title: 系统烧写与量产 tags: [系统烧写, SD卡, 串口, USB, 量产, MfgTool, 嵌入式Linux] created: 2026-09-16 updated: 2026-09-17

pdf_ref: "【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V2.0.1 - 第三十九章系统烧写"

系统烧写与量产

关联知识: [[06-系统移植与启动/01-U-Boot基础与命令]] | [[06-系统移植与启动/04-根文件系统构建]] | [[06-系统移植与启动/02-Linux内核编译]]

一、烧写方式概述

系统移植完成后，需要将 U-Boot、Linux Kernel、设备树（.dtb）和根文件系统（rootfs）四个文件烧写到板载 EMMC、NAND Flash 或 QSPI Flash 等存储设备上，使产品脱离网络独立运行。

flowchart LR
    accTitle: Embedded Linux System Flashing Methods
    accDescr: Four main methods for flashing embedded Linux systems: SD card, serial, USB OTG, and network

    sd[💾 SD卡烧写] --> target[🎯 目标存储]
    serial[📡 串口烧写] --> target
    usb[🔌 USB烧写] --> target
    net[🌐 网络烧写] --> target

    classDef method fill:#dbeafe,stroke:#2563eb,stroke-width:2px,color:#1e3a5f
    classDef target fill:#dcfce7,stroke:#16a34a,stroke-width:2px,color:#14532d
    class sd,serial,usb,net method
    class target target

烧写方式	接口	速度	适用场景	工具
SD卡烧写	SD/MMC卡槽	~10MB/s	开发调试、批量生产	`dd`、`mkfs`
串口烧写	UART (TTL)	~115KB/s	紧急恢复、无网络环境	U-Boot `loadb`
USB烧写	USB OTG	~20MB/s	量产首选、NXP推荐	MfgTool / `uuu`
网络烧写	Ethernet/WiFi	~100MB/s	大文件、远程部署	TFTP + NFS

💡 选择建议: 开发阶段优先用 SD卡或 USB 烧写；量产环境首选 USB OTG（MfgTool）；紧急恢复可用串口；大批量部署用网络。

二、SD卡烧写

2.1 硬件准备

一张 MicroSD 卡（建议 8GB 以上 Class 10）
读卡器连接电脑
开发板支持 SD 卡启动（拨码开关设置）

2.2 格式化 SD 卡

在 Linux 主机上执行，将 SD 卡分为两个分区：

# 查看 SD 卡设备编号（以 /dev/sdb 为例）
lsblk

# 使用 parted 创建分区表
sudo parted /dev/sdb mklabel msdos

# 创建 FAT32 分区（存放 U-Boot、内核、设备树）
sudo parted /dev/sdb mkpart primary fat32 1MiB 128MiB

# 创建 ext4 分区（存放根文件系统）
sudo parted /dev/sdb mkpart primary ext4 128MiB 100%

# 格式化分区
sudo mkfs.vfat -F 32 /dev/sdb1
sudo mkfs.ext4 /dev/sdb2

2.3 烧写 U-Boot 到 SD 卡

U-Boot 需要写入 SD 卡的特定偏移位置（IMX6ULL 为扇区 2，即 1KB 偏移）：

# 将 U-Boot 写入 SD 卡（跳过前 1KB）
sudo dd if=u-boot.imx of=/dev/sdb bs=1k seek=2 conv=fsync

# 验证写入
sudo dd if=/dev/sdb bs=1k skip=2 count=100 2>/dev/null | xxd | head -5

2.4 拷贝内核与设备树

将编译好的文件复制到 FAT32 分区：

# 挂载分区
sudo mkdir -p /mnt/sdboot
sudo mount /dev/sdb1 /mnt/sdboot

# 拷贝内核和设备树
sudo cp zImage /mnt/sdboot/
sudo cp imx6ull-alientek-emmc.dtb /mnt/sdboot/

# 卸载
sudo umount /mnt/sdboot

2.5 拷贝根文件系统

# 挂载 ext4 分区
sudo mkdir -p /mnt/sdrootfs
sudo mount /dev/sdb2 /mnt/sdrootfs

# 解压根文件系统
sudo tar -xvf rootfs.tar.bz2 -C /mnt/sdrootfs/

# 卸载
sudo umount /mnt/sdrootfs

2.6 U-Boot 启动参数设置

插入 SD 卡后，设置 U-Boot 从 SD 卡启动：

# 在 U-Boot 命令行中设置
setenv bootcmd 'mmc dev 0;fatload mmc 0:1 0x80800000 zImage;fatload mmc 0:1 0x83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb;bootz 0x80800000 - 0x83000000'
setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rootwait rw'
saveenv
boot

