嵌入式Linux学习笔记(二) 交叉编译环境和Linux系统编译、下载

目录

(1).参考资料

(2).交叉编译环境构建

(3).uboot编译和验证

(4).Linux的编译

(5).文件系统的编译

 

　　　在上一章我们已经根据项目需求确定了后续的实现目标:首先就要熟悉自己的平台，完成交叉环境编译环境的构建，并进行嵌入式Linux系统编译，下载和执行，理论上来说，这部分的内容其实是相当复杂的，如何选择指定的编译器，uboot的执行和裁剪，配置内核满足应用需求，设备树的构建，文件系统的加载流程，这些都是需要去掌握的重要知识。但是在本项目的实现流程我们不能够在这部分花太多时间，并不是他们不重要，而是对于产品来说，这部分是成体系的东西，不应该在最初的时候花费太大的精力去理解细节，某些时候使用官方或者开发板厂商提供的资源包，以方便快速开发作为基础是比较合理的方法。当应用开发一段时间，在各方面有着基础之后，遇到问题在反过来去理解和掌握，化整为零，即可以增强收获感，也可以，学与用结合，事半功倍。本次编译都会使用正点原子提供的修改后的内核和系统文件，另外参考原子文档内的章节会讲解的更详细(具体细节按照原章节掌握更合理)，这里因为篇幅原因只讲解流程中用到的知识，如果后续设计需要，则会根据应用需求来裁剪。

 

参考资料

　　1.正点原子《Linux驱动开发指南说明V1.0》 第四章 开发环境搭建

　　2.正点原子《Linux驱动开发指南说明V1.0》 第三十章 U-Boot使用实验

　　3.正点原子《Linux驱动开发指南说明V1.0》 第三十七章 Linux内核移植

　　4.正点原子《Linux驱动开发指南说明V1.0》 第三十八章 根文件系统移植

 

交叉编译环境构建

　　选择正点原子A盘>5、开发工具>1、交叉编译器中已经下载好的编译工具，并根据Ubuntu系统位数的不同选择指定的编译器，如我安装的系统是64位，选择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，输入密码后进入root模式

　　2) 使用指令创建文件夹

mkdir -p /usr/local/arm

　　3）将gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.通过SSH Secure Shell Client上传到创建的/usr/local/arm文件夹下，如果上传失败，要用

chmod 777 /usr/local/arm

　　修改路径的权限, 上传之后如图所示

　　

 

　　4）使用指令

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

　　解压到当前路径，如下：

　　5）将路径添加到全局变量上，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"

　　同时使用vim /etc/environment，路径如下:

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"

　　开启新的窗口，此时通过

echo $PATH

　　即可查看全局路径下gcc的路径是否成功添加。

　　注意:修改上述路径需要注意不要有语法错误，否则可能导致全局路径丢失，导致系统问题

　　6）最后通过指令，即可查看是否安装成功

arm-linux-gnueabihf-gcc -v

 

　　至此，交叉环境的编译即搭建完成，因为以应用为目的，所以后续都以开发板提供的工具为准，如果想了解编译器和下面的安装包，建议详细去看《Linux驱动开发指南说明V1.0》的指定章节。

 

uboot编译和验证

　　从学习的角度来说，这三部分在整个嵌入式Linux的要占很大的比重，这部分很重要，而且也必须要掌握去了解，但是从应用的角度，首先最重要的是去实现需求，所以最初这部分不要去深究，因为偏离去学的话，一方面会占用大量的时间，另一方面这部分资料学起来分散，容易因为没有目标而不知道深入的重点，因此先以熟练使用为目标，后面在工程开发中穿插实现。因此这里就以正点原子提供的uboot和linux系统为准，在掌握这部分知识之前，需要确定Linux的启动方式，这部分会经常用到。

　　

　　1).使用光盘资料A盘>1、例程源码>3、正点原子修改后的Uboot和Linux，将解压后的文件上传到Ubuntu到的路径下。

　　2).在/usr/code/uboot下使用

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

　　指令解压，解决后结果如下:

 　　3).以我的硬件平台(ddr256M, nand512M为例), 使用默认配置文件为mx6ull_14x14_ddr256_nand_defconfig， 使用如下指令进行编译

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

　　执行结果如下，即用于编译的.config的文件,最后执行编译指令:

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

　　 如此就完成了编译，然后参考《Linux驱动开发指南说明V1.0》中8.4.3章节，使用imxdownload即可完成下载(具体如何下载参考。使用指令

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

　　即可实现下载，结果如下：

　　至于sdb就是我的SD卡挂载的地址，可通过ls /dev/sd*查看，此外这个下载会格式化指定的路径，需要格外注意，不要出错。

　　将SD卡插在嵌入式Linux平台上，修改Boot为Pin1，Pin7高，复位芯片，打印如下：

 

