F1C200S屏幕开发板是一个基于全志F1C200S ARM926EJ-S内核处理器的开源硬件项目。这个开发板设计的目标是提供一个低成本、超迷你且适合Linux开发的平台，特别是针对屏幕接口的支持。

更新记录

2023-12-25 更新测试zImage,DTS,rootfs

2023-12-19 首次发布

软件开源

UBoot：

https://gitee.com/fhcloud/f1-c200-s-uboot

（测试程序请参考附件）

Kernel:

https://gitee.com/fhcloud/f1-c200-s-kernel5_15_142

（测试程序请参考固件）

Buildroot:

https://gitee.com/fhcloud/buildroot-f1c200s

测试镜像下载地址：https://gitee.com/fhcloud/buildroot-f1c200s/releases/download/20231225/rootfs.tar

硬件版本说明

V1版VDDA 3.0V ldo存在问题，输入和输出接反了，请使用v2版本，同时，LDO部分请仔细查看原理图中的说明，不要买错使用3.3V版本。

开发板硬件介绍

开发板板载16M nor flash，主控芯片采用F1C200S，内置64M DRAM。同时,附带USB Host接口以及USB type-c口，以及CH340串口转USB芯片，用于开发调试使用。开发板2D预览图如下图所示：

图2.1 开发板2D预览图

F1C200S主控芯片

全志F1C200s是一款高度集成、低功耗的移动应用处理器，适用于多媒体音视频设备。基于ARM 9架构，它集成了SiP的DDR，使其外围电路非常简单。全志F1C200s支持高清视频解码，包括H.264、H.263、MPEG 1/2/4等格式，同时还具备音频编解码器和I2S/PCM接口。该处理器简单易用、性价比高，非常适合作为入门级的Linux开发板。

该部分原理图如下图所示：

图2.2 F1C200S主控原理图

其中SVREF用于给DRAM提供参考电压，该部分所需电压为VCC_DRAM/2。VCC_DRAM为DRAM供电，电压为2.5V，VCC_IO为GPIO供电，电压为3.3V，VCC_CORE为核心供电，电压为1.2V。AVCC为模拟供电，该部分非常重要，不接会导致USB Host无法枚举设备，同时需要注意该引脚供电范围为2.5V-3.1V，不可以使用3.3V供电，会导致内部电路损坏。X1为24M晶振，为芯片提供时钟信号，采用22pF负载电容。

SDMMC接口

SDMMC接口用于接入Micro SD卡，系统启动时，可以从SD卡中加载U-Boot，内核，RootFS，实现Linux启动。

该部分原理图如下所示：

图2.3 SDMMC接口原理图

如上图所示，相关线路说明如下所示：

CLK: SDMMC时钟，每个时钟周期传输一个命令或数据位。频率可在0至25MHz之间变化。SD卡总线管理器可以自由产生0至25MHz的频率，没有任何限制。

CMD: 命令传输线，命令通过该CMD线串行传输。

D0～D3: 数据通过这些数据线传输。

按照SDMMC规范，SDMMC线路还需要增加10K上拉电阻，如果没有可以会影响数据传输，本原理图中R7-R11即上拉电阻。同时，为了保证电源质量，增加了C22滤波电容。

SHELL引脚为SDMMC连接器固定引脚，此处接地处理，CD引脚用于探测SD卡是否插入，这一块悬空未使用。

CH340串口转USB

此电路用于用户连接系统调试中断使用，其功能为将TTL串口转换为USB接口，使得用户可以在电脑中连接该串口进行调试。

需要注意的是，由于F1C200S的UART0接口(PE0/PE1引脚)被触摸的I2C接口占用，所以本开发板将CH340的串口连接到了F1C200S的UART1(PA2/PA3引脚)上，后续编译U-Boot和内核时我们需要相应的修改代码。

该部分原理图如下所示：

图2.4 CH340串口转USB原理图

如上图所示，该部分除了串口转USB外，还兼顾的系统的供电，用户通过Type-C线缆连接该调试口后，将同时为开发板供电。板上的5.1K电阻用于双头Type-C线缆识别从机，为其提供供电，如果R12,R13不焊接会导致使用双头Type-C线时板子没有供电。D2为TVS瞬态抑制二极管用于保护PCB板上原件，防止静电击穿原件。

三路DC-DC接口

该部分主要为主控芯片提供供电，采用SY8089A1AAC，单路最大输出电流2A，

该部分原理图如下所示：

图2.5 三路DC-DC接口原理图

如图，其中C24/C25/C27/C28/C30/C31为DCDC输入/输出滤波电容，L2/L3/L4为相应的电感，R16/R17/R18/R19/R20/R21为DC-DC反馈电阻，用于调节芯片输出电压，EN引脚为芯片使能脚，高电平有效，由于F1C200S对上电时序没有要求，故本开发板直接连接到电源输入，这样上电之后，芯片会直接开始运行，输出电压。