2.7 启动验证

# 串口终端观察启动日志
# 成功标志：出现 Linux version 和 login 提示

# 登录后验证
uname -a           # 确认内核版本
df -h              # 确认文件系统挂载
ls /               # 确认根文件系统内容

⚠️ 注意: 一旦 SD 卡启动测试通过，建议用 USB OTG（MfgTool）烧写 EMMC 进行最终部署。

三、串口烧写

3.1 适用场景

串口烧写主要用于紧急恢复场景——当 EMMC 中无有效系统、网络不可用、USB 也无法使用时，通过 UART 串口将固件传输到板载 DDR，再由 U-Boot 写入存储。

3.2 工具准备

串口终端软件：SecureCRT、minicom 或 PuTTY
波特率：115200, 8N1
连接线：USB 转 TTL 串口线

3.3 U-Boot Kermit/Ymodem 烧写

在 U-Boot 命令行中使用 loadb 命令配合串口协议传输文件：

# 1. 设置串口波特率（U-Boot 中执行）
setenv baudrate 115200
saveenv

# 2. 使用 loadb 命令接收文件（Ymodem 协议）
loadb 0x80800000

# 3. 在终端软件中选择"发送文件" -> Ymodem 协议
#    选择 zImage 文件进行发送

# 4. 发送完成后，写入 EMMC
mmc dev 1
mmc write 0x80800000 0x800 0x3000

3.4 串口烧写完整流程

# === 阶段一：传输 U-Boot ===
loadb 0x87800000
# 通过 Ymodem 发送 u-boot.imx
mmc dev 1
mmc write 0x87800000 0x2 0x300

# === 阶段二：传输内核 ===
loadb 0x80800000
# 通过 Ymodem 发送 zImage
mmc dev 1
mmc write 0x80800000 0x800 0x3000

# === 阶段三：传输设备树 ===
loadb 0x83000000
# 通过 Ymodem 发送 imx6ull-alientek-emmc.dtb
mmc dev 1
mmc write 0x83000000 0x3800 0x200

# === 阶段四：传输根文件系统 ===
loadb 0x83800000
# 通过 Ymodem 发送 rootfs.tar.bz2
mmc dev 1
mmc write 0x83800000 0x4000 0x40000

3.5 优缺点分析

优点	缺点
不依赖任何外部接口（仅需串口）	速度极慢（115200 bps ≈ 10KB/s）
可恢复任何状态的板子	大文件传输耗时长
工具简单，几乎所有终端都支持	需要人工操作发送协议

💡 实用建议: 串口烧写仅作为最后手段。对于 IMX6ULL 的量产恢复，建议保留一个最小 U-Boot 在 EMMC 中，通过 U-Boot 的 usb烧写 功能恢复系统。

四、USB烧写

4.1 MfgTool 工具简介

MfgTool 是 NXP 官方提供的系统烧写工具，专为 I.MX 系列芯片设计，运行在 Windows 平台。工具路径通常为：

5、开发工具 -> 3、NXP官方原版MFG_TOOL烧写工具 -> L4.1.15_2.0.0-ga_mfg-tools.tar.gz

4.2 工具目录结构

mfgtools-with-rootfs/mfgtools/
├── MfgTool2.exe              # 烧写主程序
├── mfgtool2-yocto-mx-evk-emmc.vbs   # EMMC烧写脚本
├── mfgtool2-yocto-mx-evk-nand.vbs   # NAND烧写脚本
├── cfg.ini                  # 配置文件
└── Profiles/Linux/OS Firmware/
    ├── ucl2.xml             # 烧写命令脚本
    ├── firmware/            # 第一阶段文件（下载到DDR）
    │   ├── u-boot-imx6ull14x14evk_emmc.imx
    │   ├── zImage
    │   └── zImage-imx6ull-14x14-evk-emmc.dtb
    └── files/               # 第二阶段文件（写入EMMC）
        ├── u-boot-imx6ull14x14evk_emmc.imx
        ├── zImage
        ├── zImage-imx6ull-14x14-evk-emmc.dtb
        └── rootfs_nogpu.tar.bz2

