嵌入式Linux學習筆記(二) 交叉編譯環境和Linux系統編譯、下載

目錄

(1).參考資料

(2).交叉編譯環境構建

(3).uboot編譯和驗證

(4).Linux的編譯

(5).文件系統的編譯

 

　 　　在上一章我們已經根據項目需求確定了后續的實現目標:首先就要熟悉自己的平台，完成交叉環境編譯環境的構建，並進行嵌入式Linux系統編譯，下載和執行，理論上來說，這部分的內容其實是相當復雜的，如何選擇指定的編譯器，uboot的執行和裁剪，配置內核滿足應用需求，設備樹的構建，文件系統的加載流程，這些都是需要去掌握的重要知識。但是在本項目的實現流程我們不能夠在這部分花太多時間，並不是他們不重要，而是對於產品來說，這部分是成體系的東西，不應該在最初的時候 花費太大的精力去理解細節，某些時候使用官方或者開發板廠商提供的資源包，以方便快速開發作為基礎是比較合理的方法。當應用開發一段時間，在各方面有着基礎之后，遇到問題在反過來去理解和掌握，化整為零，即可以增強收獲感，也可以，學與用結合，事半功倍。本次編譯都會使用正點原子提供的修改后的內核和系統文件，另外參考原子文檔內的章節會講解的更詳細(具體細節按照原章節掌握更合理)，這里因為篇幅原因只講解流程中用到的知識，如果后續設計需要，則會根據應用需求來裁剪。

 

參考資料

　　1.正點原子《Linux驅動開發指南說明V1.0》 第四章 開發環境搭建

　　2.正點原子《Linux驅動開發指南說明V1.0》 第三十章 U-Boot使用實驗

　　3.正點原子《Linux驅動開發指南說明V1.0》 第三十七章 Linux內核移植

　　4.正點原子《Linux驅動開發指南說明V1.0》 第三十八章 根文件系統移植

 

交叉編譯環境構建

　　選擇正點原子A盤>5、開發工具>1、交叉編譯器中已經下載好的編譯工具，並根據Ubuntu系統位數的不同選擇指定的編譯器，如我安裝的系統是64位，選擇gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz文件

　　1）在linux下使用指令sudo su，輸入密碼后進入root模式

　　2) 使用指令創建文件夾

mkdir -p /usr/local/arm

　　3）將gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.通過SSH Secure Shell Client上傳到創建的/usr/local/arm文件夾下，如果上傳失敗，要用

chmod 777 /usr/local/arm

　　修改路徑的權限, 上傳之后如圖所示

　　

 

　　4）使用指令

tar -xvf gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz

　　解壓到當前路徑，如下：

　　5）將路徑添加到全局變量上，使用vim /etc/profile指令，在末尾添加

export PATH="$PATH:/usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin"

　　同時使用vim /etc/environment，路徑如下:

PATH="/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin"

　　開啟新的窗口，此時通過

echo $PATH

　　即可查看全局路徑下gcc的路徑是否成功添加。

　　注意:修改上述路徑需要注意不要有語法錯誤，否則可能導致全局路徑丟失，導致系統問題

　　6）最后通過指令，即可查看是否安裝成功

arm-linux-gnueabihf-gcc -v

 

　　至此，交叉環境的編譯即搭建完成，因為以應用為目的，所以后續都以開發板提供的工具為准，如果想了解編譯器和下面的安裝包，建議詳細去看《Linux驅動開發指南說明V1.0》的指定章節。

 

uboot編譯和驗證

　　從學習的角度來說，這三部分在整個嵌入式Linux的要占很大的比重，這部分很重要，而且也必須要掌握去了解，但是從應用的角度，首先最重要的是去實現需求，所以最初這部分不要去深究，因為偏離去學的話，一方面會占用大量的時間，另一方面這部分資料學起來分散，容易因為沒有目標而不知道深入的重點，因此先以熟練使用為目標，后面在工程開發中穿插實現。因此這里就以正點原子提供的uboot和linux系統為准，在掌握這部分知識之前，需要確定Linux的啟動方式，這部分會經常用到。

　　

　　1).使用光盤資料A盤>1、例程源碼>3、正點原子修改后的Uboot和Linux，將解壓后的文件上傳到Ubuntu到的路徑下。

　　2).在/usr/code/uboot下使用

tar -xvf uboot-imx-2016.03-2.1.0-g9bd38ef-v1.0.tar.bz2

　　指令解壓，解決后結果如下:

 　　3).以我的硬件平台(ddr256M, nand512M為例), 使用默認配置文件為mx6ull_14x14_ddr256_nand_defconfig， 使用如下指令進行編譯

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- mx6ull_14x14_ddr256_nand_defconfig

　　執行結果如下，即用於編譯的.config的文件,最后執行編譯指令:

make V=1 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j12

　　 如此就完成了編譯，然后參考《Linux驅動開發指南說明V1.0》中8.4.3章節，使用imxdownload即可完成下載(具體如何下載參考。使用指令

./imxdownload u-boot.bin /dev/sdb

　　即可實現下載，結果如下：

　　至於sdb就是我的SD卡掛載的地址，可通過ls /dev/sd*查看，此外這個下載會格式化指定的路徑，需要格外注意，不要出錯。

　　將SD卡插在嵌入式Linux平台上，修改Boot為Pin1，Pin7高，復位芯片，打印如下：

 

　　到這一步初步完成了uboot的體驗，此外uboot也支持很多指令，這些后面會了解到，按照進度會掌握。

 

Linux的編譯

　　1).使用光盤資料A盤>1、例程源碼>3、正點原子修改后的Uboot和Linux，將解壓后的文件上傳到Ubuntu到的路徑下，解壓即可。

　　2).在/usr/code/uboot下使用

tar -xvf linux-imx-4.1.15-2.1.0-g49efdaa-v1.0.tar.bz2

　　指令解壓，解決后結果如下:

