LV05-03-根文件系统-03-buildroot-02-构建根文件系统

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本文主要是使用buildroot构建根文件系统的相关笔记。若笔记中有错误或者不合适的地方，欢迎批评指正😃。

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Windows版本 windows11
Ubuntu版本 Ubuntu16.04的64位版本
VMware® Workstation 16 Pro 16.2.3 build-19376536
终端软件 MobaXterm(Professional Edition v23.0 Build 5042 (license))
Linux开发板 正点原子 i.MX6ULL Linux 阿尔法开发板
uboot NXP官方提供的uboot，NXP提供的版本为uboot-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga(使用的uboot版本为U-Boot 2016.03)
linux内核 linux-4.15(NXP官方提供)
Win32DiskImager Win32DiskImager v1.0
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分类 网址 说明
官方网站 https://www.arm.com/ ARM官方网站，在这里我们可以找到Cotex-Mx以及ARMVx的一些文档
https://www.nxp.com.cn/ NXP官方网站
https://www.nxpic.org.cn/NXP 官方社区
https://u-boot.readthedocs.io/en/latest/u-boot官网
https://www.kernel.org/linux内核官网
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NXP https://github.com/nxp-imx NXP imx开发资源GitHub组织，里边会有u-boot和linux内核的仓库
https://elixir.bootlin.com/linux/latest/source 在线阅读linux kernel源码
nxp-imx/linux-imx/releases/tag/rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga NXP linux内核仓库tags中的rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga
nxp-imx/uboot-imx/releases/tag/rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga NXP u-boot仓库tags中的rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga
I.MX6ULL i.MX 6ULL Applications Processors for Industrial Products I.MX6ULL 芯片手册（datasheet，可以在线查看）
i.MX 6ULL Applications ProcessorReference Manual I.MX6ULL 参考手册（下载后才能查看，需要登录NXP官网）

一、构建根文件系统

1. 打开配置界面

buildroot 和 uboot、 Linux kernel 一样也支持图形化配置，输入如下命令即可打开图形化配置界： 

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make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig
make menuconfig # 好像也可以这样用，因为这里只是配置，后边编译的话会自动使用交叉编译工具链

然后就会打开图形配置界面，如下所示：

image-20230805193719082

2. 配置buildboot

2.1 配置 Target options

首先配置 Target options 选项，需要配置的项目和其对应的内容如下(“=”号后面是配置项要选择的内容 )： 

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Target options
    -> Target Architecture = ARM (little endian)
    -> Target Architecture Variant = cortex-A7
    -> Target ABI = EABIhf
    -> Floating point strategy = NEON/VFPv4
    -> ARM instruction set = ARM
    -> Target Binary Format = ELF

如下图所示：

image-20230805194006202

2.2 配置 Toolchain

此配置项用于配置交叉编译工具链，也就是交叉编译器，这里设置为我们自己所使用的交叉编译器即可。 buildroot 其实是可以自动下载交叉编译器的，但是都是从国外服务器下载的，鉴于国内的网络环境，强烈建议设置成自己所使用的交叉编译器。需要配置的项目和其对应的内容如下： 

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Toolchain
    -> Toolchain type = External toolchain
    -> Toolchain = Custom toolchain # 用户自己的交叉编译器
    -> Toolchain origin = Pre-installed toolchain # 预装的编译器
    -> Toolchain path =/home/hk/2software/gcc-linaro-4.9.4
    -> Toolchain prefix = $(ARCH)-linux-gnueabihf  # 前缀
    -> External toolchain gcc version = 4.9.x
    -> External toolchain kernel headers series = 4.1.x
    -> External toolchain C library = glibc/eglibc
    -> [*] Toolchain has SSP support? (NEW) # 选中
    -> [*] Toolchain has RPC support? (NEW) # 选中
    -> [*] Toolchain has C++ support?       # 选中
    -> [*] Enable      MMU support (NEW)    # 选中

Toolchain 下几个比较重要的选项需要说明一下，如下所示：

Toolchain：设置为 Custom toolchain，表示使用用户自己的交叉编译器。

Toolchain origin：设置为 Pre-installed toolchain，表示使用预装的交叉编译器。

Toolchain path：设置自己安装的交叉编译器绝对路径！ buildroot 要用到。

Toolchain prefix：设置交叉编译器前缀，要根据自己实际所使用的交叉编译器来设置，比如我们使用的是 arm-linux-gnueabihf-gcc，因此前缀就是$(ARCH)-linux-gnueabihf，其中 ARCH我们前面已经设置为了 arm。