4.3 MfgTool 工作原理

flowchart TD
    accTitle: MfgTool Two-Stage Flashing Process
    accDescr: MfgTool uses a two-stage process: first boot Linux in DDR via USB, then flash full system to EMMC

    connect["🔌 USB OTG连接"] --> bootstrap["📥 阶段一：BootStrap"]
    bootstrap --> ddr["💾 下载firmware到DDR"]
    ddr --> boot["🚀 DDR中启动Linux"]
    boot --> flash["📦 阶段二：烧写"]
    flash --> partition["🗂️ 格式化EMMC分区"]
    partition --> write["✏️ 写入files目录文件"]
    write --> done["✅ 烧写完成"]

    classDef stage1 fill:#dbeafe,stroke:#2563eb,stroke-width:2px,color:#1e3a5f
    classDef stage2 fill:#fef9c3,stroke:#ca8a04,stroke-width:2px,color:#713f12
    classDef done fill:#dcfce7,stroke:#16a34a,stroke-width:2px,color:#14532d
    class bootstrap,ddr,boot stage1
    class flash,partition,write stage2
    class done done

阶段一（BootStrap）：将 firmware/ 目录中的 U-Boot、zImage 和设备树通过 USB OTG 下载到 DDR，启动临时 Linux 系统。

阶段二（Updater）：利用 DDR 中运行的 Linux 系统，将 files/ 目录中的完整系统（含 rootfs）烧写到 EMMC。

4.4 硬件连接与设置

USB OTG 连接：使用 USB 线连接开发板 USB_OTG1 接口到电脑
拨码开关：拨到 USB 下载模式
弹出 TF 卡：如已插入 TF 卡，先弹出，待识别后再插入
按复位键：进入 USB 模式，电脑识别出 HID 设备

⚠️ V2.4 以上版本底板：USB OTG 口已更换为 Type-C 接口。

4.5 自制系统的文件替换

将自己编译的文件重命名后替换 MfgTool 中的原始文件：

原始文件	重命名目标	所在目录
`u-boot.imx`	`u-boot-imx6ull14x14evk_emmc.imx`	firmware + files
`zImage`	`zImage`（不改名）	firmware + files
`imx6ull-alientek-emmc.dtb`	`zImage-imx6ull-14x14-evk-emmc.dtb`	firmware + files
`rootfs.tar.bz2`	`rootfs_nogpu.tar.bz2`	files

4.6 烧写步骤

# 1. 准备根文件系统（在 Ubuntu 中打包）
cd rootfs/
tar -vcjf rootfs.tar.bz2 *

# 2. 将4个文件拷贝到 Windows 的 MfgTool 目录
#    firmware/ 放 3 个文件（u-boot + zImage + dtb）
#    files/ 放 4 个文件（u-boot + zImage + dtb + rootfs）

# 3. 双击 mfgtool2-yocto-mx-evk-emmc.vbs
# 4. 确认界面显示"符合 HID 标准的供应商定义设备"
# 5. 点击 Start 开始烧写
# 6. 等待显示 "Done" 后点击 Stop -> Exit
# 7. 拨码开关拨回 EMMC 启动，重启开发板

4.7 网络开机自启动配置

烧写完成后，Linux 内核不会自动打开网卡。在 /etc/init.d/rcS 中添加：

#!/bin/sh
PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin
LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/lib:/usr/lib
export PATH LD_LIBRARY_PATH runlevel

# 网络开机自启动
ifconfig eth0 up
ifconfig eth0 192.168.1.251 netmask 255.255.255.0
route add default gw 192.168.1.1

五、量产方案

5.1 量产工具对比

工具	平台	速度	适用规模	特点
MfgTool	Windows	~20MB/s	小批量	NXP 官方，配置灵活
uuu (Universal Update Utility)	跨平台	~20MB/s	中批量	NXP 新工具，命令行友好
SD卡量产	任意	~10MB/s	中批量	无需电脑，可预烧写
OTA远程升级	云端	受限于带宽	大规模	远程部署，需网络
自动化脚本	Linux	可并行	大批量	灵活定制，可多设备并行