　　到这一步初步完成了uboot的体验，此外uboot也支持很多指令，这些后面会了解到，按照进度会掌握。

 

Linux的编译

　　1).使用光盘资料A盘>1、例程源码>3、正点原子修改后的Uboot和Linux，将解压后的文件上传到Ubuntu到的路径下，解压即可。

　　2).在/usr/code/uboot下使用

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

　　指令解压，解决后结果如下:

　　3).使用如下指令

cd arch/arm/boot/dts
vim Makefile

在400多行添加对应的设备树，如我的开发板对应：

使用:wq保存文件即可。

　　4).使用如下指令进行编译

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

　　执行结果如，即用于编译的.config的文件,最后执行编译指令:

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

　　如此即完成了编译，编译结果如下：

　　

　　编译之后文件路径在

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

　　将上述文件和uboot文件通过SSH传输到Windows系统，为后面使用MfgTool工具下载做准备。

 

 文件系统的编译

　　1).使用光盘资料A盘>1、例程源码>6、BusyBox源码，将解压后的文件上传到Ubuntu到的路径下，解压即可。

　　2).在/usr/code/uboot下使用

tar -xvf busybox-1.29.0.tar.bz2

　　指令解压，解压后结果如下:

 　　3). 修改Makefile文件，最好使用绝对路径，如果找不编译器，可通过指令echo $PATH查看当前路径是否添加，支持中文字符详细参考文档38.2.2说明。

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). 使用指令进行将链接编译到指定的路径

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

　　5). 在编译后的路径添加文件夹，并将支持动态库添加到路径下，参考文档38.2.3说明。

 　6). 参考38.2.4章节，创建/etc/init.d/rcS,内容

#!/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

　　创建文件etc/fstab，内容

#<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

　　创建etc/inittab文件，内容

#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 *

　　获取打包文件： rootfs.tar.bz2

MgTool工具下载更新

　　完成上述所有流程，我们就获得了最基础的底层应用结构，包含:

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

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

　　文件系统 -- rootfs.tar.bz2

　　有了上述软件，就可以进行后续的代码下载，参考39.5章节说明：

　　1. MgTool的工具使用原子提供，路径为A盘>5.开发工具>4.正点原子修改过的MFG_TOOL烧写工具>mfgTool，通关将拨码开关置到仅2为高，然后复位，使用Mfgtool2-NAND-ddr256-NAND.vbs指令先下载测试。

　　2. MgTool的下载分为两部分，

　　　 第一步为将Profiles/Linux/OS Firmware/firmware下的文件下载到DRAM中，在跳转执行系统

　　　 第二步则与DRAM中运行的系统交互，将Profiles/Linux/OS Firmware/files内的文件通过UTP通讯使用指令将数据更新到NandFlash中

　　　　这里就有个注意点:files路径下的文件才是要更新的固件，如果替换了firmware，而编译的内核不支持UTP通讯的话，后续就会停在Unconnected位置

　　3. 替换firmware下的uboot，filesystem中的文件，名称要一致，内容如下

　　uboot路径下替换，

　　

　　filesystem下直接用rootfs替换，

　　4. 替换后使用Mfgtool2-NAND-ddr256-NAND.vbs烧录即可, 另外如果出现tar error，可以直接删除Profiles/Linux/OS Firmware/ucl2.xml， 删除关于tar的指令

　　

　　烧录完成后结果如下（通过串口连接电脑，就是打印系统启动信息的串口，波特率115200）:

　　

 　　5.将boot置为Pin1， Pin5， Pin8为高，复位即可发现系统已经替换成我们编译的最小文件系统。

　　

总结

　　至此，关于项目方案实现的第一步就已经完成，在本节中，体验了编译uboot，内核和文件系统，并进行了烧录，但如果对比本节的内容和参考文档的相关说明，就会发现我省略了很多内容，举几个例子，官方的Uboot是如何变成原子的修改后的Uboot，如何通过make menuconfig配置符合需求应用，这部分重要吗，事实上很重要，未来的很多时候都要和这些知识打交道，但当你当刚踏入嵌入式学习的时候，去深入钻研，一方面没有概念，难以建立清晰的脉络认知，另一方面这部分是基石，知识繁杂且耗时，学习就很难快速给予反馈，这是最大的障碍，所以初步以运用为主，体验下流程即可，重心还是快速进入应用和驱动开发，等真正需要时(如将模块编入内核)，就需要去深入掌握，但那时肯定有了足够的嵌入式Linux开发经验，也更容易去理解，事倍功半。