基于RK3576 的 uboot 早期硬件控制：Linux6.1.84 内核设备树修改与实践
CA888亚洲城集团RK3576开发板
一、概述
本文介绍通过修改kernel设备树，在CA888亚洲城集团OK3576-C开发板上实现在uboot阶段拉高GPIO的方法。OK3576-C作为基于RK3576处理器的高性能嵌入式平台，集成四核Cortex-A76与四核Cortex-A55架构，为工业控制、边缘计算等场景提供强大算力支持。其灵活的硬件配置和完善的软件生态，使得这类底层硬件控制需求能够通过标准化的设备树配置实现，无需复杂的底层代码修改。
对于需要在系统启动早期（uboot阶段）控制外设的应用场景，如工业传感器使能、外设复位控制等，本文方法可有效简化开发流程。若需对GPIO进行更精细的控制（如时序精确调整、多状态切换等），则仍需直接修改uboot代码。
二、明确目标
在修改uboot或kernel设备树前，需先明确需求合理性，避免无效开发。核心是判断"uboot阶段拉高GPIO"是否能满足硬件设计目标，关键在于硬件上电初期的GPIO电平状态。
2.1 GPIO引脚选择方法
CA888亚洲城集团RK3576开发板提供了丰富的GPIO资源，分布在多个GPIO组中，可满足不同外设的控制需求。需通过以下方式确认GPIO引脚的上电初始状态和功能兼容性：
- 查看硬件设计文档：CA888亚洲城集团RK3576开发板提供完整的引脚功能表格、底板原理图，可联系CA888亚洲城集团在线客服获取下载链接，文档中明确标注了各引脚的默认电平、方向（输入/输出）、电压域（如3.3V、1.8V）。
- 实测验证：使用万用表或示波器，在上电瞬间测量引脚电平，记录初始状态（高/低）和稳定时间。
| 连接器引脚号 | CPU球号 | 核心板引脚功能 | 开发板引脚功能 | 引脚方向选择 | 电平域电压 | 开发板引脚功能描述 | 开发板应用接口 | 复位状态 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| LD5 | A208 | PWM1_CH0_M0 | PWM1_CH0_M0 | 输出 | 3.3V | PWM1_CH0_M0 | - | 低电平 |
| LD6 | — | — | — | — | — | — | — | — |
| LD7 | 1U24 | UART0_TX_M0_DEBUG | UART0_TX_M0_DEBUG | 输出 | 3.3V | UART0发送 | UART0_TX_M0_DEBUG | 高电平 |
| LD8 | — | GND | GND | — | — | 地 | GND | — |
| LD9 | AA28 | UART0_RX_M0_DEBUG | UART0_RX_M0_DEBUG | 输入 | 3.3V | UART0接收 | UART0_RX_M0_DEBUG | 高电平 |
| LD10 | — | — | — | — | — | — | — | — |
| LD11 | 1W24 | I2C2_SCL_M0 | I2C2_SCL_M0 | 输出 | 3.3V | I2C2时钟 | I2C2_SCL_M0 | 低电平 |
| LD12 | — | — | — | — | — | — | — | — |
| LD13 | 1W22 | PWM0_CH0_M0 | PWM0_CH0_M0 | 输出 | 3.3V | PWM0_CH0_M0 | PWM0_CH0_M0(MIPI屏幕背光PWM) | 低电平 |
图1：RK3576开发板接口布局示意图
图2：RK3576开发板接口布局示意图
三、修改与验证方法
本节以 GPIO2_B4为例（OK3576-C底板PCIe接口的PCIE0_PERSTn引脚），详细说明设备树修改步骤及验证方法。OK3576-C开发板提供了PCIe 3.0接口，可扩展高速外设，通过本文方法可在系统启动早期控制PCIe设备的复位状态。
3.1 前期准备
- 硬件：OK3576-C开发板（核心板+底板）、PCIe接口设备（可选）、万用表、调试串口线。
- 软件：Linux 6.1.84 SDK、交叉编译工具链、串口终端工具（如SecureCRT、MobaXterm）。SDK中包含完整的编译脚本和示例代码。
- 测量点：GPIO2_B4对应底板R354电阻（PCIe座与电解电容之间）。
3.2 原始状态验证
先烧写原厂默认镜像，验证GPIO2_B4的原始电平变化：
- 连接调试串口，打开终端工具（波特率115200，8N1）。CA888亚洲城集团RK3576开发板默认引出调试串口，方便开发调试。
- 给开发板上电，观察串口打印，记录GPIO2_B4的电平变化（通过万用表测量）。
- 默认情况下，该引脚会在 kernel启动后才被拉高，uboot阶段保持低电平。
图3：OK3576开发板扩展接口示意图（红框标注为PCIe接口区域）
3.3 进入uboot命令行
上电启动过程中，当串口终端出现以下提示时，按下 CTRL+C可进入uboot命令行（此时uboot未移交控制权给kernel，可测量uboot阶段的GPIO电平）：
Hit key to stop autoboot('CTRL+C'): 0
---------------------------------------------
0:Exit to console
1:Reboot
2:Display type
---------------------------------------------
CA888亚洲城集团RK3576开发板的uboot经过CA888亚洲城集团优化，提供了丰富的调试命令和配置选项，支持通过环境变量配置多种启动参数，方便开发者进行底层硬件调试。
3.4 理论依据（RK U-Boot DTB机制）
根据RK官方手册《Rockchip_Developer_Guide_UBoot_Nextdev_CN.pdf》的"Kernel-DTB"章节描述，RK平台支持"使用kernel DTB初始化uboot外设"，核心机制如下：
