Linux之系统移植与根文件系统构建

1.Uboot

1. 什么是Uboot：

一个裸机程序
就是一个bootloader用于启动Linux或其他系统最主要的工作就是初始化DDR。因为Linux是运行在DDR里。LINUX镜像（zimage）与设备树（.dtb）一般存放在SD EMMC NAND SPIFLASH等外部存储区域。需要将Linux镜像从外置flash拷贝到DDR中，再去启动。

2. 正点原子官方uboot编译

编译uboot的时候需要先配置
编译完成后会生成一个u-boot.bin 必须向u-boot.bin添加头部信息。编译最后会通过/tools/mkimage软件添加头部信息生成u-boot.imx
如果配置过uboot则要注意shell脚本会清除整个工程。
为了开发方便建议直接在uboot顶层Makefile里面设置好ARCH与CORSS_Comple
开机设置屏幕参数：setenv panel ‘ATK-LCD-7-1024X600’

2.uboot命令使X用

以后带有调试性质的开发uboot都是烧写到SD卡中。

setenv ipaddr 192.168.1.55 setenv ethaddr b8:ae:1d:01:00:00 setenv gatewayip 192.168.1.1 setenv netmask 255.255.255.0 setenv serverip 192.168.1.250 saveenv	//开发板 IP 地址 //开发板网卡 MAC 地址 //开发板默认网关 //开发板子网掩码 //服务器地址，也就是 Ubuntu 地址 //保存环境变量

3.内核移植实验

1.NXP官方Uboot编译与测试

将NXP官方uboot解压并编译
1 #!/bin/bash
2 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
3 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- mx6ull_14x14_evk_emmc_defconfig
4 make V=1 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j2
shell 脚本
添加自己的开发板
- 添加板子默认配置文件
- 添加板子对应的头文件
- 添加板子对应的板级文件夹
- 修改uboot的配置界面
修改LCD驱动
- 确定LCD IO正确 mx6ull_alientek_emmc.c 中的lcd_pads数组
- LCD参数是否正确 struct display_info_t const displays[]
- 修改参数：
  
  pixfmt 是像素格式，也就是一个像素点是多少位，如果是 RGB565 的话就是 16 位，如果
  是 888 的话就是 24 位，一般使用 RGB888。结构体 display_info_t 还有个 mode 成员变量，此
  成员变量也是个结构体，为 fb_videomode，定义在文件 include/linux/fb.h 中
  
  结构体 fb_videomode 里面的成员变量为 LCD 的参数，这些成员变量函数如下：
  name： LCD 名字，要和环境变量中的 panel 相等。
  xres、 yres： LCD X 轴和 Y 轴像素数量。
  pixclock：像素时钟，每个像素时钟周期的长度，单位为皮秒。
  left_margin： HBP，水平同步后肩。
  right_margin： HFP，水平同步前肩。
  upper_margin： VBP，垂直同步后肩。
  lower_margin： VFP，垂直同步前肩。
  hsync_len： HSPW，行同步脉宽。
  vsync_len： VSPW，垂直同步脉宽。
  vmode：大多数使用 FB_VMODE_NONINTERLACED，也就是不使用隔行扫描。
  可以看出，这些参数和我们第二十四章讲解 RGB LCD 的时候参数基本一样，唯一不同的
  像素时钟 pixclock 的含义不同，以正点原子的 7 寸 1024*600 分辨率的屏幕(ATK7016)为例，
  屏幕要求的像素时钟为 51.2MHz，因此：
  pixclock=(1/51200000)*10^12=19531
修改网络驱动
- 网络驱动原理简介：
  - 方案采用内部MAC+外部PHY方案
  - 芯片为LAN8720A ：有一个管理结构叫做MDIO，两根线，MDIO与MDC，一个MDIO可以管理32个PHY芯片通过PHYADDR来管理
  - 对于此开发板ENET1为0x0 ENET2为0x1.
- 修改步骤：
  - ENET1复位引脚初始化
  - LAN8720的器件ID
  - LAN8720驱动为通用PHY驱动前32位寄存器所有PHY芯片都一样
从网络启动内核
- 先搭建TFTP服务器在教程网络环境搭建有。
tftp命令：驱动编程30.4.4节

2.NXP官方内核移植

内核编译：
- 编译官方EVK开发版对应的linux系统路径为arch/arm/configs
- 编译出zImage以及设备树
- 通过网络编程下载
- bootz启动内核
- 上述情况说明没有根文件系统
添加自己的开发板设备树文件
- 默认配置文件修改：imx6ull_ailentek_emmc_defconfig
- 修改设备树文件以及Makefile文件下图为Makefile文件添加的

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-dbSuDqMa-1651576213213)(https://gitee.com/Liu-HU-970925/typora_-image/raw/master/Image/image-20220430152514503.png)]

CPU主频修改以及超频测试
- 使用现成的根文件系统测试保证EMMC烧写了系统并可以正常启动然后设置bootcmd以及boottargs
  - bootcmd设置为默认从网络启动通过TFTP
  - bootargs设置为现有的根文件系统：存放在EMMC的分区2里面后面加上rootwait rw
  - 如果EMMC驱动有问题在imx6ull-alientek-emmc.dts中把usdc2节点更改然后make dtb命令修改
  - 查看CPU信息：cat /proc/cpuinfo 命令
  - CPU目录：
  - 可使用图形化配置界面更改默认CPU策略： make menuconfig
  - 设置CPU超频：修改设备树文件imx6ull.dtsi文件
  - 使能8线EMMC:Linux内核默认的是4线模式。修改设备树 imx6ull-alientek-emmc.dts的节点usdhc2
  - 网络驱动修改：在做Linux驱动开发时一般通过网络进行调试
  - 如果是开发板直连电脑用wifi上网的，uboot网络哪里参考手册里的I.MX6U 网络环境 TFTP&NFS 搭建手册。然后内核网络修改哪里ping不通外网可以参考此博客https://blog.csdn.net/weixin_44469597/article/details/122690357
  - 设置IP 192.168.137.50 路由：192.168.137.1

