，最後在 SD 的 `/boot/uEnv.txt` 找到，跑 `uname_boot`
載入	vmlinuz → dtb → initrd，`bootz 0x82000000 0x88080000:size 0x88000000`
kernel 早期	`OF: fdt: Machine model`、`earlycon: omap8250 at MMIO 0x44e09000`（UART0）
儲存	`mmcblk0` = SD、`mmcblk1` = eMMC
rootfs → systemd → login	約 50 秒到 login

正常板子也會印的無害訊息：btrfs superblock checksum（U-Boot 在試探檔案系統類型）、ti-sysc ... error -16、l3-aon-clkctrl failed to disable、tps65217 Failed to locate of_node。

中斷 autoboot

這塊板子 bootdelay=0，Press SPACE to abort autoboot in 0 seconds 幾乎沒時間按。解法是上電前就開始每 20ms 送一個空白，看到 => 提示符才停。U-Boot 在 bootdelay=0 時仍會檢查一次 UART 有沒有輸入。

bdinfo / printenv 看到的東西

DRAM 在 0x8000_0000，大小 0x2000_0000（512 MiB）。
relocaddr = 0x9ff59000：U-Boot 會把自己搬到 DRAM 頂端，把低位址讓給 kernel。
bootcmd = findfdt → init_console → envboot → distro_bootcmd。
findfdt 用 EEPROM 的 board_name / board_rev 決定 fdtfile，這就是 U-Boot 判斷「這是哪塊板子」的地方。
原廠 boot 腳本裡穿插 gpio set 53..56，那四個 GPIO 就是 USR0–3 LED，拿來當開機進度條。

用 md/mw 點 USR LED

USR0–3 接在 GPIO1 的 bit 21–24，GPIO1 基底 0x4804_C000。

先讀、不寫，確認前置條件：

=> md.l 0x44e000ac 1     # CM_PER_GPIO1_CLKCTRL = 0x2：時脈開著、IDLEST=0
=> md.l 0x44e10854 4     # conf_gpmc_a5..a8 = 0x27：mode 7 (GPIO)、receiver on
=> md.l 0x4804c134 1     # GPIO_OE = 0xffffffff：全部是輸入！
=> md.l 0x4804c13c 1     # GPIO_DATAOUT = 0

再寫：

=> mw.l 0x4804c134 0xfe1fffff   # OE 清 bit 21–24 → 輸出
=> mw.l 0x4804c194 0x01e00000   # SETDATAOUT：四顆全亮
=> mw.l 0x4804c190 0x00200000   # CLEARDATAOUT：只關 USR0

清掉的 bit	DATAOUT 讀回	LED
21	`0x01c00000`	USR0
22	`0x01800000`	USR1
23	`0x01000000`	USR2
24	`0x00000000`	USR3

學到的順序，也是 Linux gpio-omap + DTS pinctrl / gpio-leds 幫你做掉的事：

時脈：模組沒開 clock，讀寫暫存器會拿到垃圾或直接 data abort。
pinmux：pin 要切到 GPIO mode，不然接的是別的周邊。
方向：OE 清 0 才是輸出。「暫存器寫了 LED 不亮」最常見就是忘了這步。
輸出值：用 SET/CLEARDATAOUT，寫 1 的 bit 才有作用，不用 read-modify-write，也不會和別人搶。

手動 load + bootz

=> part list mmc 0     # p1 FAT 36MB、p2 swap、p3 ext4 rootfs
=> ls mmc 0:3 /boot    # kernel / initrd / dtbs / uEnv.txt 都在 rootfs 的 /boot

=> load mmc 0:3 ${loadaddr} /boot/vmlinuz-6.12.45-bone34                  # 0x82000000
=> load mmc 0:3 ${fdtaddr}  /boot/dtbs/6.12.45-bone34/am335x-boneblack.dtb # 0x88000000
=> load mmc 0:3 ${rdaddr}   /boot/initrd.img-6.12.45-bone34                # 0x88080000
=> setenv rdsize ${filesize}    # filesize 每次 load 都會被覆蓋，要馬上存

載完先驗 header：

md.l ${loadaddr}：MZ（EFI stub）+ 一串 ARM NOP e1a00000，offset 0x24 是 zImage magic 016f2818。
md.b ${fdtaddr}：d0 0d fe ed，FDT magic。
檢查三塊不重疊：kernel 8.8MB 到 0x82876200 < dtb 0x88000000；dtb 99KB 到 0x88018493 < initrd 0x88080000。很多 bring-up 失敗就是 kernel 變大蓋掉了 dtb。

=> fdt addr ${fdtaddr}; fdt print / model    # "TI AM335x BeagleBone Black"
=> setenv bootargs console=ttyS0,115200n8 root=/dev/mmcblk0p3 ro rootfstype=ext4 rootwait earlycon bringup.manual=alan
=> bootz ${loadaddr} ${rdaddr}:${rdsize} ${fdtaddr}
   Loading Ramdisk to 8f5ee000 ...
   Loading Device Tree to 8f5d2000 ...
Starting kernel ...

