飞腾 FT-2000/4 Ubuntu 内存卡 / NVMe SSD 系统制作完整指南

本文基于飞腾 FT-2000/4 嵌入式平台，详细介绍如何制作 SD 卡启动系统以及 NVMe SSD 启动系统，涵盖分区、格式化、根文件系统制作、U-Boot 环境变量配置、网口自启动等完整流程，并记录了实际开发中遇到的各种坑点。

一、环境准备
[二、方案一：SD 卡制作 Ubuntu 系统](#二、方案一：SD 卡制作 Ubuntu 系统)
[三、方案二：NVMe SSD 烧写系统（U-Boot 方式）](#三、方案二：NVMe SSD 烧写系统（U-Boot 方式）)
[四、U-Boot 环境变量详解](#四、U-Boot 环境变量详解)
五、网口自启动配置
[六、Image 与 uImage 的区别](#六、Image 与 uImage 的区别)
七、常见问题与踩坑记录
八、附录：常用命令速查

一、环境准备

硬件环境

项目	说明
处理器	飞腾 FT-2000/4（ARMv8 架构）
存储介质	SD 卡 / NVMe SSD（如 AXD 512SSD）
调试工具	串口线、读卡器
网络	支持 TFTP 烧写 U-Boot（可选）

软件环境

主机系统：Ubuntu（推荐，SD 卡格式化务必在 Ubuntu 下操作）
必备文件 ：
- 内核镜像：Image
- 设备树：ft2004-devboard-d4-dsk.dtb
- 根文件系统：ipu_rootfs_ubuntu16.tar.gz
- U-Boot 固件：fip-all-nvme.bin（NVMe 版本）
权限：操作需要 root 权限

飞腾嵌入式平台软件栈

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┌─────────────────────┐
│      应用层         │
├─────────────────────┤
│   嵌入式操作系统     │
├─────────────────────┤
│   通用固件(U-Boot)   │  ← Non-Secure EL2
├─────────────────────┤
│  飞腾基础固件(PBF)   │  ← EL3
└─────────────────────┘

PBF 层由飞腾公司提供，负责处理器基本引导初始化；U-Boot 层负责外设驱动和操作系统引导。

二、方案一：SD 卡制作 Ubuntu 系统

步骤 1：确认 SD 卡设备

插入 SD 卡后，使用以下命令查看设备名：

bash 复制代码

sudo fdisk -l

⚠️ 注意：确认设备名为 /dev/sdb（或 sda/sdc，根据实际情况调整），切勿选错设备以免数据丢失。

⚠️ 重要：SD 卡格式化操作务必在 Ubuntu 系统下进行！

步骤 2：分区操作

使用 fdisk 对 SD 卡进行分区：

bash 复制代码

sudo fdisk /dev/sdb

分区方案：

分区	大小	格式	用途
/dev/sdb1	256MB	FAT32	存放内核镜像和设备树
/dev/sdb2	剩余空间	ext4	存放根文件系统

fdisk 交互操作步骤：

输入 n 新建分区
连续按 3 次回车（使用默认主分区、分区号、起始扇区）
输入 +256M 设置第一个分区大小
输入 n 新建第二个分区
连续按 4 次回车（使用全部剩余空间，不要手动输入容量）
输入 w 保存分区表并退出