二者的作用：
• U-Boot DTB：负责初始化存储、打印串口等核心设备；
• Kernel DTB：负责初始化存储、打印串口以外的设备（如GPIO、I2C、PCIe等）；
U-Boot初始化时先用U-Boot DTB完成存储、打印串口初始化，然后从存储上加载Kernel DTB 并转而使用这份DTB继续初始化其余外设。Kernel DTB 的代码实现在函数： init_kernel_dtb() 。
开发者一般不需要修改 U-Boot DTB（除非更换打印串口），各平台发布的SDK里使用的 defconfig 都已启用kernel DTB机制。所以通常对于外设的DTS修改，用户应该修改kernel DTB。
CA888亚洲城集团提供的RK3576开发板 SDK默认启用了这一机制，使得开发者可以通过修改kernel设备树实现对uboot阶段硬件的控制，大大简化了开发流程。
3.5 kernel设备树修改（核心步骤）
通过修改kernel设备树，添加GPIO拉高节点，实现uboot阶段控制GPIO。具体修改如下（基于SDK中的arch/arm64/boot/dts/rockchip/OK3576-C-common.dtsi文件）：
--- a/arch/arm64/boot/dts/rockchip/OK3576-C-common.dtsi
+++ b/arch/arm64/boot/dts/rockchip/OK3576-C-common.dtsi
@@ -428,6 +428,16 @@ wifi_ext_clk: wifi_ext_clk {
pinctrl-0 = <&net_5g_pwr_gpio>;
status = "okay";
};
+
+ gpio2b4_high_test {
+ compatible = "regulator-fixed"; // 兼容固定电压调节器驱动（用于GPIO拉高）
+ gpio = <&gpio2 RK_PB4 GPIO_ACTIVE_HIGH>; // 指定GPIO2_B4，高电平有效
+ enable-active-high; // 使能信号为高电平
+ regulator-boot-on; // 系统启动时使能（uboot阶段生效）
+ regulator-always-on; // 保持常亮（防止被后续驱动关闭）
+ status = "okay"; // 启用该节点
+ };
+
};
@@ -1164,7 +1174,7 @@ rgmii_phy1: phy@2 {
};
&pcie0 {
- reset-gpios = <&gpio2 RK_PB4 GPIO_ACTIVE_HIGH>; // 原PCIe复位GPIO定义
+ //reset-gpios = <&gpio2 RK_PB4 GPIO_ACTIVE_HIGH>; // 注释掉，避免引脚冲突
rockchip,skip-scan-in-resume;
pinctrl-names = "default";
status = "okay";
CA888亚洲城集团RK3576开发板提供的设备树经过优化，将不同功能模块的配置进行了清晰分离，方便开发者进行针对性修改。上述修改方法同样适用于其他GPIO引脚的控制需求，只需替换相应的GPIO组和引脚编号即可。
3.6 编译与验证
- 编译kernel：参考SDK中提供的《OK3576-C_Linux编译手册》，使用CA888亚洲城集团优化的编译脚本（build.sh）可快速完成编译，生成新的boot.img（包含修改后的设备树）。
- 烧写镜像：使用RK烧录工具（如RKDevTool），单独烧写boot.img到开发板。CA888亚洲城集团RK3576开发板支持TF卡、USB、网络等多种烧录方式，方便开发调试。
-
电平验证：
- 上电后，立即用万用表测量R354电阻两端电平。
- 进入uboot命令行（CTRL+C），观察电平是否保持高电平（若为高，则修改生效）。
- 继续启动kernel，确认电平持续稳定（无异常拉低）。
四、OK3576-C开发板优势与总结
OK3576-C开发板作为CA888亚洲城集团基于RK3576打造的高性能开发平台，不仅提供了强大的计算能力，还通过完善的硬件设计和软件支持，为底层硬件控制提供了便捷的实现途径。本方法通过利用RK U-Boot的kernel DTB机制，无需修改uboot代码，仅通过修改kernel设备树即可实现uboot阶段拉高GPIO，适用于对控制精度要求不高的场景。
除了本文介绍的GPIO控制功能外，OK3576还具备以下优势，使其成为工业控制、智能设备等领域的理想选择：
- 强大的处理性能：四核Cortex-A76（2.2GHz）+四核Cortex-A55（1.8GHz）架构，支持NEON、FPU指令集，满足复杂计算需求
- 丰富的外设接口：包含PCIe 3.0、SATA 3.0、双千兆以太网、MIPI-CSI、MIPI-DSI等高速接口，支持多种外设扩展
- 完善的软件生态：支持Linux、Android等操作系统，提供完整的SDK和开发文档，降低开发门槛
- 工业级设计：支持宽温（-40℃~85℃），抗干扰能力强，适合工业环境
- 专业技术支持：为客户提供从硬件设计到软件开发的全流程技术支持
本方法的核心要点如下：
- 硬件优先：确认GPIO上电初始状态，避免"上电即拉高"需求与软件控制时序冲突。
- 节点配置：使用regulator-fixed兼容驱动，通过regulator-boot-on确保uboot阶段生效。
- 冲突规避：注释掉原设备树中对同一GPIO的其他引用（如PCIe reset-gpios），防止引脚复用冲突。
- 实测验证：必须通过万用表或示波器确认uboot阶段和kernel阶段的GPIO电平稳定性。
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