在该模块中，我们使用了2520电感，与普通的电感相比，体积更小，但是2520电感在DCR（即直流电阻）参数上，会比普通的电感大一点，电感值的计算公式可以参考下方：

图2.6 DCDC电流电感值计算公式

其中：

L为计算出的电感容量

Vout为降压芯片输出电压

Vin为降压芯片输入电压

Fsw为芯片开关频率，SY8089取1.5Mhz，也就是1500000Hz

Iout,max为最大输出电流

如下图所示，本开发板电感值直接参考SY8089数据手册文档，折中后取1.5Uh：

图2.7 SY8089典型应用以及电容电感选型表

芯片的反馈电阻控制着芯片的输出电压，可以参考下方公式计算：

图2.8 SY8089芯片反馈电阻计算公式

其中：

Rh为上端分压电阻阻值

Rl为下端分压电阻阻值

0.6V指的是芯片的Vfb，也就是反馈电阻

Vout即最终的电压输出值

在这里，我们需要确定Rl和Vout，然后将其代入公式，计算出Rh。

为了最大限度地减少轻负载下的功耗，最好为 RH 和 RL 选择较大的电阻值。强烈建议 RL 使用 10k 到 200k 之间的值。

AVCC 3V LDO

该部分用于AVCC 3V供电，使用XC6206 3V LDO，位号为U10，由于较为简单，此处不在详细说明。

SPI Nor Flash

Nor Flash为F1C200S芯片提供了第二种启动方式。

上电后，F1C200S首先从内部BROM (芯片内置，无法擦除)启动；

首先检查 SD0 有没有插卡, 如果有插卡就读卡 8k偏移数据，是否是合法的启动数据, 如果是BROM 引导结束, 否则进入下一步；

第二步：检测SPI0 NOR FLASH是否存在, 是否有合法的启动数据, 如果是BROM 引导结束, 否则进入下一步；

第三步：检测SPI0 NAND FLASH 是否存在, 是否有合法的启动数据, 如果是BROM 引导结束, 否则进入下一步；

最后，因为找不到任何可以引导的介质，系统会进入usb fel模式，此时可以使用USB烧录。

此处SPI Nor Flash可以同时兼容Nand Flash，不过目前裸机资料基本上都是以SPI Nor Flash为基础，所以此处焊接了W25Q128JVEIQ 128Mbit(16Mbyte)SPI Nor Flash。

该部分原理图如下所示：

图2.9 W25Q128JVEIQ原理图

其中：

R4为上拉电阻(F1C200S内部也存在上拉电阻，可以不焊)，防止未供电时芯片错误写入数据;

C16为滤波电容;

SW2为FEL模式开关，将SPI_MISO短路到地后，F1C200S将无法检测到SPI Nor Flash，从而进入USB Fel模式，此时可以松开按键，烧录内容至SPI Nor Flash。

/WP为SPI Nor Flash保护引脚，低电平有效，有效时无法写入数据

/HOLDor/RESET为SPI Nor Flash保持或者复位输入引脚。

此处由于SPI Nor Flash内部默认设置，/HOLDor/RESET和/WP引脚即使不拉高，芯片也会照样运作。

2.7 外部IO接口

此处引出了未使用的IO，用户可连接其他设备，C35为滤波电容，用于保证电源质量，该部分引脚功能可以参考下图（来源：芯片数据手册14/15页）：

图2.10 外部IO接口引脚功能

USB OTG/USB TYPE-C

该部分连接到了芯片的DP/DM引脚，为芯片的USB接口。

USB Type-C用于USB Fel模式烧录系统，无供电输入/输出能力。

USB OTG处可用于连接其他USB设备，带5V输出，可用于连接其他USB设备，当然也可以接双头USB Type-A线缆用于USB Fel模式。

该模块原理图如下所示：

图2.11 USB OTG/USB Type-C原理图

需要注意的是，开发板中没有连接ID线（ID线用于识别USB模式），所以在编写设备树时，我们需要强制指定USB模式为主机或从机。

背光驱动

该部分用于驱动RGB屏幕背光，标准40Pin RGB屏幕基本采用串联背光，由于本身开发板供电只有5V，所以我们需要使用背光驱动芯片升压到合适的电压，来驱动屏幕背光。同时，背光驱动芯片采用恒流控制，可以避免电流过大导致背光LED烧毁，该部分原理图如下所示：