💡 提示：第二个分区不要输入具体容量，直接回车使用剩余全部空间。

步骤 3：格式化分区

bash 复制代码

# 格式化第一个分区为 FAT32
sudo mkfs.vfat /dev/sdb1

# 格式化第二个分区为 ext4
sudo mkfs.ext4 /dev/sdb2

步骤 4：制作根文件系统

bash 复制代码

# 挂载第二个分区
sudo mount /dev/sdb2 /mnt/

# 解压根文件系统（根据实际路径调整）
sudo tar xaf ipu_rootfs_ubuntu16.tar.gz -C /mnt/

# 同步数据（非常重要！）
sudo sync

# 卸载分区
sudo umount /mnt/

步骤 5：拷贝内核镜像和设备树

bash 复制代码

# 挂载第一个分区
sudo mount /dev/sdb1 /mnt/

# 创建 ft 目录
sudo mkdir /mnt/ft

# 拷贝内核镜像
sudo cp Image /mnt/ft/Image

# 拷贝设备树
sudo cp ft2004-devboard-d4-dsk.dtb /mnt/ft/ft2004-devboard-d4-dsk.dtb

# 同步数据
sudo sync

# 卸载分区
sudo umount /mnt/

✅ 至此 SD 卡系统制作完成。下面是 U-Boot 启动配置。

步骤 6：U-Boot 环境变量配置

启动开发板，在 U-Boot 启动倒计时内按任意键进入命令行，依次输入以下命令：

bash 复制代码

# 设置加载设备树的命令
setenv sd_load_fdt 'fatload mmc 0:1 0x90000000 ft/ft2004-devboard-d4-dsk.dtb'

# 设置加载内核的命令
setenv sd_load_kernel 'fatload mmc 0:1 0x90100000 ft/Image'

# 设置启动参数（控制台、根文件系统分区）
setenv bootargs 'console=ttyAMA1,115200 earlycon=pl011,0x28001000 root=/dev/mmcblk0p2 rw rootwait'

# 设置 SD 启动命令
setenv sd_boot 'run sd_load_fdt;run sd_load_kernel;booti 0x90100000 -:- 0x90000000'

# 设置默认启动命令为 SD 启动
setenv bootcmd 'run sd_boot'

# 保存环境变量
saveenv

# 启动系统
boot

💡 booti 用于启动 Image 格式内核，如果是 uImage 则使用 bootm。

三、方案二：NVMe SSD 烧写系统（U-Boot 方式）

前置条件

内核和设备树需要支持 NVMe 设备
U-Boot 需要支持 NVMe 命令（需使用 fip-all-nvme.bin 版本）

步骤 1：确认 NVMe 设备

bash 复制代码

fdisk -l

确认 NVMe 设备名为 /dev/nvme0n1。

步骤 2：分区操作

bash 复制代码

fdisk /dev/nvme0n1

分区方案与 SD 卡相同：

分区	大小	格式	用途
/dev/nvme0n1p1	256MB	FAT32	内核 + 设备树
/dev/nvme0n1p2	剩余空间	ext4	根文件系统

操作同 SD 卡分区步骤（n → 回车 → +256M → n → 回车 × 4 → w）。

步骤 3：格式化分区

bash 复制代码

mkfs.vfat /dev/nvme0n1p1
mkfs.ext4 /dev/nvme0n1p2

步骤 4：制作根文件系统

bash 复制代码

# 挂载根文件系统分区
mount /dev/nvme0n1p2 /mnt/

# 解压根文件系统
cd /home
tar xaf ipu_rootfs_ubuntu16.tar.gz -C /mnt/

# 同步并卸载
sync
umount /mnt/

步骤 5：拷贝内核和设备树

bash 复制代码

# 挂载 boot 分区
mount /dev/nvme0n1p1 /mnt/

# 创建 ft 目录
mkdir /mnt/ft

# 拷贝内核和设备树
cp Image /mnt/ft/Image
cp ft2004-devboard-d4-dsk.dtb /mnt/ft/ft2004-devboard-d4-dsk.dtb

# 同步并卸载
sync
umount /mnt/

步骤 6：烧录支持 NVMe 的 U-Boot

如果当前 U-Boot 不支持 NVMe 命令，需要通过 TFTP 烧写新的 U-Boot 固件。

准备工作：

电脑端搭建 TFTP 服务器，IP 设为 192.168.0.100
将 fip-all-nvme.bin 放入 TFTP 服务器目录
用网线连接开发板和电脑
U-Boot 模式下设置网口为 100M 全双工

烧写命令：

bash 复制代码

# 设置网络（如果未设置）
setenv ipaddr 192.168.0.133
setenv serverip 192.168.0.100

# 通过 TFTP 下载固件到内存
tftpboot 0x90000000 fip-all-nvme.bin

# 擦除 flash
flashe 0x0 0x500000

# 写入 flash
flashw 0x90000000 0x0 0x500000

⚠️ 注意：使用 mtd_debug 烧写可能会报 error open() 错误，此时应改用 TFTP 方式。

步骤 7：U-Boot 环境变量配置（NVMe 启动）

重启进入 U-Boot 命令行，配置 NVMe 启动相关环境变量：

bash 复制代码

# 先扫描 NVMe 设备（必须先执行 scan！）
nvme scan

# 确认识别到 NVMe 盘
nvme info

# 设置加载设备树（从 NVMe 加载）
setenv sd_load_fdt 'fatload nvme 0:1 0x90100000 ft/ft2004-devboard-d4-dsk.dtb'

# 设置加载内核（从 NVMe 加载）
setenv sd_load_kernel 'fatload nvme 0:1 0x90200000 ft/Image'

# 设置启动参数
setenv sd_bootargs 'setenv bootargs console=ttyAMA1,115200 earlycon=pl011,0x28001000 root=/dev/nvme0n1p2 rootwait rw'

