刚学的EDA软件KiCad，动手做个SOC 项目！差点烂尾.....

电子工程专辑前天

以下文章来源于小麦大叔，作者菜刀和小麦

小麦大叔

一个热衷技术的工程师的原创分享，努力做一个有温度，有深度的公众号

这次想和大家分享一下我做一个小项目的一些心得和感悟。

这个项目不是什么很牛逼的大项目，是一个基于全志的一款SOC的项目。中间遇到过不少问题，差点就烂尾了，索性最后坚持下来了。

起源

这次为什么要做这个小项目呢？

因为去年刚学了一下一个开源的EDA软件 —— KiCad。然后为了练一下手，所以就一时兴起打算做一个Linux小板；开始画PCB，买物料，自己焊接，不亦乐乎，不过中间也有很多辛酸。

因为大家知道，一般的SOC，因为产品尺寸有要求，集成度很高，所以通常是BGA封装，另外片外还需要加ddr和emmc，就是ram和rom了，同样的，这两者往往也是BGA封装，所以焊接难度也很大；

于是我就在想，有没有对我这样的手残党友好一点的方案呢？

然后我找了一段时间，后来想起之前网上老外的一个项目 linux business card的一个项目，看了一下是全志的F1C100S，内置32M的ddr，有lqfp和qfn的封装，可以外接spi的nor flash或者从sd进行启动。

这？简直是手残党的福音啊。

第一版的时候，我用Kicad画好原理图和PCB，还用keyshot很装逼地渲染了一下PCB，虽然效果差强人意，但是自我感觉逼格比之前高了很多；

下面是第一版PCB的效果的视频；

首战失利

不知道为什么脑子抽了一下，直接采购的是qfn封装的芯片，强行给游戏增加了难度；然后买了一个廉价的热风枪（可以吹出300℃—450℃热风的设备）；

春节在家是极其简陋的焊接环境，就开干了；

顺便说一下焊锡丝里是含有铅的，这几天手工焊电路板，闻多了，感觉都要提前变成老年痴呆了；

实际焊了一些QFN的芯片，感觉也不是很难，先用电烙铁在焊盘上涂上锡，然后用风枪吹一下就好了，后面再补锡，防止有的地方虚焊；

焊好了第一块电路板，只焊好了电源管理部分，还有主芯片，然后问题就来了；

芯片需要三路电源，3.3V，2.5V，1.1V；

3.3V是系统电源，2.5V是给内部DDR供电的，1.1V是IO电源；

然后我测试的时候发现，在焊上主芯片之后，2.5V电源的输出就是0V；

奇怪的是，我把主芯片拆下来，这三路电压输出又恢复正常了，因为我是先把电源部分的电路焊好的，并且测试输出正常之后，才焊的芯片；

我怀疑可能这部分没有焊好，存在引脚的虚焊或者连焊；

之后，我又做了两块板子，发现原来的问题还是存在。

到底是什么问题呢？这期间也有请教了一些硬件方面的大佬，也尝试了很多的测试方法，好几次心灰意冷。

后面又调试了一段时间，没有实质性的进展，决定放弃当前版本。

准备改版；

屡败屡战

中间搁置了一段时间后，重新设计了第二版的PCB，我把原来的PMIC方案换了，参考开源的荔枝派，直接单芯片输出三路3.3V，2.5V和1.1V

顺便板子颜色换成了蓝色，总体感觉比绿色和黑色的阻焊漆更好；

新旧对比

工欲善其事必先利其器，顺便还改善了一下工作环境，接下来就继续战斗吧。第二次次焊起来比第一次顺手多了；

不过在调试PMIC的时候，使用万用表测量输出电压，不小心把一个地方弄短路了，导致一个电感短到3.3V上，直接烧毁冒烟了。

内心很慌，后来排查了并不是硬件设计上的问题，终于三路输出的电压都正常了，长舒一口气，也算是一个小插曲。

下一步就是烧录固件了，板子接到电脑上，板子是作为usb device，电脑作为host。

板子这边是usb otg的接口（既可以作为device，也可以作为host），usb的引脚一般包括VCC，GND，D+和D-，还有一个usb_id；

usb_id根据引脚的上下拉，来区别当前的工作状态（是host还是device）；通常作为usb device时候，这个引脚要进行上拉，作为主机的时候，要进行上拉；

不巧的是，我默认给板子的usb_id下拉了，所以，通过sunxi-tool去枚举usb设备的时候，就出现了错误提示；

没有办法，最后经过飞线，可以成功识别到USB设备了；

最终焊完的板子，背面贴了一块屏幕；

后面，编译了一份uboot，但是烧写的时候又出问题了，提示usb传输错误，这下可把我难道了，心中的猜测：

硬件的问题，然后把flash的引脚都补锡补了一遍，主芯片的spi接口引脚用烙铁刮了一遍，然后重新补了一下锡，确保没有虚焊和连焊，然后，问题依然没有解决；
软件的问题，排查了libusb的问题，我先后在Linux上重新安装了这个库，依然没有解决这个问题；顺便在Windows系统重新搭建了测试环境，依然存在问题。

我陷入了困境，并且不知道如何解决这个问题，差点烂尾。

当时想过要放弃：“这个版本如果再不行，这个项目就不搞了”。

然后我安慰自己，再尝试一下别的办法，说不定就解决了。

于是我测试了PMIC的输出，3.3V，这是实际只有3.1V—3.2V左右，然后怀疑：会不会电压太低造成的呢？

抱着疑问，调了一下DCDC的电阻，改变了一下电源的输出，稳定在3.4V左右；歪打正着，经过测试，发现问题就这样解决了，后面工作都比较稳定。

于是可以正常烧录固件了；

系统移植

硬件的坑才是大问题，移植方面因为有不少开源的案例，所以也相对比较轻松；

总结一下是四个步骤；

环境搭建；
uboot的移植；
linux kernel的移植；
文件系统；

烧录uboot，就是要把程序烧写到flash中，绝大多数都是从 0 地址开始执行；

对于大部分的 SoC 而言，芯片执行其内部的固化 i-bootloader 之后就会从外部的 flash 来执行 bootloader，然后就芯片就会执行我们所烧录的 uboot 了。

这个是uboot正常烧录之后的串口终端输出的log，还没有烧kernel；

uboot是芯片最开始会执行的程序，比如x86的电脑的BIOS，差不多的道理；不过芯片内部都会固化一段启动代码，F1C100S也不例外；

uboot启动之后，就要开始启动内核了；

这里简单介绍一下bootargs 和 bootcmd ；

bootcmd一般都会包含 bootm 或者 bootz 指令；

bootz：因为kernel和rootfs都保存在flash中，所以要先将他们搬运到ram中；
bootm：搬运完之后开始启动内核；

然后根据bootargs这个环境变量，向内核传递参数；

参考如下；

bootargs=console=ttyS0,115200 panic=5 rootwait root=/dev/mtdblock3 rw rootfstype=jffs2

其中

console=ttyS0,115200：表示控制台终端定向到串口0，波特率为115200；
panic=5：表示传递参数错误的时候，程序会进入死循环，并在5秒后重启内核；
rootwait：表示是让内核进入无限等待，因为启动时间无法预估，就让内核无限等待直到启动完成；
root=/dev/mtdblock3：表示文件系统挂载到mtd设备的分区3上；
rw：表示当前文件系统是可读可写的；
rootfstype=jffs2：文件系统类型，在配置内核时选择支持该类型；
kernel启动成功了，但是文件系统也挂载成功了，但是没有成功，提示/bin/sh exists but couldn't execute it