5.2 uuu 工具使用

uuu 是 NXP 推荐的新一代跨平台烧写工具，替代 MfgTool：

# 安装 uuu（Linux/Mac/Windows）
# Ubuntu:
sudo apt install uuu

# 编写烧写脚本 uuu.lst
SDPS: boot -f firmware/u-boot-imx6ull14x14evk_emmc.imx
FB: flash -raw2sparse all firmware/image.img
FB: done

# 执行烧写
sudo uuu uuu.lst

5.3 SD卡批量量产流程

适用于需要大量预烧写 SD 卡的生产场景：

#!/bin/bash
# sdcard_flash.sh - SD卡批量烧写脚本

SD_DEV=$1  # 如 /dev/sdb

echo "=== 格式化 SD 卡 ==="
sudo parted ${SD_DEV} mklabel msdos
sudo parted ${SD_DEV} mkpart primary fat32 1MiB 128MiB
sudo parted ${SD_DEV} mkpart primary ext4 128MiB 100%
sudo mkfs.vfat -F 32 ${SD_DEV}1
sudo mkfs.ext4 ${SD_DEV}2

echo "=== 烧写 U-Boot ==="
sudo dd if=u-boot.imx of=${SD_DEV} bs=1k seek=2 conv=fsync

echo "=== 拷贝内核与设备树 ==="
sudo mount ${SD_DEV}1 /mnt/sdboot
sudo cp zImage /mnt/sdboot/
sudo cp imx6ull-alientek-emmc.dtb /mnt/sdboot/
sudo umount /mnt/sdboot

echo "=== 拷贝根文件系统 ==="
sudo mount ${SD_DEV}2 /mnt/sdrootfs
sudo tar -xvf rootfs.tar.bz2 -C /mnt/sdrootfs/
sudo umount /mnt/sdrootfs

echo "=== 烧写完成 ==="

5.4 自动化烧写脚本（USB 多设备并行）

#!/bin/bash
# usb_mass_flash.sh - USB多设备并行烧写

IMAGE_DIR="./firmware"
FLASH_SCRIPT="./uuu.lst"

# 监控新设备接入
watch_usb_device() {
    while true; do
        DEVICE_COUNT=$(lsusb | grep "15a2:0080" | wc -l)
        echo "检测到 ${DEVICE_COUNT} 个待烧写设备"
        sleep 2
    done
}

# 主流程
echo "等待设备连接..."
watch_usb_device &

# 为每个设备启动烧写进程
for dev in $(uuu_list 2>/dev/null); do
    echo "烧写设备: ${dev}"
    sudo uuu -d ${dev} ${FLASH_SCRIPT} &
done

wait
echo "所有设备烧写完成"

5.5 量产质量检查

# 烧写后自动化验证脚本
#!/bin/bash
# verify_flash.sh

BOARD_IP=$1

# 1. 启动检测（等待设备上线）
timeout 60 bash -c "until ping -c 1 ${BOARD_IP}; do sleep 2; done"
echo "✅ 设备启动成功"

# 2. 版本验证
VERSION=$(ssh root@${BOARD_IP} "cat /etc/version")
echo "固件版本: ${VERSION}"

# 3. 内存测试
ssh root@${BOARD_IP} "free -m"

# 4. 存储测试
ssh root@${BOARD_IP} "df -h"

# 5. 网络测试
ssh root@${BOARD_IP} "ping -c 3 8.8.8.8"

echo "✅ 验证通过"

六、烧写问题排查

6.1 MfgTool 常见错误

错误现象	可能原因	解决方案
无法识别 HID 设备	USB 线未连接或拨码开关错误	检查 USB 线连接；确认拨码开关在 USB 模式
"No device connected"	TF 卡未弹出	弹出 TF 卡后重新插拔 USB
烧写过程中断	USB 供电不足	使用独立供电 USB Hub 或更换 USB 口
"Jumping to OS image" 后卡住	firmware 文件错误	检查 firmware 目录文件是否正确替换
"Done" 但无法启动	设备树或 U-Boot 名称不匹配	确认文件重命名与 ucl2.xml 一致

