前言

最早接触到F1C100s是前两年的一个文章，里面使用F1C100s制作了一张可以运行Linux的名片，就是下图这个。下图上实际电路部分就占用角落一点点面积，当时觉得蛮有意思的的，可以跑Linux的开发板可以做这么小，成本和常见单片机最小系统板差不多，用来玩挺有意思的。

在这里文章里了解到 Sipeed Lichee Nano （荔枝派Nano），这个差不多可以当作F1C100s的最小系统板板用了，某宝一搜一大片，当时价格还不错，这两年因为疫情等各种原因价格上涨不少。

这篇文章将介绍下上手玩F1C100s需要的一些基础信息，方便回头查询使用。

资料来源

• linux-sunxi community
  https://linux-sunxi.org/Main_Page
  全志SoCs社区linux wiki，全志除了新出的基于RISC-V的D1，其它的芯片资料都是不开放的，mainlinux相关的开发都是由社区维护的，主要资料就是在这里；
  全志的芯片都以 sunxi 来指代，后面凡是看到 sunxi 或是 sun* 的内容可能就是全志相关的内容；
  比如F1C100s就关联 suniv ；
  https://linux-sunxi.org/F1C100s
  上面可以下载到F1C100s芯片的一些文档；
• WhyCan Forum(哇酷开发者社区)
  https://whycan.com/index.html
  这个论坛虽然嵌入式相关的内容都有涉及，但目前主要还是全志相关的内容多些；
  https://whycan.com/t_717.html
  上面这篇文章中有很多F1C100s相关的例子资料等；
  https://whycan.com/t_3177.html
  F1C100s开发时的一个坑，编译工具链引起的问题；
• 荔枝派Nano 全流程指南 与 资料下载
  https://wiki.sipeed.com/soft/Lichee/zh/Nano-Doc-Backup/index.html
  https://dl.sipeed.com/shareURL/LICHEE/Nano
• My Business Card Runs Linux
  https://www.thirtythreeforty.net/posts/2019/12/my-business-card-runs-linux/
  这个就是开头说的那个可以运行Linux的名片的文章；

u-boot & linux

F1C100s玩的最多的就是拿来搞Linux玩，重要的是针对该芯片的uboot和linux的修改，这里收集了一些主要的项目：

u-boot

• https://github.com/Icenowy/u-boot
  这个项目有 f1c100s 和 f1c100s-spiflash 两个分支，后者更加新点；
  分支中有 licheepi_nano_defconfig 和 licheepi_nano_spiflash_defconfig 两个配置文件；
• https://github.com/Lichee-Pi/u-boot
  这个项目包含荔枝派所有的u-boot，对于F1C100s而言则是在前面项目的 f1c100s-spiflash 分支基础上新增了 nano-lcd800480 分支，增加了对lcd的支持；

linux

• https://github.com/Icenowy/linux
  这个项目主要查看 f1c100s 分支；
• https://github.com/Lichee-Pi/linux
  这个项目目前主要查看 nano-4.14-exp 、 nano-5.2-tf 、 nano-5.2-flash 三个分支；
  nano-4.14-exp 分支是在前面项目的基础上修复了一个bug，这个分支可以下载 https://dl.sipeed.com/fileList/LICHEE/Nano/SDK/config 这个配置文件进行测试；

基础特性

F1C100s是全志的一颗比较便宜的芯片，其功能框图如下：

典型应用如下：

• F1C100s的内核是 ARM926EJ-S ，ARMv5架构，有MMU，没有硬件FPU，主频默认为408MHz；
• F1C100s内置32MB DDR1内存；
• F1C200s是F1C100s的兄弟型号，其它特性都相同，内存容量翻倍为64MB；

F1C100s和F1C200s价格便宜的时候可以在1~2刀左右，带有LCD、摄像头、音频、视频等接口，还内置几十兆内存，用来简单的点屏使用比单片机之类的好多了。所以经常可以看到用F1C100s来做行车记录仪或是复古游戏机等产品。

