Zephyr RTOS 下的 NXP MIMXRT1024-EVK 开发板实战指南：硬件特性、引脚映射与烧录调试-平芜编程栈

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Primary Git Repository for the Zephyr Project. Zephyr is a new generation, scalable, optimized, secure RTOS for multiple hardware architectures.

项目地址：https://gitcode.com/GitHub_Trending/ze/zephyr

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导读

本文以 Zephyr RTOS 仓库中的 MIMXRT1024-EVK 板级文档为核心，全面讲解这块基于 NXP i.MX RT1024 跨界处理器（Arm Cortex-M7 @ 500 MHz）的评估板在 Zephyr 中的使用方法。你将掌握该板的硬件资源布局、外部存储器与板级外设的使能方式、系统时钟与串口配置、完整的引脚复用（pinmux）映射表，以及使用 west 命令进行编译、烧录和调试的完整流程，可直接在真实硬件上跑通 hello_world 并开始自己的应用开发。

一、板卡概览：低成本 LQFP 封装的高性能跨界 MCU

i.MX RT1024 是 NXP i.MX RT10xx 跨界处理器家族中的一员，定位是在低成本 LQFP 封装内提供高性能特性，从而简化客户的板卡设计与布线。它运行 Arm Cortex-M7 内核，主频 500 MHz，板载 MCU 型号为 MIMXRT1024DAG5A（600 MHz 主频、256 KB 片上内存、4096 KB 片上 QSPI 闪存）。

从 Zephyr 仓库的板级定义文件 mimxrt1024_evk.yaml 可以看到，该板被声明为type: mcu、arch: arm，支持 zephyr 与 gnuarmemb 两种工具链，并对外宣称支持以下特性：

特性类别	说明
adc / arduino_gpio / arduino_serial	模拟采样与 Arduino 兼容接口
can / dma / flash / gpio	CAN 总线、DMA、Flash 存储与 GPIO
hwinfo / netif:eth / ptp_clock	硬件信息、以太网接口与 PTP 时钟
pwm / sdhc / spi / usb_device	PWM、SD 卡、SPI 与 USB 设备
watchdog / rtc	看门狗与实时时钟

在 board.yml 中，板卡 SoC 被绑定为mimxrt1024；而 Kconfig.mimxrt1024_evk 则通过select SOC_PART_NUMBER_MIMXRT1024DAG5A将具体芯片型号固化到板级配置中。

硬件资源清单

按板卡文档整理，MIMXRT1024-EVK 的硬件资源可分为以下几类：

存储：256 Mbit SDRAM、32 Mbit QSPI Flash、用于 SD 卡的 TF 卡座。
连接：10/100 Mbit/s 以太网 PHY、Micro USB Host 与 OTG 连接器、CAN 收发器、Arduino 接口。
音频：音频编解码器（Audio Codec）、4 极音频耳机插孔、麦克风、外部扬声器连接。
电源：5 V DC 电源插孔。
调试：10 针 JTAG 连接器、带 DAPLink 固件的 OpenSDA。
传感器：6 轴 FXOS8700CQ 数字加速度计与磁力计。

这些外设在 Zephyr 的板级设备树 mimxrt1024_evk.dts 中均有对应节点，例如fxos8700挂接在 LPI2C4 总线上（地址0x1f），SD 卡通过usdhc1以zephyr,sdmmc-disk形式注册为名为 "SD" 的磁盘。

二、外部存储器：SEMC 与 QSPI Flash 的板级使能

该平台的外部存储器配置如下：

器件	控制器	状态
MT48LC16M16A2P（SDRAM）	SEMC	通过设备配置数据块（device configuration data block）在启动时初始化 SEMC 从而启用

设备树 mimxrt1024_evk.dts 中，SDRAM 被声明为sdram0: memory@80000000（ISSI IS42S16160J-6TLI，容量 32 MB），同时通过chosen节点将其指定为zephyr,sram，即默认的运行内存。

QSPI Flash 方面，板载 32 Mbit（4 MB）的 W25Q32JV，被指定为zephyr,flash与zephyr,flash-controller。该 Flash 上预置了 4 个分区（扇区大小为 4 KB，分区大小均按 4 KB 对齐）：

