Raspberry Pi Compute Module eMMC 刷机指南：从原理到实践

Raspberry Pi Compute Module eMMC 刷机指南：从原理到实践

documentation The official documentation for Raspberry Pi computers and microcontrollers 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/doc/documentation

概述

Raspberry Pi Compute Module（计算模块）是树莓派基金会推出的嵌入式系统模块，其板载eMMC存储为工业应用提供了稳定可靠的存储解决方案。本文将深入讲解如何为计算模块刷写系统镜像到eMMC存储的全过程，涵盖不同版本计算模块的操作差异和常见问题解决方案。

硬件准备

必需设备清单

1. 主机设备：可以是运行Linux（推荐Raspberry Pi OS或Ubuntu）、Windows 11或macOS的计算机
2. IO扩展板：必须选择与计算模块型号匹配的专用IO板
   • Compute Module 5需要CM5IO板
   • Compute Module 4需要CM4IO板
   • 早期版本需要对应IO板
3. 连接线缆：
   • CM5IO板需要USB-C线
   • 其他版本需要micro USB线

专业建议：使用Raspberry Pi 4或更新型号作为主机设备，运行64位Raspberry Pi OS可获得最佳兼容性。

硬件连接配置

不同版本IO板设置要点

Compute Module 5 IO板

1. 将计算模块平放在IO板上
2. 将J2跳线(nRPI_BOOT)设置为"disable eMMC Boot"
3. 使用USB-C线连接IO板的J11从端口到主机

Compute Module 4 IO板

1. 计算模块平放安装
2. J2跳线(nRPI_BOOT)设置为"disable eMMC Boot"
3. micro USB线连接J11从端口

早期版本IO板

1. 计算模块平行安装，确保固定夹扣牢
2. J4跳线(USB SLAVE BOOT ENABLE)设置为1-2(USB BOOT ENABLED)
3. micro USB线连接J15从端口

主机软件环境配置

Linux系统配置

1. 安装rpiboot工具：

   sudo apt update
   sudo apt install rpiboot
   

2. 给IO板上电
3. 运行rpiboot：

   sudo rpiboot
   

4. 检查设备是否识别：

   lsblk
   

   应能看到容量匹配计算模块eMMC的设备（如/dev/sda）

macOS系统配置

1. 需要从源码编译rpiboot
2. 运行特殊命令：

   rpiboot -d mass-storage-gadget64
   

3. 出现磁盘不可读提示时选择"忽略"

Windows系统配置

1. 安装Windows版rpiboot工具
2. 完成驱动安装后重启
3. 根据计算模块版本选择对应启动选项：
   • CM4及更新：选择"Raspberry Pi - Mass Storage Gadget - 64-bit"
   • CM3及更早：运行RPiBoot.exe

eMMC刷写操作

使用Raspberry Pi Imager

这是最简便的方法，图形界面操作直观，适合初学者。

使用dd命令（高级用户）

对于需要定制镜像或批量操作的用户，推荐使用dd命令：

sudo dd if=镜像文件.img of=/dev/sdX bs=4MiB status=progress

关键参数说明：

• bs=4MiB：设置块大小，提高写入效率
• status=progress：显示进度信息

安全提示：务必确认of参数指向正确的设备，错误的设备路径可能导致数据丢失。

启动配置调整

刷写完成后，需要重新配置启动模式：

1. CM5/CM4 IO板：移除J2跳线(nRPI_BOOT)
2. 早期IO板：将J4跳线设置为2-3(USB BOOT DISABLED)
3. 断开USB从端口连接
4. 重新上电启动

常见问题与解决方案

CM3启动问题

部分CM3设备可能出现启动异常，这是由于FAT32分区创建方式引起的时序问题。解决方案：

sudo parted /dev/<设备>
(parted) mkpart primary fat32 4MiB 64MiB
(parted) q
sudo mkfs.vfat -F32 /dev/<设备>
sudo cp -r <文件>/* <挂载点>

USB兼容性问题

CM1的引导加载程序存在USB数据包兼容性问题，可能导致某些USB端口无法识别。建议：

1. 尝试不同的USB端口
2. 使用USB 2.0端口而非3.0
3. 避免使用USB集线器

专业建议与最佳实践

1. 批量刷写：对于生产环境，考虑使用专用工具进行批量刷写，可显著提高效率
2. 镜像定制：在刷写前使用专用工具定制系统镜像，减少后期配置工作
3. 验证写入：刷写完成后使用sync命令确保数据完全写入，或使用cmp命令验证镜像完整性
4. 电源管理：确保IO板供电稳定，不稳定的电源可能导致刷写失败或eMMC损坏

通过以上步骤，您应该能够成功将系统镜像刷写到Raspberry Pi Compute Module的eMMC存储中。不同版本的计算模块在细节上略有差异，但核心原理相同。如在操作过程中遇到问题，建议参考官方文档或社区支持资源。

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