# 设置启动命令
setenv sd_boot 'booti 0x90200000 -:- 0x90100000'

# 设置 bootcmd（整合启动流程）
setenv bootcmd 'run sd_bootargs;run sd_load_fdt;run sd_load_kernel;run sd_boot'

# 保存环境变量
saveenv

# 启动
boot

⚠️ 关键：nvme scan 必须在 nvme info 和加载命令之前执行，否则 U-Boot 无法识别 NVMe 设备。

💡 可以将 nvme scan 加到 bootcmd 中确保每次启动都扫描。

四、U-Boot 环境变量详解

完整环境变量参考

复制代码

arch=arm
baudrate=115200
board=FT2004C
bootargs=console=ttyAMA1,115200 earlycon=pl011,0x28001000 root=/dev/mmcblk0p2 rootwait rw
bootcmd=run sd_cmd
bootdelay=1
cpu=armv8
ethact=ethernet1@28210000
ipaddr=192.168.0.222
serverip=192.168.0.100
netmask=255.255.255.0
gatewayip=192.168.0.1
sd_boot=booti 0x90200000 -:- 0x90100000
sd_bootargs=setenv bootargs 'console=ttyAMA1,115200 earlycon=pl011,0x28001000 root=/dev/mmcblk0p2 rootwait rw'
sd_cmd=run sd_bootargs;run sd_load_fdt;run sd_load_kernel;run sd_boot
sd_load_fdt=fatload mmc 0:1 0x90100000 ft/ft2004-devboard-d4-dsk.dtb
sd_load_kernel=fatload mmc 0:1 0x90200000 ft/Image
vendor=phytium

内存地址说明

地址	用途
0x90000000	设备树加载地址
0x90100000	内核加载地址
0x90200000	（备用）内核加载地址
0x93000000	ramdisk 加载地址

查看环境变量

bash 复制代码

# 查看所有环境变量
printenv
# 或简写
pri

五、网口自启动配置

进入系统后，配置网口开机自启动和 SSH 服务。

创建自启动脚本

bash 复制代码

vi /etc/init.d/ipustart.sh

写入以下内容：

bash 复制代码

#!/bin/sh

# 配置网口 IP
ifconfig eth0 192.168.3.133
ifconfig eth1 192.168.0.133

# 创建 SSH 运行目录
mkdir /var/run/sshd

exit 0

配置开机自启动

bash 复制代码

# 添加执行权限
chmod +x /etc/init.d/ipustart.sh

# 注册为开机启动服务（优先级10，运行级别2345）
update-rc.d ipustart.sh start 10 2 3 4 5 .

💡 如需关闭自启动，使用 update-rc.d -f ipustart.sh remove。

六、Image 与 uImage 的区别

特性	Image	uImage
格式	原始二进制内核映像	U-Boot 专用格式，带 64 字节头部
头部信息	无	包含加载地址、入口点、校验和、映像类型
启动命令	`booti`	`bootm`
适用场景	通用引导加载器	专为 U-Boot 设计
大小	较小	比 Image 多 64 字节头部

uImage 头部包含：

头部大小：通常 64 字节
数据校验：头部 + 映像数据校验和
映像类型：内核 / 设备树 / ramdisk 等
加载地址：映像应加载到的内存地址
入口点：执行开始的地址

💡 本文使用的是 Image 格式，所以 U-Boot 中使用 booti 命令启动。

七、常见问题与踩坑记录

❌ 问题 1：无法加载内核和设备树

现象：U-Boot 报文件找不到或加载失败。

解决：

检查环境变量中的路径是否与 SD 卡 / SSD 上的实际路径一致
使用 fatls mmc 0:1 ft 或 fatls nvme 0:1 ft 查看文件列表
确认文件名大小写是否匹配

❌ 问题 2：内核启动或挂载文件系统时卡死

现象：内核启动到一半卡住，或挂载 rootfs 失败。

解决：

确保制作系统时执行了 sync 命令，保证数据完全写入
检查 bootargs 中的 root=/dev/xxx 设备名是否正确
- SD 卡：root=/dev/mmcblk0p2
- NVMe：root=/dev/nvme0n1p2
检查根文件系统是否完整

