ARM64 — EspressoBin — UEFI + eMMC Complete Guide (2022 → 2025) 🚀

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⚙️ EspressoBin — UEFI + eMMC Complete Guide (2022 → 2025) 🚀

📘 Projet : OMNI SUITE | Cyber / Embedded Labs
🧠 Auteur : KuBoX Studio @ CyberMind # KERMA’s project
📅 Période couverte : 2022 → 2025
💻 Plateformes : EspressoBin v5 / v7 / Ultra — ARM64 (Marvell Armada 3720)

🏁 Introduction

Ce guide fusionne l’ensemble des expérimentations UEFI Boot (CyberMind, 2022) et OpenWrt eMMC (KuBoX Studio, 2024) sur les cartes Globalscale EspressoBin.
Il couvre l’installation, la configuration et le démarrage d’OS ARM64 via U‑Boot / Tow‑Boot / UEFI, avec un focus sur la version v7 eMMC.

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🧱 1️⃣ Hardware Overview

Version SoC Mémoire Stockage Interfaces principales
EspressoBin v5 Armada 3720 DDR3 1‑2 GB µSD / SATA 3× GbE, 1× USB3, 1× SATA, UART
EspressoBin v7 (eMMC) Armada 3720 Rev.7 DDR3L 2 GB eMMC 8/16 GB, µSD 3× GbE, 2× USB3, SATA, UART, mini‑PCIe
EspressoBin Ultra Armada 3720 + DDR4 DDR4 4 GB eMMC + SATA + NVMe 3× GbE, 2× USB3, SATA, M.2 NVMe

🔩 Ports principaux

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│        EspressoBin        │
│ ┌───────┐  ┌──────────┐  │
│ │  USB3 │  │   USB2   │  │
│ └───────┘  └──────────┘  │
│ ┌───────────────┐         │
│ │   SATA Port   │         │
│ └───────────────┘         │
│ [ETH0] [ETH1] [ETH2]      │  → 3× Gigabit Ethernet
│                           │
│  ○ UART / Console (micro‑USB)  
│  ○ microSD slot  
│  ○ eMMC (on‑board v7+)  
│  ○ 12 V DC IN (centre +)  
└──────────────────────────┘

⚡ 2️⃣ Power & Console Setup

🔋 Alimentation : 12 V / 2 A (centre positif).
🧷 Console série : via micro‑USB ou header UART 3‑pins (115200 8N1).
💻 Outils :

  • Linux/macOS → screen /dev/ttyUSB0 115200
  • Windows → PuTTY (115200 8N1, No Flow Control)

🔍 Vérifications initiales

Dans la console :

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version
mmc list
usb reset

Assure‑toi que les périphériques USB et MMC sont correctement détectés avant de flasher ou booter.

🧩 3️⃣ UEFI Boot Setup (CyberMind, 2022)

Basé sur les travaux originaux de CyberMind (EspressoBin UEFI Boot Notes).

🧠 Objectif

Configurer et valider le boot UEFI sur les cartes EspressoBin ARM64 à partir d’U‑Boot.
Compatible avec Debian, IPFire, OPNsense, FreeBSD, et OpenBSD.

⚙️ Configuration U‑Boot

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setenv fdt_name 'dtb/marvell/armada-3720-espressobin.dtb'
setenv image_name 'EFI/BOOT/bootaa64.efi'
setenv kernel_addr_r 0x5000000
setenv fdt_addr_r 0x4f00000
saveenv

💾 Préparer un support de boot (USB / eMMC / SD)

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sudo wipefs -a /dev/sdX
sudo sgdisk --zap-all /dev/sdX
sudo sgdisk -n1:0:+512M -t1:EF00 -c1:"EFI System" /dev/sdX
sudo mkfs.vfat -F32 -n EFI /dev/sdX1

Copie : 

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/EFI/BOOT/BOOTAA64.EFI
/dtb/marvell/armada-3720-espressobin.dtb

🧪 Test IPFire 🔥

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usb reset
load usb 0:2 $kernel_addr_r /efi/boot/bootaa64.efi
load usb 0:1 $fdt_addr_r /dtb-5.10.50-ipfire/marvell/armada-3720-espressobin-v7-emmc.dtb
bootefi $kernel_addr_r $fdt_addr_r

✅ Résultat : Boot Linux LTS OK – USB3 fonctionnel / USB2 non.