在 bootargs 塞一個自己的標記（bringup.manual=alan），kernel 的 Kernel command line: 印出來就能證明這次是自己的參數，不是 bootcmd。
bootz 會把 initrd 和 DTB 再搬到 DRAM 頂端附近，真正交給 kernel 的是新位址（DTB 位址放在 r2）。
原廠 bootargs 裡的 fsck.repair=yes、lpj=、rng_core.default_quality= 拿掉照樣開得起來，不是必要參數。
setenv 沒有 saveenv 就只活在這次開機，重開又回到原廠流程，可以放心亂試。

改走 TFTP

把 kernel / dtb / initrd 放到 PC 上的 TFTP root，U-Boot 從網路載，之後換自己 build 的 kernel 就不用再拔 SD 卡。

=> setenv ipaddr 192.168.10.242; setenv serverip 192.168.10.154
=> ping ${serverip}
=> tftp ${loadaddr} zImage                  # 8.8MB, 5.8 MiB/s
=> tftp ${fdtaddr}  am335x-boneblack.dtb
=> tftp ${rdaddr}   initrd.img
=> setenv rdsize ${filesize}
=> setenv bootargs console=ttyS0,115200n8 root=/dev/mmcblk0p3 ro rootfstype=ext4 rootwait earlycon bringup.boot=tftp
=> bootz ${loadaddr} ${rdaddr}:${rdsize} ${fdtaddr}

PC 端沒有現成 TFTP server，用系統的 dnsmasq 只開 TFTP（--port=0 關掉 DNS、不開 DHCP），並用 --interface + --bind-interfaces 只綁接板子的那張網卡。

踩坑：封包有到，回覆卻從 Tailscale 出去

U-Boot ping 失敗、tftp 一直印 T（timeout）。在 PC 上 tcpdump -ni enp5s0 host 192.168.10.242 看得到板子的 ARP、ICMP echo request、TFTP RRQ，但完全沒有回覆。

$ ip route get 192.168.10.242
192.168.10.242 dev tailscale0 table 52 src 100.x.y.z

tailnet 裡有節點宣告了 192.168.10.0/24 的 subnet route，而 Tailscale 的 policy rule（priority 5270，lookup 52）排在 main table（32766）前面，所以回給板子的封包全被送進 tailscale0。修法是加一條更前面的 rule，讓本地 LAN 走 main table：

sudo ip rule add to 192.168.10.0/24 lookup main priority 2500

教訓：「request 有到、reply 不見」時，先 ip route get <對方 IP> 看回程真正走哪張網卡，別先懷疑防火牆或板子。

自己 build kernel 走 TFTP 開機

sudo apt install gcc-arm-linux-gnueabihf
git -C linux worktree add --detach ../bbb-linux v7.3-rc7     # 不動原本的開發分支
cd bbb-linux
M="make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- O=../build-arm"
$M omap2plus_defconfig
scripts/config --file ../build-arm/.config --set-str LOCALVERSION "-bringup"
$M olddefconfig
$M -j28 zImage ti/omap/am335x-boneblack.dtb      # 28 核約 2 分鐘

新版 kernel 的 BBB dts 在 arch/arm/boot/dts/ti/omap/，make target 要寫 ti/omap/am335x-boneblack.dtb。
omap2plus_defconfig 把 MMC_OMAP_HS、EXT4_FS、SERIAL_8250_OMAP、TI_CPSW_SWITCHDEV 都編成 built-in，所以不帶 initrd 也能直接掛 SD 上的 rootfs：bootz ${loadaddr} - ${fdtaddr}。SD 上的 initrd 和 /lib/modules 是 6.12 的，配 7.3 kernel 本來就不能用。
開機 log 第一行 Linux version 7.3.0-rc7-bringup (alanhc@alanhc-14700) 證明跑的是自己編的。

和原廠 6.12 + initrd 比：

	原廠 6.12 + initrd	自編 7.3，無 initrd
rootfs 掛上	12.6 s	4.5 s
到 login	約 56 s	約 45 s
網路	eth0 拿到 IP	沒 IP

預期中的失敗：Failed to find module 'autofs4'、bb-usb-gadgets.service 失敗（沒有 libcomposite 等 module）、iwd.service 失敗。都是 rootfs 裡沒有 7.3 的 modules。

不在預期內的：網路沒起來。log 裡有一行

cpsw-switch 4a100000.switch end0: renamed from eth0

原廠 bootargs 有 net.ifnames=0，我手動精簡 bootargs 時拿掉了，systemd 就把網卡改名成 end0，而 rootfs 的網路設定寫的是 eth0，於是拿不到 IP。之前用原廠 kernel 手動 bootz 沒發現，是因為那時沒人去看網路有沒有起來。教訓：刪 bootargs 參數前先確認它在管什麼，「開得到 login」不代表沒壞東西。

補回 net.ifnames=0 再開一次，自編 7.3 kernel 的 log 出現 cpsw-switch 4a100000.switch eth0: Link is Up - 100Mbps/Full，開到 login 後 1 秒內 ping 得到。回頭翻 log 才發現，稍早用原廠 6.12 走 TFTP 開機那幾次也有 end0: renamed from eth0，網路其實一樣是壞的，只是當時沒去檢查。

最後 SSH 進板子確認：uname -r 是 7.3.0-rc7-bringup，/proc/cmdline 是自己設的那串，eth0 拿到 192.168.10.242，systemctl --failed 只剩 bb-usb-gadgets 和 iwd，都是缺 7.3 modules 的預期結果。

下一步

追原廠 6.12 軟重開卡死：systemctl reboot 後停在 Stopped serial-getty@ttyGS0 就沒有輸出，網路還活著，可重現。從 journalctl -b -1 或 systemd.log_level=debug 下手。
刻意弄壞：拿掉 dtb、改壞 console=、root= 指錯，看各自停在哪。
按住 S2 開機，驗證目前的 U-Boot 2019.04 是不是來自 eMMC。

接線​

正常開機長什麼樣​

中斷 autoboot​

bdinfo / printenv 看到的東西​

用 md/mw 點 USR LED​

手動 load + bootz​

改走 TFTP​

踩坑：封包有到，回覆卻從 Tailscale 出去​

自己 build kernel 走 TFTP 開機​

下一步​

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