❌ 问题 3：Kernel Panic 崩溃

现象：启动时内核崩溃。

解决：

通常是根文件系统版本太旧，更换较新的 rootfs
确认内核版本与 rootfs 版本匹配

❌ 问题 4：nvme list 没反应

现象：系统中 nvme list 无输出。

解决：需要在内核配置中开启 NVMe 支持。

❌ 问题 5：U-Boot 没有 nvme 命令

现象：输入 nvme info 提示命令不存在。

解决：

重新编译支持 NVMe 的 U-Boot
使用 TFTP 方式烧写 fip-all-nvme.bin
注意：mtd_debug 烧写可能报 error open()，改用 TFTP

❌ 问题 6：U-Boot 下 nvme info 无响应

现象：nvme info 没有输出。

解决：必须先执行 nvme scan 扫描设备！

bash 复制代码

nvme scan    # 先扫描
nvme info    # 再查看信息

❌ 问题 7：SD 卡格式化后无法使用

解决：务必在 Ubuntu 系统下使用 mkfs.ext4 格式化，不要在 Windows 下操作。

❌ 问题 8：启动速度慢

优化：关闭不必要的系统服务

bash 复制代码

# 禁用某个服务
systemctl disable [service_name]

# 查看开机启动服务
systemctl list-unit-files --type=service | grep enabled

八、附录：常用命令速查

磁盘操作

bash 复制代码

fdisk -l              # 查看所有磁盘信息
fdisk /dev/sdb        # 对磁盘进行分区操作
mkfs.vfat /dev/sdb1   # 格式化为 FAT32
mkfs.ext4 /dev/sdb2   # 格式化为 ext4
mount /dev/sdb1 /mnt  # 挂载分区
umount /mnt           # 卸载分区
sync                  # 同步缓存到磁盘

U-Boot 常用命令

bash 复制代码

printenv / pri        # 查看环境变量
setenv 变量名 值      # 设置环境变量
saveenv               # 保存环境变量
fatls mmc 0:1 ft      # 列出 SD 卡 ft 目录文件
fatls nvme 0:1 ft     # 列出 NVMe ft 目录文件
fatload mmc 0:1 地址 路径   # 从 SD 加载文件
fatload nvme 0:1 地址 路径  # 从 NVMe 加载文件
booti 内核地址 -:- 设备树地址  # 启动 Image 内核
bootm 内核地址 -:- 设备树地址  # 启动 uImage 内核
nvme scan             # 扫描 NVMe 设备
nvme info             # 查看 NVMe 设备信息
tftpboot 地址 文件名   # 从 TFTP 下载文件

NVMe 完整操作命令汇总

bash 复制代码

# 1. 分区格式化
fdisk -l
fdisk /dev/nvme0n1
mkfs.vfat /dev/nvme0n1p1
mkfs.ext4 /dev/nvme0n1p2

# 2. 拷贝根文件系统
mount /dev/nvme0n1p2 /mnt/
tar xaf ipu_rootfs_ubuntu16.tar.gz -C /mnt/
sync
umount /mnt/

# 3. 拷贝内核和设备树
mount /dev/nvme0n1p1 /mnt/
mkdir /mnt/ft
cp Image /mnt/ft/Image
cp ft2004-devboard-d4-dsk.dtb /mnt/ft/ft2004-devboard-d4-dsk.dtb
sync
umount /mnt/

# 4. U-Boot 烧写（TFTP 方式）
tftpboot 0x90000000 fip-all-nvme.bin
flashe 0x0 0x500000
flashw 0x90000000 0x0 0x500000

# 5. U-Boot 环境变量（NVMe 启动）
nvme scan
nvme info
setenv sd_load_fdt 'fatload nvme 0:1 0x90100000 ft/ft2004-devboard-d4-dsk.dtb'
setenv sd_load_kernel 'fatload nvme 0:1 0x90200000 ft/Image'
setenv sd_bootargs 'setenv bootargs console=ttyAMA1,115200 earlycon=pl011,0x28001000 root=/dev/nvme0n1p2 rootwait rw'
setenv sd_boot 'booti 0x90200000 -:- 0x90100000'
setenv bootcmd 'run sd_bootargs;run sd_load_fdt;run sd_load_kernel;run sd_boot'
saveenv
boot

参考资料

飞腾 FT-2000/4 SD 使用说明（v1.1），天津飞腾信息技术有限公司
U-Boot 官方文档：www.denx.de/wiki/U-Boot
Phytium Base Firmware 接口规范
飞腾 FT-2000 四核处理器软件编程手册