　　3).使用如下指令

cd arch/arm/boot/dts
vim Makefile

在400多行添加對應的設備樹，如我的開發板對應：

使用:wq保存文件即可。

　　4).使用如下指令進行編譯

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- imx_v7_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig

　　執行結果如，即用於編譯的.config的文件,最后執行編譯指令:

make V=1 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- all -j16

　　如此即完成了編譯，編譯結果如下：

　　

　　編譯之后文件路徑在

arch/arm/boot/zImage
arch/arm/boot/dst/imx6ull-14x14-emmc-4.3-800x480-c.dts

　　將上述文件和uboot文件通過SSH傳輸到Windows系統，為后面使用MfgTool工具下載做准備。

 

 文件系統的編譯

　　1).使用光盤資料A盤>1、例程源碼>6、BusyBox源碼，將解壓后的文件上傳到Ubuntu到的路徑下，解壓即可。

　　2).在/usr/code/uboot下使用

tar -xvf busybox-1.29.0.tar.bz2

　　指令解壓，解壓后結果如下:

 　　3). 修改Makefile文件，最好使用絕對路徑，如果找不編譯器，可通過指令echo $PATH查看當前路徑是否添加，支持中文字符詳細參考文檔38.2.2說明。

164 CROSS_COMPILE ?= /usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin/arm-linux-gnueabihf-
190 ARCH ?= arm

　　4). 使用指令進行將鏈接編譯到指定的路徑

make install CONFIG_PREFIX=/usr/code/rootfs/nfs/

　　5). 在編譯后的路徑添加文件夾，並將支持動態庫添加到路徑下，參考文檔38.2.3說明。

 　6). 參考38.2.4章節，創建/etc/init.d/rcS,內容

#!/bin/sh
 
PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin
LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/lib:/usr/lib
export PATH LD_LIBRARY_PATH runlevel
 
mount -a
mkdir /dev/pts
mount -t devpts devpts /dev/pts

echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
mdev -s

　　創建文件etc/fstab，內容

#<system> <mount point> <type> <options> <dump> <pass>
proc /proc proc defaults 0 0
tmpfs /tmp tmpfs defaults 0 0
sysfs /sys sysfs defaults 0 0

　　創建etc/inittab文件，內容

#etc/inittab
::sysinit:/etc/init.d/rcS
console::askfirst:-/bin/sh 
::restart:/sbin/init 
::ctrlaltdel:/sbin/reboot 
::shutdown:/bin/umount -a -r 
::shutdown:/sbin/swapoff -a

　　然后使用打包指令

tar -vcjf rootfs.tar.bz2 *

　　獲取打包文件： rootfs.tar.bz2

MgTool工具下載更新

　　完成上述所有流程，我們就獲得了最基礎的底層應用結構，包含:

　　Uboot   -- uboot.bin(重命名為imx6ull-14x14-nand-4.3-800x480-c.bin)

　　Kernel  -- zImage, imx6ull-14x14-emmc-4.3-800x480-c.dts

　　文件系統 -- rootfs.tar.bz2

　 　有了上述軟件，就可以進行后續的代碼下載，參考39.5章節說明：

　　1. MgTool的工具使用原子提供，路徑為A盤>5.開發工具>4.正點原子修改過的MFG_TOOL燒寫工具>mfgTool，通關將撥碼開關置到僅2為高，然后復位，使用Mfgtool2-NAND-ddr256-NAND.vbs指令先下載測試。

　　2. MgTool的下載分為兩部分，

　　　 第一步為將Profiles/Linux/OS Firmware/firmware下的文件下載到DRAM中，在跳轉執行系統

　　　 第二步則與DRAM中運行的系統交互，將Profiles/Linux/OS Firmware/files內的文件通過UTP通訊使用指令將數據更新到NandFlash中

　　　　 這里就有個注意點:files路徑下的文件才是要更新的固件，如果替換了firmware，而編譯的內核不支持UTP通訊的話，后續就會停在Unconnected位置

　　3. 替換firmware下的uboot，filesystem中的文件，名稱要一致，內容如下

　　uboot路徑下替換，

　　

　　filesystem下直接用rootfs替換，

　　4. 替換后使用Mfgtool2-NAND-ddr256-NAND.vbs燒錄即可, 另外如果出現tar error，可以直接刪除Profiles/Linux/OS Firmware/ucl2.xml， 刪除關於tar的指令

　　

　　 燒錄完成后結果如下（通過串口連接電腦，就是打印系統啟動信息的串口，波特率115200）:

　　

 　　5.將boot置為Pin1， Pin5， Pin8為高，復位即可發現系統已經替換成我們編譯的最小文件系統。

　　

總結

　　至此，關於項目方案實現的第一步就已經完成，在本節中，體驗了編譯uboot，內核和文件系統，並進行了燒錄，但如果對比本節的內容和參考文檔的相關說明，就會發現我省略了很多內容，舉幾個例子，官方的Uboot是如何變成原子的修改后的Uboot，如何通過make menuconfig配置符合需求應用，這部分重要嗎，事實上很重要，未來的很多時候都要和這些知識打交道，但當你當剛踏入嵌入式學習的時候，去深入鑽研，一方面沒有概念，難以建立清晰的脈絡認知，另一方面這部分是基石，知識繁雜且耗時，學習就很難快速給予反饋，這是最大的障礙，所以初步以運用為主，體驗下流程即可，重心還是快速進入應用和驅動開發，等真正需要時(如將模塊編入內核)，就需要去深入掌握，但那時肯定有了足夠的嵌入式Linux開發經驗，也更容易去理解，事倍功半。