分区	标签	起始地址	大小
boot_partition	mcuboot	0x00000000	128 KB
slot0_partition	image-0	0x00020000	1924 KB
slot1_partition	image-1	0x00201000	1924 KB
storage_partition	storage	0x003e2000	120 KB

这是标准的 MCUboot 双槽（A/B）OTA 布局，zephyr,code-partition指向slot0_partition，方便直接配合 samples/boards/mcuboot 一类的引导方案使用。

从板级构建脚本 CMakeLists.txt 可以进一步看到底层实现：

当启用CONFIG_DEVICE_CONFIGURATION_DATA时，会编译 dcd/dcd.c（DCD，Device Configuration Data），它负责在启动阶段配置 SEMC 以初始化外部 SDRAM；
当启用CONFIG_BOOT_FLEXSPI_NOR时，会编译 xip/evkmimxrt1024_flexspi_nor_config.c，用于配置 FlexSPI NOR Flash 的启动参数。

若把 SDRAM 用作 RAM 但未包含 DCD，构建时会给出告警：“You are using SDRAM as RAM but no device configuration data (DCD) is included. This configuration may not boot”。板级默认配置 Kconfig.defconfig 中已经默认使能了DEVICE_CONFIGURATION_DATA与NXP_IMX_EXTERNAL_SDRAM，因此开箱即可正常运行在外部 SDRAM 上。

三、支持的特性与兼容策略

板卡文档明确给出提示：对于尚未支持的特性，请参照同系列的超集板卡 mimxrt1064_evk。NXP 优先为超集板卡提供 Zephyr 的完整平台支持（Full Platform Support），因此 mimxrt1064_evk 上已经支持的额外特性，通常也可以复用到本板（mimxrt1024_evk）上。

从设备树看，本板已使能的主要外设包括：

以太网：enet/enet_mac/enet_mdio均处于okay状态，PHY 为 Microchip KSZ8081（RMII 接口），支持随机 MAC 地址（zephyr,random-mac-address）与 PTP 时钟（enet_ptp_clock）；
串口：lpuart1（控制台，115200 波特率）、lpuart2（Arduino 串口）；
CAN：flexcan1，带can-transceiver节点（最大比特率 5 Mbps）；
I2C：lpi2c4，挂载 FXOS8700 六轴传感器；
SPI：lpspi1，通过edma0的通道 0/1 映射到 RX/TX DMA；
ADC：adc1；
定时器：gpt_hw_timer与systick同时使能；
USB：usb1（作为zephyr_udc0使用）；
SD 卡：usdhc1，带 4 组不同速度等级的 pinmux；
看门狗与 RTC 计数器：wdog0、counter_rtc。

四、连接与 I/O：完整引脚映射表

MIMXRT1024 SoC 拥有五对 pinmux/GPIO 控制器。板卡文档给出了以下经过验证的引脚映射（这也是 mimxrt1024_evk-pinctrl.dtsi 中 pinmux 配置的来源）：

引脚名	复用功能	用途
GPIO_AD_B1_08	GPIO	LED
GPIO_AD_B0_06	LPUART1_TX	UART 控制台
GPIO_AD_B0_07	LPUART1_RX	UART 控制台
WAKEUP	GPIO	SW4
GPIO_AD_B0_04	ENET_RST	以太网
GPIO_AD_B0_08	ENET_REF_CLK	以太网
GPIO_AD_B0_09	ENET_RX_DATA01	以太网
GPIO_AD_B0_10	ENET_RX_DATA00 / LPSPI1_SCK	以太网 / SPI
GPIO_AD_B0_11	ENET_RX_EN / LPSPI1_PCS0	以太网 / SPI
GPIO_AD_B0_12	ENET_RX_ER / LPSPI1_SDO	以太网 / SPI
GPIO_AD_B0_13	ENET_TX_EN / LPSPI1_SDI	以太网 / SPI
GPIO_AD_B0_14	ENET_TX_DATA00	以太网
GPIO_AD_B0_15	ENET_TX_DATA01	以太网
GPIO_AD_B1_06	ENET_INT	以太网
GPIO_EMC_41	ENET_MDC	以太网
GPIO_EMC_40	ENET_MDIO	以太网
GPIO_SD_B1_00	FLEXCAN1_TX	CAN TX
GPIO_SD_B1_01	FLEXCAN1_RX	CAN RX
GPIO_SD_B1_02	LPI2C4_SCL	I2C SCL
GPIO_SD_B1_03	LPI2C4_SDA	I2C SDA
GPIO_SD_B1_05	DQS	QSPI Flash
GPIO_AD_B1_11	ADC1	ADC1 通道 11
GPIO_AD_B1_10	ADC1	ADC1 通道 10
GPIO_AD_B1_10	FLEXPWM1	FLEXPWM1 通道 A2