启动过程

F1C100s的启动过程在它流出的手册中并没有找到相关描述，在 全志V3s 的 DataSheet 的 4.2. Boot System 章节中倒是有相似描述，可以作为参考：

芯片上电启动后，芯片会先执行内部固化的程序（BROM），该程序会依次检查外部存储器是否可用，如果可用再从中加载第二阶段程序（SPL）并执行。如果前面过程失败了则会进入全志系列处理器内置的FEL模式。

对于F1C100s而言启动时寻找用户程序的位置顺序如下：

• SDC0接口（PF0~PF5）上的SD（TF）卡；
• SPI0接口（PC0~PC3）上的Nor Flash；
• SPI0接口（PC0~PC3）上的Nand Flash；

对于SD（TF）卡而言在它上面的数据存储布局通常如下：

start	sector	size	usage
0KB	0	8KB	Unused, available for an MBR or (limited) GPT partition table
8KB	16	32KB	Initial SPL loader
40KB	80	Max 984KB	U-Boot
1MB	2048	-	bootfs and rootfs

上面参数中SPL从8K位置开始不能动（这是由BROM决定的）；文件系统可以根据需要来分区，boot分区在前，通常为FAT格式。

如果使用上文列出的那些 u-boot 项目，编译后会得到 u-boot-sunxi-with-spl.bin 这个文件会拼合 spl 和 u-boot ，直接把这个文件写入到 8KB 开始的位置就行了。

更多内容可以参考：https://linux-sunxi.org/Bootable_SD_card

对于SPI Flash而言其实和SD（TF）卡而言差不多，最关键的就是将 u-boot-sunxi-with-spl.bin 文件放在头部，即从0位置开始写入；其它内容根据需求而设置，只要对应的调整 u-boot 读取启动内核时相关位置参数就行。

需要注意的是默认情况下SPI Flash最大支持16M，更大就需要在程序中设置bank了。

FEL模式

上文中可以了解到F1C100s要是启动外部程序均失败的话就会进入FEL模式，用户可以通过USB和芯片进行交互 。在FEL模式你可以直接运行 u-boot 和 linux 等，也可以将数据写入spiflash中（可以用作烧录固件到设备中）。

FEL模式其实也就是BROM上的一段程序，可以在 u-boot 命令行中使用 go 0xffff0020 跳转进入。另外也可以通过在SD（TF）卡写入下面数据来通过SD（TF）卡启动跳转：

# sdX 为SD（TF）卡，使用 sudo fdisk -l 查看
# 如果有自动挂载的分区则逐条使用 sudo umount /dev/sdXn 进行卸载
wget https://github.com/linux-sunxi/sunxi-tools/raw/master/bin/fel-sdboot.sunxi
sudo dd if=fel-sdboot.sunxi of=/dev/sdX bs=1024 seek=8

如果外接了SPI Flash，并且SPI Flash中有可运行的程序的话可以将F1C100s的 Pin60 - PC1 - SPI0_CS 即 SPI Flash 的 1 脚接地后进入FEL模式。

为了和FEL模式下的芯片交互我们还需要用到 sunxi-tools 工具包，针对运行程序或烧录等操作需要用到其中的 sunxi-fel 工具，工具包项目地址如下：
https://github.com/Icenowy/sunxi-tools

针对F1C100s的 sunxi-fel 工具可以使用下面方式下载、编译、安装：

sudo apt install pkg-config zlib1g-dev libusb-1.0-0-dev
git clone https://github.com/Icenowy/sunxi-tools.git -b f1c100s-spiflash
cd sunxi-tools
make
# 编译完成后可以使用下面方式安装到系统目录
# sudo make install
# 不过其实不推荐安装到系统目录，因为全志不同的芯片需要用不同分支的sunxi-tools
# 更加推荐使用时临时添加环境目录，比如下面这样
# export PATH=$PATH:sunxi-tools目录路径
# 这种方式使用时需要用下面方式
# sudo `which sunxi-fel` [-选项] 命令 参数

