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f1c100s编译启动所需的uboot,kernel,rootfs

watrt3个月前 (08-19)LINUX1760

 https://github.com/Icenowy/linux.git 有f1c100s-480272lcd-test和f1c100s分支, 然后自己手动修复一个 USB 问题,驱动就比较全了

https://github.com/Lichee-Pi/linux.git 有nano-4.14-exp和nano-5.2-flash分支,用哪个合适


个人画了块没有连接任何其他模块的F1C100S开发板,没有链接任何外设,本文是编译所有启动所需的三大件。(只要编译出三个东西复制到sd卡就可启动,不需要制作成镜像img文件)

环境:使用安装了ubuntu18的电脑进行编译。以及准备了一张128M的内存卡,提前分好两个区,分区1大小20M,为fat32格式,分区2为剩余的所有空间,是ext4格式。

镜像三大件

 一个可供启动运行使用的linux镜像,包含3大部分,bootloader,linux kernel,root file system。需要使用3个开源项目进行编译,uboot(bootloader),最伟大的linux,buildroot(root file system)。

bootlader是上电后第一个被调出来运行的程序,他负责初始化芯片的各种外设并引导linux内核运行,还能实现一些如联网下载linux内核更新等骚操作。

kernel,linux内核,由那个史上最伟大的开源项目编译而成,linux操作系统的本体。

root file system简称rootfs,虽然名字叫文件系统,但跟NTFS FAT32那种文件系统不是一个东西。在linux中的作用相当于windows下的c盘。是一堆文件夹与文件的集合体,xxx路径下存放着可供执行的指令,xx路径是用于存放linux运行时产生的数据等,这一坨文件夹以及内部的各种文件统称为rootfs,如果要在板子上使用python vim git等软件,都是要将那些软件编译后存放到rootfs里。

下载所需工具/项目

1.安装后续会使用到的软件

如果编译时遇到报错xxx命令not found,那就是对应的程序没安装,用apt指令安装即可。

sudo apt-get install gcc g++ make  python-dev python3-dev git swig net-tools ssh sed  binutils build-essential apt-utils ncurses-base  bison flex nfs-kernel-server  chrpath gawk texinfo cvs file cpio w3m asciidoc dblatex asciidoc-dblatex graphviz  -y

2.安装易缺少的库。

如果编译时遇到报错xxx.h文件不能打开,那就是缺少lib库文件,用apt指令安装即可。

sudo apt-get install diffstat libsdl1.2-dev libc6-i386 lib32stdc++6 lib32z1 libssl-dev   libncurses5-dev  -y

3.安装交叉编译器

在x86架构的电脑上,编译要在arm架构中运行的程序,需要使用交叉编译器编译        

sudo apt-get install gcc-arm-linux-gnueabi gcc-arm-linux-gnueabihf g++-arm-linux-gnueabihf -y

4.uboot项目(官方)

git clone https://github.com/u-boot/u-boot.git

5.linux项目(官方)

那个史上最伟大的开源项目linux(这链接是国内的镜像下载站)

wget http://ftp.sjtu.edu.cn/sites/ftp.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.2.tar.gz

解压刚刚下载的linux项目

tar -zxvf linux-5.2.tar.gz

6.buildroot项目(官方)

用于编译rootfs的

git clone https://github.com/buildroot/buildroot.git

编译uboot

首先进入uboot项目的文件夹。

1.声明交叉编译器

export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-

2.载入配置

所有配置文件都存储于configs文件夹下,大部分芯片厂商都会把自己芯片的配置文件贡献进来,但全志没有。我们使用其中名为licheepi_nano_defconfig的,由荔枝派贡献的配置文件。

make ARCH=arm licheepi_nano_defconfig

-前几步的操作如下图-

1.png

3.进menuconfig改点配置

按照荔枝派设计的流程,接下来需要创建一个文件,填入一些参数,调用脚本单独编译那个文件。太麻烦,这里我选择直接将那些参数通过menuconfig写入编译配置。

用命令进入menuconfig

make ARCH=arm menuconfig

menuconfig的操作方法:上下键在竖向选项间移动,左右键控制下面横向选项移动,回车执行横向的选项,按两下esc键返回,按空格选择启用选项。

2.png

1)启用boot arguments

将光标移动到Enable boot arguments,按空格启用(左边[]变成[*]就是启用)。下面就会冒出个Boot arguments的选项

-操作如下图-

3.png

2)修改Boot arguments

光标移动到Boot arguments,按回车进入修改。 将下面这一串复制进去,然后按回车ok。

console=ttyS0,115200 panic=5 rootwait root=/dev/mmcblk0p2 earlyprintk rw

console:指定控制台为串口0,波特率115200

root:指定rootfs位置

rw:设置rootfs可读写

-操作如下图-

4.png

3)修改bootcmd value

光标移动到bootcmd value,按回车进入修改

-位置如下图-

5.png

将其内容修改为下面这一串

load mmc 0:1 0x80008000 zImage; load mmc 0:1 0x80c08000 suniv-f1c100s-licheepi-nano.dtb; bootz 0x80008000 - 0x80c08000;