注意：上表中有几处引脚存在复用冲突，这正是 pinmux 文件中的注释所强调的：
GPIO_AD_B0_10 ~ _13四个引脚同时承担 ENET 数据/控制信号与 LPSPI1 功能（/* conflicts with enet pinmux */），因此以太网与 SPI 不能同时使用这两组功能；
GPIO_AD_B1_08既是用户 LED（GPIO）又是 LPUART2_TX（/* conflicts with user led */）；
GPIO_AD_B1_10同时映射 ADC1 通道 10 与 FLEXPWM1 A2。

与设备树的对应关系

设备树中leds节点将green_led绑定到gpio1的 24 号引脚（即GPIO_AD_B1_08，active-high），并作为led0别名；gpio_keys节点将user_button绑定到gpio5的 0 号引脚（WAKEUP，上拉、active-low），按键事件码为INPUT_KEY_0，同时作为sw0与mcuboot-button0。arduino_header节点则通过arduino-header-r3兼容绑定，把 Arduino UNO R3 的 A0~A5、D0~D15 全部映射到 GPIO1/GPIO3 的具体引脚上。

五、系统时钟：SysTick 与 GPT 的电源管理协作

MIMXRT1024 SoC 默认使用SysTick作为系统时钟源，运行在 500 MHz。设备树中systick与gpt_hw_timer同时处于使能状态，其协作逻辑如下：

当未启用电源管理时，使用 SysTick 提供系统时钟；
当启用电源管理后，板上的 32 KHz 低频振荡器将作为 GPT 定时器的时钟源来产生系统时钟，从而允许内核时钟被门控（gate），进入更低的功耗状态，代价是系统时钟分辨率降低。

构建脚本 CMakeLists.txt 中对应地给出告警：启用CONFIG_MCUX_GPT_TIMER会开启更低功耗模式，但会降低硬件定时器分辨率。如果你在意定时精度，就不要在启用电源管理时使用 GPT。

六、串口（Serial Port）：控制台配置

MIMXRT1024 SoC 共有八个 UART，其中只有LPUART1被配置为 Zephyr 控制台，其余未使用。设备树chosen节点中的zephyr,console、zephyr,shell-uart、zephyr,uart-mcumgr均指向lpuart1，波特率设定为 115200（current-speed = <115200>）。

控制台对应的默认配置见 mimxrt1024_evk_defconfig：CONFIG_CONSOLE=y、CONFIG_UART_CONSOLE=y、CONFIG_SERIAL=y。此外该 defconfig 还默认开启了CONFIG_GPIO、CONFIG_ARM_MPU与CONFIG_HW_STACK_PROTECTION，说明板卡默认即带 MPU 内存保护与硬件栈保护。

七、烧录与调试（Programming and Debugging）

支持的调试主机工具

板卡文档说明该板支持 3 种调试主机工具，安装你偏好的工具后，再按下方“配置调试探针”一节进行设置：

工具	说明
LinkServer	默认，NXP 官方支持
J-Link	NXP 官方支持
pyOCD	NXP 不官方支持

对应关系同样体现在 board.cmake 中：

board_runner_args(pyocd "--target=mimxrt1024") board_runner_args(jlink "--device=MIMXRT1024xxx5A") board_runner_args(linkserver "--device=MIMXRT1024xxxxx:MIMXRT1024-EVK")

它分别声明了三个 runner 的器件参数，并引入linkserver.board.cmake、jlink.board.cmake、pyocd.board.cmake三个通用构建模块。