6.2 内核启动失败排查

现象: 串口输出 "Starting kernel ..." 后无任何信息。

# 在 U-Boot 命令行中检查
mmc dev 1              # 切换到 EMMC
ls mmc 1:1             # 查看分区 1 文件列表
# 确认设备树文件名是否正确

# 检查 bootcmd 中的设备树文件名
printenv bootcmd
# 确保设备树文件名与实际烧写的一致

解决方案：

# 方法一：在 U-Boot 中临时修改
setenv bootcmd 'mmc dev 1;fatload mmc 1:1 80800000 zImage;fatload mmc 1:1 83000000 imx6ull-alientek-emmc.dtb;bootz 80800000 - 83000000'
setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw'
saveenv
boot

# 方法二：修改 U-Boot 源码（永久方案）
# 文件：include/configs/mx6ull_alientek_emmc.h
# 修改 findfdt 环境变量，将设备树文件名改为 imx6ull-alientek-emmc.dtb

6.3 调试技巧

# 1. 查看 U-Boot 环境变量
printenv

# 2. 查看 EMMC 分区信息
mmc part

# 3. 手动读取文件验证
mmc dev 1
fatload mmc 1:1 0x80800000 zImage
# 无报错说明文件读取正常

# 4. 查看设备树内容
fdt addr 0x83000000
fdt print /

# 5. 串口日志抓取（SecureCRT）
# 启用日志记录，保存完整启动日志用于分析

七、跨平台对比

7.1 IMX6ULL vs STM32MP1 vs RK3568 烧写差异

特性	IMX6ULL	STM32MP1	RK3568
官方工具	MfgTool / uuu	STM32CubeProgrammer	RKDevTool / upgrade_tool
烧写接口	USB OTG	USB DFU / UART	USB OTG / SD 卡
启动模式	拨码开关	BOOT0 引脚	按住 Recovery + 上电
分区格式	固定脚本定义	XML 配置文件	parameter.txt + 分区表
设备树支持	`.dtb` 文件	`.dtb` 文件	`.dtb` 文件
量产推荐	uuu 工具	CubeProgrammer 脚本	upgrade_tool 批量
OTA 支持	自行实现	自行实现	A/B 分区原生支持

7.2 烧写流程对比

flowchart LR
    accTitle: Cross-Platform Flashing Workflow Comparison
    accDescr: Comparison of flashing workflows for three popular embedded Linux SoC platforms

    subgraph IMX6ULL
        a1[USB OTG] --> a2[MfgTool/uuu]
        a2 --> a3[DDR运行临时系统]
        a3 --> a4[写入EMMC]
    end

    subgraph STM32MP1
        b1[USB DFU] --> b2[CubeProgrammer]
        b2 --> b3[直接写入Flash]
    end

    subgraph RK3568
        c1[USB OTG] --> c2[RKDevTool]
        c2 --> c3[loader模式写入]
    end

八、面试精选

题目 1：嵌入式系统烧写的核心流程是什么？

考察点: 系统烧写原理理解

参考答案:

嵌入式 Linux 系统烧写通常分为两个阶段：

引导阶段：通过 USB/串口等方式将最小引导系统（U-Boot + 内核 + 设备树）下载到 DDR 中并运行，建立一个临时的 Linux 运行环境
烧写阶段：利用临时系统对目标存储（EMMC/NAND）进行分区、格式化，然后将完整系统（含 rootfs）写入存储

这种"借鸡生蛋"的设计思路使得烧写工具不需要直接操作存储芯片的底层驱动，而是利用 Linux 内核已有的文件系统和块设备驱动来完成写入操作。

题目 2：MfgTool 中 ucl2.xml 的作用是什么？如何自定义？

考察点: 工具配置能力

参考答案:

ucl2.xml 是 MfgTool 的核心配置文件，负责：

芯片识别：通过 <CFG> 段定义各芯片的 VID/PID，自动识别处理器型号
烧写命令：通过 <LIST> 段定义不同存储介质（EMMC/NAND/SD）的烧写命令序列
文件映射：定义 firmware 和 files 目录中文件与目标芯片的对应关系