图2.12 背光驱动原理图

其中：

C19 C20为滤波电容，C19电容的耐压需要特别考虑，一般的RGB屏背光电压基本在18V以上(白光LED压降3V*6串)，过低的电容耐压会导致电容损坏。

BL_CTR为芯片背光控制引脚，此处直接接入了上拉，再开发时可以将BL_CTR引脚接入F1C200S的PWM引脚上，这样可以灵活控制屏幕亮度，同时，有恒流驱动的存在，控制亮度时，背光也不存在明显的频闪。

L1 为升压电路的电感，按照要求一般取10uh或22uh即可，不需要使用公式详细计算，但是需要注意电流不能超过电感额定电流。

R5为芯片的反馈电阻，用于调节输出的电流，计算公式可参考下方：

图2.13反馈电阻计算公式

此处我们选择20ma，所以R1=0.25/0.020（Ω） = 12.5Ω，就近取12Ω。

选择的20ma电流可以参考屏幕数据手册：

图2.14 屏幕数据手册线路原理图

如上图，下方说明了LED为2并5串，额定电流为40ma，我们为了保险，选择了20ma，亮度会有所损失。

40Pin RGB/触摸接口

此处参考屏幕数据手册即可，由于F1C200S只支持RGB565,RGB666，此处使用RGB666，屏蔽了RGB三色的低2位，这样最终色彩影响比较小，同时，F1C200S内置色彩抖动，可以更加接近RGB888效果。

其中需要注意的是,CTP_SDA/CTP_SCL最好加上上拉电阻，此处选用了内部上拉，所以并没有加电阻，该部分原理图如下所示：

图2.15 RGB/触摸接口原理图

引脚定义可参考屏幕数据手册，如下图：

图2.16 屏幕数据手册中的引脚定义

开发环境搭建

WSL的安装

等待补充

VMWare虚拟机的安装

等待补充

VSCode的配置（可选）

使用VSCode的DeviceTree插件，我们可以实现设备树文件的代码高亮，同时，我们在编辑c语言代码时，也可以使用VSCode，所以配置VSCode是很有必要的。

由于VSCode的安装比较简单，本手册只给出下载地址，用户自行安装后再往后阅读即可。

VSCode下载地址：https://code.visualstudio.com/

安装VSCode后，我们开始安装设备树插件，再商店中搜索DeviceTree插件，点击安装安装即可：

图3.x 设备树插件的安装

同理，推荐读者同时安装中文汉化，搜索CN，参考下图安装即可，安装后按照要求重启VSCode即可使用。

图3.x 中文语言包的安装

SD卡分区

打开安装好的Ubuntu 18.04虚拟机，将需要分区的SD卡插入电脑USB口，并右键点击VMware右下角的USB存储器图标，点击连接，将SD卡连入虚拟机。具体操作过程如下图所示：

图3.x 将设备连入虚拟机方法

点击桌面左下角图标，进入所有应用，然后搜索GPartd，可参考下图：

图3.x GPartd工具

此时需要输入密码，输入用户密码，提权到root用户，如下图所示：

图3.x 输入密码提示

接着在右上角选择我们需要格式化的SD卡，默认为/dev/sda，这个是我们虚拟机的系统盘，我们需要切换到SD卡，此处一定要小心，sdb不一定是我们的sd卡。完成切换后，右键点击如图所示位置，点击“卸载”，接着点击“删除”按钮删除SD卡中原有分区，最后点击确定，确认删除，具体过程可以参考下图。

图3.x GPartd格式化SD卡过程

接着开始创建分区，首先创建boot分区，用于u-boot读取设备树、内核等文件，我们需要在分区前方空出一定的空间，用于u-boot以及SPL程序存放，如下图所示，首先点击左上角按钮，创建新分区，然后按照下图创建boot分区。

图3.x 创建BOOT分区的过程

此处为U-Boot以及SPL预留了1Mib的空间，完全足够存放这些程序。

接着创建rootfs分区，我们将剩下的空间全部作为rootfs，文件系统选择ext4，如下图所示：

图3.x rootfs分区创建过程

最后点击保存，确认后生效，拔出SD卡备用，操作可参考下图：

图3.x 保存分区信息

U-Boot编译

U-Boot简介及F1C200S启动流程

U-Boot，全称Universal Boot Loader，是一款开源的引导加载程序，广泛应用于嵌入式设备的启动流程。作为一个功能强大且广泛应用的引导工具，它支持多种处理器架构和嵌入式平台。

在系统启动阶段，U-Boot负责初始化各种硬件组件，包括但不限于CPU、内存控制器、中断控制器以及定时器等核心硬件单元。此外，它还承担着加载操作系统内核和根文件系统的任务。为了便于用户进行配置、调试和维护操作，U-Boot提供了一个交互式的命令行界面。

通常情况下，U-Boot被用作第一阶段的引导加载程序，其主要职责是从不同的存储介质（例如闪存、SD卡或网络）中加载并执行操作系统。这一特性使得U-Boot成为了嵌入式设备启动过程中的关键角色。