配置调试探针

RT1024 板上的关键跳线与接口：

J47 / J48：SWD 隔离跳线；
J42：DFU 模式跳线；
J55：10 针 JTAG/SWD 排针。

板载调试探针为 LPC-Link2，出厂固件为 CMSIS-DAP（DAPLink）形态，具体配置方法见 boards/nxp/common/rt1xxx-lpclink2-debug.rst.inc：

使用 LinkServer / pyOCD（CMSIS-DAP 模式）：按 LPC-Link2 的说明将板载探针固件重刷为 CMSIS-DAP 固件，并确保 SWD 隔离跳线已安装（populated）。
使用 J-Link 模式：有两种选择——将板载调试电路刷为 Segger J-Link 固件（注意 J-Link 固件不会通过调试 USB 给板供电，需为 EVK 切换其他电源来源），或将外部 J-Link 探针接到外部 JTAG/SWD 排针（此时需移除 SWD 隔离跳线）。

配置控制台（串口终端）

无论选择哪种调试探针，都使用OpenSDA 单片机作为 USB 转串口适配器。请确认跳线J50 与 J46 处于 ON 状态（出厂时默认如此），将 UART 信号连接到 OpenSDA 单片机，然后用 USB 线连接 PC 与J23。

使用任意串口终端（minicom、putty 等），参数如下：

波特率：115200
数据位：8
校验：无（None）
停止位：1

烧录（Flashing）

以 samples/hello_world 为例，在已配置好 Zephyr 环境的终端中执行：

west build -b mimxrt1024_evk samples/hello_world west flash

（west flash等价于带:goals: flash的 zephyr-app-commands 指令，构建目标为flash。）

打开串口终端，按下板上SW9 复位按键，应能看到以下输出：

***** Booting Zephyr OS v2.4.0-rc1 ***** Hello World! mimxrt1024_evk

说明：示例输出中的版本号取决于你当前仓库的 Zephyr 版本，实际构建时会打印对应版本的启动横幅。

调试（Debugging）

同样以 hello_world 为例，将构建目标改为debug：

west build -b mimxrt1024_evk samples/hello_world west debug

打开串口终端，在调试器中单步执行程序，终端应出现与烧录时相同的输出：

***** Booting Zephyr OS v2.4.0-rc1 ***** Hello World! mimxrt1024_evk

八、从板级文件到实际应用的落地建议

综合上述板级文件，可以提炼出几条在本板上开展实际开发的关键建议：

默认从外部 SDRAM 运行：zephyr,sram指向sdram0，启动依赖 DCD 初始化 SEMC，因此不要随意关闭CONFIG_DEVICE_CONFIGURATION_DATA，否则可能无法启动。
以太网与 LPSPI1 二选一：两组功能共享GPIO_AD_B0_10~13引脚，如果要用 samples/net 下的网络例程，需避免同时使能 SPI；反之亦然。
LED 与 LPUART2 二选一：GPIO_AD_B1_08既是用户 LED 又是 LPUART2_TX，使用 Arduino 串口时需注意引脚冲突。
电源管理会切换时钟源：启用低功耗时系统时钟会从 SysTick 切到由 32 KHz 晶振驱动的 GPT，精度下降是预期行为。
OTA 分区已就绪：QSPI Flash 上的双槽分区布局（mimxrt1024_evk.dts）与mcuboot-button0别名可直接支撑 MCUboot 引导与镜像升级流程。
复用超集板经验：当需要某些本板尚未支持的特性时，优先查阅同系列超集板 mimxrt1064_evk 板级文档的实现方式，往往可以直接迁移。

结语

MIMXRT1024-EVK 以低成本 LQFP 封装提供了 Cortex-M7 500 MHz 的性能，而 Zephyr 的板级支持让它开箱即可使用完整的设备树、引脚复用、存储分区与多工具链烧录调试流程。通过本文梳理的硬件资源、引脚映射、时钟策略与构建调试命令，你可以快速在该板上验证 Zephyr 的网络、存储、传感器与实时控制能力，并基于 board 目录中的 dts、defconfig 与 pinctrl 文件为定制硬件提供直接参考。