自定义时需修改三个地方：新建 .vbs 启动脚本、修改 ucl2.xml 中的烧写命令、替换 firmware/files 中的文件。关键是确保文件命名与 ucl2.xml 中的路径一致。

题目 3：SD 卡烧写和 USB OTG 烧写的主要区别？

考察点: 烧写方式选型

参考答案:

维度	SD卡烧写	USB OTG 烧写
原理	直接 `dd` 写入块设备	通过 USB 传输到 DDR，再烧写
速度	~10MB/s（取决于卡速）	~20MB/s
依赖	需要读卡器 + 主机	仅需 USB 线
量产性	可并行多卡	通常单设备烧写
灵活性	每次需物理插拔	可远程/脚本控制
恢复能力	可修复任何状态的板子	需要 ROM 中有 USB 启动代码

题目 4：量产中如何保证烧写的一致性和可靠性？

考察点: 量产工程能力

参考答案:

固件版本管理：每次烧写使用确定版本的固件包，建立版本号与 MD5 校验的映射表
烧写后验证：自动检查关键文件（U-Boot、内核、设备树）的完整性，运行基本功能测试
日志记录：记录每台设备的烧写时间、固件版本、校验结果，便于追溯
A/B 分区：对 OTA 场景，采用 A/B 分区方案，支持回滚
自动化脚本：减少人工操作，批量烧写 + 批量验证
环境隔离：烧写主机与生产网络隔离，防止固件被篡改

题目 5：Linux 内核启动后输出 "Starting kernel ..." 卡住，如何排查？

考察点: 调试能力

参考答案:

这种现象说明 U-Boot 已正常工作，但 Linux 内核启动失败。排查步骤：

设备树检查：在 U-Boot 中 ls mmc 1:1 确认设备树文件是否存在且名称正确
启动参数检查：printenv bootargs 确认 console 参数（串口号和波特率）与硬件一致
内核调试输出：在 bootargs 中添加 earlycon 和 ignore_loglevel 获取更多日志
设备树调试：在 U-Boot 中 fdt addr + fdt print 验证设备树内容

DDR 检查：确认内核加载地址和设备树地址没有重叠

# 增强调试的 bootargs 示例
setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 earlycon=imxuart,0x02020000,115200 ignore_loglevel root=/dev/mmcblk1p2 rootwait rw'

最后更新: 2026-09-17

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系统烧写与量产

一、烧写方式概述

二、SD卡烧写

2.1 硬件准备

2.2 格式化 SD 卡

2.3 烧写 U-Boot 到 SD 卡

2.4 拷贝内核与设备树

2.5 拷贝根文件系统

2.6 U-Boot 启动参数设置

2.7 启动验证

三、串口烧写

3.1 适用场景

3.2 工具准备

3.3 U-Boot Kermit/Ymodem 烧写

3.4 串口烧写完整流程

3.5 优缺点分析

四、USB烧写

4.1 MfgTool 工具简介

4.2 工具目录结构

4.3 MfgTool 工作原理

4.4 硬件连接与设置

4.5 自制系统的文件替换

4.6 烧写步骤

4.7 网络开机自启动配置

五、量产方案

5.1 量产工具对比

5.2 uuu 工具使用

5.3 SD卡批量量产流程

5.4 自动化烧写脚本（USB 多设备并行）

5.5 量产质量检查

六、烧写问题排查

6.1 MfgTool 常见错误

6.2 内核启动失败排查

6.3 调试技巧

七、跨平台对比

7.1 IMX6ULL vs STM32MP1 vs RK3568 烧写差异

7.2 烧写流程对比

八、面试精选

题目 1：嵌入式系统烧写的核心流程是什么？

题目 2：MfgTool 中 ucl2.xml 的作用是什么？如何自定义？

题目 3：SD 卡烧写和 USB OTG 烧写的主要区别？

题目 4：量产中如何保证烧写的一致性和可靠性？

题目 5：Linux 内核启动后输出 "Starting kernel ..." 卡住，如何排查？

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