3.根文件系统构建

1.根文件系统简介：

根文件系统即rootfs,FATFS这类的文件系统属于Linux系统的一部分，属于软件代码

ROOTFS=根+文件+系统根文件系统就是一堆文件比如软件配置文件等，这些文件是Linux运行必须的将他们组合一起就是了。

相当于一个模板。一个系统内核其实很小剩下的就是根文件系统以让系统运行

总的来说就是一个文件夹包含了linux系统运行的必备的但是无法放到内核里，比如命令库配置文件等等。

所有这些需要自己构建。

cd / 就是l进入inux的根文件系统
eg：/bin 存放可执行文件比如常用的命令程序

2.BusyBox构建文件系统

帮助构建根文件系统的工具，BusyBox只是其中之一。项目的话用buildroot或yocto，更方便更高级但是不适用与初学。

BusyBox继承了很多linux的工具与命令。

根文件系统的调试通过NFS网络挂载也就是根文件系统仿真ubantu下开发板启动后通过nfs服务使用ubantu下的根文件系统。
1. 网络文件系统，英文 Network File System(NFS)，是由 SUN 公司研制的 UNIX 表示层协议(presentation layer protocol)，能使使用者访问网络上别处的文件就像在使用自己的计算机一样。我们可以在 Ubuntu 上制作开发板的根文件系统，然后使用 NFS 来加载根文件系统到开发板的DDR 上
2. TFTP
  
  简单文件传送协议TFTP(Trivial File Transfer Protocol)是一个小而易于实现的文件传送协议。TFTP是基于UDP数据报，需要有自己的差错改正措施。TFTP只支持文件传输，不支持交互，没有庞大的命令集。也没有目录列表功能，以及不能对用户进行身份鉴别。但它的代码所占内存较小，不需要硬盘就可以固化TFTP代码，很适合较小的计算机和特殊用途的设备。
  
  您会发现TFTP和FTP一个主要的区别就是它没有交互式，且不进行身份验证。
3. NFS
  NFS最初应用于UNIX操作系统下，它允许应用进程打开一个远地文件，并能够在该文件中某一个特定位置上开始读写数据。NFS（Network File System）即网络文件系统，是FreeBSD支持的文件系统中的一种，它允许网络中的计算机之间通过TCP/IP网络共享资源。在NFS的应用中，本地NFS的客户端应用可以透明地读写位于远端NFS服务器上的文件，就像访问本地文件一样。
  nfs是网络文件系统，不是用来传东西的，是把嵌入式的根文件系统通过nfs放在网络上的某个介质中，nfs是通过以太网中的udp传送命令的。tftp是通过TCP/IP协议用来在客户机与服务器之间进行简单文件传输的协议。
  在用nfs传输时，目标板不需要有事先建立的根文件系统，因为他本身就可以做根文件系统，
  串口一般用来传送目标板和控制终端之间的信息，usb用来传送文件，比如内核镜像等，内核镜像也可以通过网线用tftp传送。JTAG分两类，一类用于测试芯片的电气特性，检测芯片是否有问题；一类用于Debug，下载程序；
4. 文件传送协议FTP(File Transfer Protocol)是Internet上使用比较广泛的文件传送协议。FTP提供交互式的访问，允许客户指明文件的类型与格式，并允许文件具有存取权限。FTP屏蔽了各种计算机系统的细节，因此适用于在异构网络中任意计算机之间传送文件。它的基本应用就是将文件从一台计算机复制到另一台计算机中。它要存取一个文件，就必须先获得一个本地文件的副本，如果修改文件，也只能对文件的副本进行修改，然后再将修改后的文件副本传回到原节点。
  您只要记住几个关键词：交互式、存取权限和副本。
5. FTP与NFS在处理修改数据的区别FTP在修改数据文件时是需要首先获得一个文件的副本，如果计算机A上运行的应用程序要在远地计算机B的一个很大的文件中添加一行信息。那么就需要将此文件从计算机B传送到计算机A，添加好信息后再回传到计算机B。来回传输这样大的文件很花费时间，而这种传送是不必要的。而NFS可使用户只复制一个大文件中的一个很小的片段，在网络上传送的只是少量的修改数据
构建时
在给内核传参中指定 setenv bootargs root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.1.141:/opt/nfsboot,v3 ip=192.168.1.10:192.168.1.141:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off init=/linuxrc console=ttySAC2,115200

加上这个v3之后就可以了。原因应该是我使用linux版本是ubuntu 18.04，nfs版本的问题。具体的原因还需要后面去找。

68.1.1:255.255.255.0::eth0:off init=/linuxrc console=ttySAC2,115200

加上这个v3之后就可以了。原因应该是我使用linux版本是ubuntu 18.04，nfs版本的问题。具体的原因还需要后面去找。

[外链图片转存中…(img-WLilhTHF-1651576213232)]