安装完成后可以使用 sudo sunxi-fel -l 列出所有处于FEL模式的设备、使用 sudo sunxi-fel ver 设备 BROM 信息：

可以使用 sudo sunxi-fel uboot /path/u-boot-sunxi-with-spl.bin 来直接运行u-boot程序；
可以使用 sudo sunxi-fel -p spiflash-write addr file （addr常用0）将数据写入spiflash（注意最大16M，再大可能需要改程序）。

Usage: ./sunxi-fel [options] command arguments... [command...]-v, --verbose                   Verbose logging-p, --progress                  "write" transfers show a progress bar-l, --list                      Enumerate all (USB) FEL devices and exit-d, --dev bus:devnum            Use specific USB bus and device number--sid SID                   Select device by SID key (exact match)spl file                        Load and execute U-Boot SPLIf file additionally contains a main U-Boot binary(u-boot-sunxi-with-spl.bin), this command also transfers thatto memory (default address from image), but won't execute it.uboot file-with-spl             like "spl", but actually starts U-BootU-Boot execution will take place when the fel utility exits.This allows combining "uboot" with further "write" commands(to transfer other files needed for the boot).hex[dump] address length        Dumps memory region in hexdump address length             Binary memory dumpexe[cute] address               Call function addressreset64 address                 RMR request for AArch64 warm bootreadl address                   Read 32-bit value from device memorywritel address value            Write 32-bit value to device memoryread address length file        Write memory contents into filewrite address file              Store file contents into memorywrite-with-progress addr file   "write" with progress barwrite-with-gauge addr file      Output progress for "dialog --gauge"write-with-xgauge addr file     Extended gauge output (updates prompt)multi[write] # addr file ...    "write-with-progress" multiple files,sharing a common progress statusmulti[write]-with-gauge ...     like their "write-with-*" counterpart,multi[write]-with-xgauge ...      but following the 'multi' syntax:<#> addr file [addr file [...]]echo-gauge "some text"          Update prompt/caption for gauge outputver[sion]                       Show BROM versionsid                             Retrieve and output 128-bit SID keyclear address length            Clear memoryfill address length value       Fill memory

对于Windows上装虚拟机来操作的话这之间还有一个坑：默认情况下FEL模式的USB设备Windows是无法识别的，这样就更没法传递给虚拟机使用了。这个问题可以使用 https://zadig.akeo.ie/ 这个工具来安装驱动解决（主要关注VID和PID就行）：

除了 sunxi-fel ，也可以使用第三方的 XFEL 工具来进行FEL模式下的交互操作， XFEL 还有提供windows版本的可执行文件。项目地址如下：
https://github.com/xboot/xfel

关于FEL模式的更多内容可以参考下面链接：
https://linux-sunxi.org/FEL
https://linux-sunxi.org/FEL/USBBoot

电路设计

电路设计上主要有下面一些注意点：

• SD（TF）卡连接在SDC0
  Pin53 - PF5 - SDC0_D2
Pin54 - PF4 - SDC0_D3
Pin55 - PF3 - SDC0_CMD
Pin56 - PF2 - SDC0_CLK
Pin57 - PF1 - SDC0_D0
Pin58 - PF0 - SDC0_D1
• SPI Flash连接在SPI0
  Pin59 - PC0 - SPI0_CLK
Pin60 - PC1 - SPI0_CS
Pin61 - PC2 - SPI0_MISO
Pin62 - PC3 - SPI0_MOSI
• FEL模式通过USB通讯
  Pin68 - USB-DM
Pin69 - USB-DP
• 控制台交互通过UART0
  Pin48 - PE1 - UART0_TX
Pin49 - PE0 - UART0_RX
• 供电
  VCC-CORE - 1.0~1.2V
VCC-DRAM - 2.3~2.7V SVREF - 通过电阻将VCC-DRAM分压成一半
AVCC - 2.5~3.1V
VCC-IO / UVCC / HPVCC / TV_VCC - 2.5~3.1V

电路设计上可以参考 荔枝派Nano 的原理图（可以点击查看大图）：

如果对电路功能上没啥需求，只需要跑个Linux玩的话可以参考 Business Card 的原理图（可以点击查看大图）：