U-Boot 的特性与功能如下：

• 跨平台兼容性：U-Boot 具有广泛的处理器架构支持，包括但不限于 ARM、x86、PowerPC 和 MIPS 等，并能在各种嵌入式平台上运行。它能够灵活适应不同的硬件配置和系统需求。
• 高度可定制：U-Boot 提供了丰富的配置选项和扩展性，使得开发者可以根据特定的嵌入式系统需求进行定制化和优化。
• 多种启动方式：U-Boot 支持多种启动模式，包括串口启动、网络启动（通过 TFTP 或 NFS）、SD 卡启动以及闪存启动等。
• 交互式命令行界面：U-Boot 提供了一个交互式的命令行界面，用户可以通过该界面执行设备初始化、内存测试、文件系统操作、网络配置等各种任务。
• 文件系统多样性：U-Boot 支持多种文件系统类型，如 FAT、EXT2/3/4、UBIFS 等，可以加载和引导不同类型的根文件系统。
• 强大的调试和故障诊断工具：U-Boot 提供了一系列用于系统调试和故障排查的功能，如内存测试、设备注册信息显示、日志记录等，为开发人员提供了便利。

在F1C200S芯片开发过程中，我们首先需要适配的就是U-Boot，下面我们就来看一下F1C200S的启动过程：

1. 当电源接通后，F1C100S的内部BROM（不可擦除的芯片内置）开始启动。
2. 首先检查SD卡槽0是否有插入SD卡。如果有，读取8K偏移的数据来判断是否为有效的启动数据。如果数据有效，BROM引导结束；否则，继续进行下一步。
3. 检测SPI0 NOR FLASH（如W25QXXX或MX25LXXX）是否存在，并核实其中是否有合法的启动数据。若存在有效数据，BROM引导结束；否则，继续进行下一步。
4. 接下来检测SPI0 NAND FLASH是否存在，同时验证其中是否包含合法的启动数据。如果找到有效的数据，BROM引导结束；否则，进入下一步。
5. 由于未能在以上步骤中找到任何可引导的介质，系统将切换到USB FEL模式，此时可以使用USB进行烧录操作。

当BROM引导结束后，SPL程序会被加载，SPL是（Second Program Loader）的缩写，负责加载U-Boot到RAM中，至此，U-Boot才被真正的加载起来。

当U-Boot启动后，U-Boot就会加载编译时用户配置的设备树，加载对应的驱动，找到用户存储的内核程序或者配置文件，接着根据用户配置的启动命令和Linux内核参数启动内核，内核启动后，U-Boot的使命也就结束了。需要注意的是，U-Boot也需要配置设备树，不过此设备树主要用于帮助U-Boot加载存储器和其他基本的外设，所以不需要配置的特别复杂，一般只需要配置存储器和串口节点。

U-Boot源码克隆

U-Boot源码托管在github平台上，我们可以直接使用git命令将其取回。

U-Boot源码地址：https://github.com/u-boot/u-boot/tree/master

作者适配好的U-Boot源码地址：https://gitee.com/fhcloud/f1-c200-s-uboot

作者适配的U-Boot目前使用了master分支的U-Boot。由于后续master分支代码可能会存在更新，所以本指南将使用最近的一个U-Boot版本（v2023.10），指导用户进行修改和配置，编译出自己的U-Boot。

首先打开我们安装的WSL环境，参考下图：

图4.x 启动WSL

输入以下命令，开始克隆项目

git clone https://github.com/u-boot/u-boot.git -b v2023.10 --depth=1

图4.x U-Boot克隆过程

其中：

-b v2023.10 指定Tags为v2023.10

--depth=1下载深度为1，可以不下载之前的git commit，可以可以加快下载速度。

输入cd u-boot，进入源码目录，这里提示我们目前是头分离模式，我们直接按照要求创建新分支，在新分支下开发即可：

he@DESKTOP-EP0P00N:~$ cd u-boot u-boot/ u-boot-master/ he@DESKTOP-EP0P00N:~$ cd u-boot he@DESKTOP-EP0P00N:~/u-boot$ git checkout -b dev Switched to a new branch 'dev'

如果不使用Git管理代码，则不需要上面操作，直接忽略提示即可。

配置U-Boot交叉编译环境

在上章节中，我们已经配置好了交叉编译器arm-linux-gnueabi，我们只需要修改U-Boot的Makefile，添加以下内容就可以配置好交叉编译环境：

ARCH ?= arm CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabi-

ARCH CROSS_COMPLIE为编译中使用到的架构和编译器，?=指的是如果变量已经被指定则不使用此处提供的变量，修改完的文件可参考下方截图：

图4.x U-Boot编译器的设置