这段东西的含义是:

load mmc 0:1 0x80008000 zImage; 将mmc0的分区1中名为“zImage”的文件加载到内存的0x80008000位置

load mmc 0:1 0x80c08000 suniv-f1c100s-licheepi-nano.dtb; 将mmc0的分区1中名为“xxx.dtb”的文件加载到内存的0x80c08000位置

bootz 0x80008000 - 0x80c08000; 从内存的这个区域启动linux

-操作如下图-

6.png

4)修改完成,退出



修改完成后,按两下esc键,会弹出是否保存的询问,选择yes按回车。

-完成修改后如下图-


4.编译

使用make编译。uboot是三大件里编译最快的(

make ARCH=arm

make默认使用单线程,如果想用多线程加快速度,如8线程编译,可以在后面加上-j8,如

make ARCH=arm -j8

5.目标文件烧录

编译完成后,会在当前目录下生成一个u-boot-sunxi-with-spl.bin文件。我们需要将此文件烧录进sd卡的8k偏移处,这个位置写死在芯片内部,上电时会从这个位置调出uboot来运行。

使用dd指令来烧录,示例如下:

sudo dd if=u-boot-sunxi-with-spl.bin of=/dev/sdb bs=1k seek=8


编译linux kernel

首先进入刚刚下载的linux5.2项目的文件夹。

我们需要编译出一个内核zImage文件,与一个设备树文件(驱动会根据设备树的内容去配置芯片外设,如设置mmc,串口初始化等)。

正常情况下应该由厂商提供一个配置文件,但全志没有。这里我们调用荔枝派大佬所编写的配置文件。

1.下载文件

为了方便本文读者,我去荔枝派的开源资料里把那几个所需文件找了出来,并放在我自己的github里,用下面的链接就可以下载(linux主线里有荔枝派贡献的设备树,但版本太老,一些东西没开启)

下载荔枝派的配置文件.config及两个设备树文件

wget https://raw.githubusercontent.com/orange2c/public/main/f1c100s/licheepi-kernel/.config
wget https://raw.githubusercontent.com/orange2c/public/main/f1c100s/licheepi-kernel/suniv-f1c100s.dtsi
wget https://raw.githubusercontent.com/orange2c/public/main/f1c100s/licheepi-kernel/suniv-f1c100s-licheepi-nano.dts

2.处置下载的文件

 .config文件存放到linux5.2项目的文件夹下,两个设备树文件就移动到arch/arm/boot/dts路径   

mv suniv-f1c100s.dtsi arch/arm/boot/dts/
mv suniv-f1c100s-licheepi-nano.dts arch/arm/boot/dts/

3.进一次menuconfig

我们需要先进一次menuconfig,不需要修改东西,只是要触发一下设置流程,让他将我们刚刚下载进来的.config文件更新一下。

make ARCH=arm menuconfig

这个menuconfig界面可以用来启用或关闭一些内核功能。但我们现在不做任何操作。按两次esc键退出menuconfig,记得在弹出询问是否保存的界面时选择yes后按回车

4.声明交叉编译器

 makefile脚本通过环境变量CROSS_COMPILE来控制要使用的交叉编译器,这个变量不填就是用gcc编译。我们要使用arm-linux-gnueabi-gcc来编译,只要把除了gcc三个字母的那部分前缀赋给这个变量就行。

export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-

5.开始编译

我使用4线程来编译内核镜像,耗时约几分钟

make ARCH=arm -j4

还有设备树需要编译,这个的编译就比较快了。不需要多线程,才几个文件

make ARCH=arm dtbs

6.处置编译出的目标文件

我们需要的是arch/arm/boot路径下的zImage,和arch/arm/boot/dts路径下的suniv-f1c100s-licheepi-nano.dtb。

我们刚刚在uboot内已经指定了文件名和存储位置,这两个文件只要复制到sd卡的分区1内即可。例如我的操作是:

sudo mount /dev/sdb1 /mnt/  #挂载sd卡分区1到电脑/mnt路径
sudo cp arch/arm/boot/zImage /mnt/  
sudo cp arch/arm/boot/dts/suniv-f1c100s-licheepi-nano.dtb /mnt/
sudo umount /mnt/

编译rootfs

我们使用buildroot来编译rootfs。你想在开发板使用的所有软件如vim gcc python等,都是在这个项目的配置菜单里启用,并编译进去。

rootfs只要芯片架构的设置一样就可使用,所以这里我们使用默认配置,然后手动修改涉及芯片架构的部分。不添加任何软件,不新增对xx功能的支持。

1进入menuconfig

make menuconfig

menuconfig的操作方法:上下键在竖向选项间移动,左右键控制下面横向选项移动,回车执行横向的选项,按两下esc键返回,按空格选择启用选项。

2.修改选项

首先按回车进入第一个Target options的选项,这里是设置编译的目标芯片架构的。我们只需要修改三项。

Target Architecture 目标架构,选择ARM (little endian)

Target Architecture Variant ,选择arm926t,即F1c100的内核。

确保Enable VFP extension support项不被勾选。VFP是指硬件浮点计算单元,F1C100并没有。

-完成修改后如下图-

3.退出menuconfig

按两次esc键退出menuconfig,记得它询问是否保存时要选yes,然后按回车

4.编译

开始编译,这个耗时较长,中途还会自己下载所需软件,网速更拖长了时间。我电脑第一次编译花了一小时。

make

5.目标文件

编译结果,是位于output/images/下的rootfs.tar。我们只要将这个压缩包内的东西解压到sd卡的分区2即可。例如我的操作是:   

sudo mount /dev/sdb2 /mnt/ #挂载sd卡分区2到电脑/mnt路径
sudo tar -xvf rootfs.tar -C /mnt/
sudo umount /mnt

sd卡内容总结

在sd卡8k偏移的地方存放着uboot

分区1里存放的是.dtb后缀的设备树文件与zImage。

分区2内存放着rootfs.tar解压后的内容

 只要全部编译正确,即可启动。

17.png

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