🧪 Test OPNsense 🧠

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mmc dev 0
fatload mmc 0:1 $kernel_addr_r EFI/BOOT/bootaa64.efi
fatload mmc 0:1 $fdt_addr_r dtb/marvell/armada-3720-espressobin.dtb
bootefi $kernel_addr_r $fdt_addr_r

✅ Résultat : Boot FreeBSD / OPNsense EFI OK.

💾 4️⃣ OpenWrt v7 eMMC Build & Flash (KuBoX Studio, 2024)

Inspiré du guide technique eMMC v7 EBIN.

🧱 Construction de l’image OpenWrt

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make PACKAGES="luci luci-ssl openssh-server openssh-client fstools e2fsprogs resize2fs qosify ..." ROOTFS_PARTSIZE="3500" EXTRA_IMAGE_NAME="-GK2@TEST-2408111-003" image PROFILE=globalscale_espressobin-v7-emmc

💾 Flash vers eMMC via U‑Boot

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usb reset
ls usb 0
load usb 0:1 $kernel_addr_r EBIN/openwrt-23.05.4-EBINv7EMMC.img.gz
mmc dev 1 0
gzwrite mmc 1 $kernel_addr_r $filesize
mmc rescan
reset

🚀 Démarrage automatique OpenWrt eMMC

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setenv bootowrt 'mmc dev 1; ext4load mmc 1:1 $kernel_addr_r $image_name; ext4load mmc 1:1 $fdt_addr_r $fdt_name; setenv bootargs $console root=/dev/mmcblk1p2 rw rootwait net.ifnames=0 biosdevname=0; booti $kernel_addr_r - $fdt_addr_r'
setenv bootcmd 'run bootowrt'
setenv fdt_name 'armada-3720-espressobin-v7-emmc.dtb'
setenv image_name 'Image'
saveenv
reset

🌳 5️⃣ DTB & Compatibility Matrix

🧱 Carte 🧬 DTB recommandé 💿 OS testé ⚙️ Statut
EspressoBin v7 eMMC armada-3720-espressobin-v7-emmc.dtb IPFire ✅ OK
EspressoBin v5 armada-3720-espressobin.dtb OPNsense / FreeBSD ✅ OK
EspressoBin Ultra armada-3720-espressobin-ultra.dtb Debian / OpenWrt ⚙️ En test

💡 Les DTB doivent correspondre à la révision matérielle exacte.

🧰 6️⃣ Troubleshooting & Commands

⚠️ Problème 💡 Cause 🧩 Solution
Bad gz header sur gzwrite Image corrompue Re‑copier l’image sur la clé USB et recharger
Unknown MMC device Mauvais index Utiliser mmc list pour vérifier (0 = SD / 1 = eMMC)
Boot bloqué Mauvais chemins Vérifier $image_name, $fdt_name, ext4load
Kernel panic root Mauvais root=/dev/mmcblkXpY Adapter selon la détection Linux
LuCI absent Paquets manquants Rebuild ImageBuilder avec modules luci

🧩 7️⃣ OS Compatibility Table (2022 → 2025)

🖥️ OS / Distribution 💿 UEFI 💾 eMMC 🌐 Réseau 🧱 Statut
Debian 12 (Bookworm) ✅ Oui ✅ Oui ✅ OK 🟢 Stable
OpenWrt 23.05.4 (mvebu) ✅ Oui ✅ Oui ✅ OK 🟢 Stable
IPFire 2.27 (LTS) ✅ Oui ⚙️ Partiel ✅ OK (USB3) 🟡 Fonctionnel
OPNsense / FreeBSD 13+ ✅ Oui ⚙️ Partiel ⚠️ à configurer 🟡 Boot EFI OK
Armbian 24.x (Debian/Ubuntu) ✅ Oui ✅ Oui ✅ OK 🟢 Recommandé
OpenBSD 7.x ARM64 ⚙️ Expérimental ❌ Non ⚙️ Limitée 🔴 Non stable

🧾 8️⃣ Credits & References

✍️ Rédaction & Tests : KuBoX Studio @ CyberMind — KERMA’s Project
📅 2022 → 2025 : CyberMind, KuBoX Studio, OpenWrt Labs
🔗 Sources :

  • CyberMind — EspressoBin UEFI Boot Notes (2022)
  • OpenWrt 23.05.4 ImageBuilder – mvebu‑cortexa53 (2024)
  • KuBoX Studio / OMNI SUITE 2025 Internal Docs