2.3 配置 System configuration

此选项用于设置一些系统配置，比如开发板名字、欢迎语、用户名、密码等。需要配置的项目和其对应的内容如下： 

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System configuration
    -> System hostname = alpha_imx6ull # 平台名字，自行设置
    -> System banner = Welcome to alpha i.mx6ull # 欢迎语
    -> Init system = BusyBox                     # 使用 busybox
    -> /dev management = Dynamic using devtmpfs + mdev # 使用 mdev
    -> [*] Enable root login with password (NEW)       # 使能登录密码
    -> Root password = 123456                          # 登录密码为 123456

在 System configuration 选项中可以配置平台名字，登录密码等信息。

2.4 配置 Filesystem images

此选项配置我们最终制作的根文件系统为什么格式的，配置如下： 

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-> Filesystem images
    -> [*] ext2/3/4 root filesystem # 如果是 EMMC 或 SD 卡的话就用 ext3/ext4
    -> ext2/3/4 variant = ext4      # 选择 ext4 格式
    -> [*] ubi image containing an ubifs root filesystem # 如果使用 NAND 的话就用 ubifs

对于 I.MX6U 来说此选项不用配置，因为我们是通过 Mfgtool 工具将根文件系统烧写到开发板上的 EMMC/SD 卡中，烧写的时候需要自己对根文件系统进行打包。

2.5 禁止编译 Linux 内核和 uboot

buildroot 不仅仅能构建根文件系统，也可以编译 linux 内核和 uboot。当配置 buildroot，使能 linux 内核和 uboot 以后 buildroot 就会自动下载最新的 linux 内核和 uboot 源码并编译。但是我们一般都不会使用 buildroot 下载的 linux 内核和 uboot，因为 buildroot 下载的 linux 和 uboot官方源码，里面会缺少很多驱动文件，而且最新的 linux 内核和 uboot 会对编译器版本号有要求，可能导致编译失败。因此我们需要配置 buildroot，关闭 linux 内核和 uboot 的编译，只使用buildroot 来构建根文件系统， 首先是禁止 Linux 内核的编译， 配置如下： 

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-> Kernel
	-> [ ] Linux Kernel # 不要选择编译 Linux Kernel 选项！
-> Bootloaders
	-> [ ] U-Boot       # 不要选择编译 U-Boot 选项！

2.6 配置 Target packages

此选项用于配置要选择的第三方库或软件、比如 alsa-utils、 ffmpeg、 iperf 等工具，但是现在我们先不选择第三方库，防止编译不下去！先编译一下最基本的根文件系统，如果没有问题的话再重新配置选择第三方库和软件。否则一口吃太多会容易撑着的，编译出问题的时候都不知道怎么找问题。

3. 编译 buildroot

配置完成以后就可以编译 buildroot 了，编译完成以后 buildroot 就会生成编译出来的根文件系统压缩包，我们可以直接使用。输入如下命令开始编译： 

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sudo make # 注意，一定要加 sudo，而且不能通过-jx 来指定多核编译！！！

buildroot 编译的时候会先从网上下载所需的软件源码，有些软件源码可能下载不下来，这个时候就需要我们自行处理，这个后边再说。
buildroot 编译过程会很耗时，可能需要几个小时，这个时候耐心等待！buildroot 因为要从网上下载源码，因此可能存在有些源码无法下载或下载很慢的情况。

3.1 下载出错怎么办？

如下所示：

image-20230805203210662

比如说这个，就会下载失败，出现下载失败或者下载很慢怎么办？我们可以根据下载链接，自己科学上网一下，下载好放到buildroot源码目录的dl目录下，dl 文件夹专用用于存放下载下来的源码。 就比如上边的这个，我们可以点击这个链接：

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http://sources.buildroot.net/e2fsprogs/e2fsprogs-1.46.5.tar.xz

直接下载好压缩包，将它放到dl目录下：

image-20230805203558502

然后我们再重新执行make命令就可以了。

3.2 kernel headers报错

image-20230805204036526

我的解决办法就是修改配置：

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Toolchain
    -> External toolchain kernel headers series = 4.0.x

修改这里的External toolchain kernel headers series版本，改成了4.0.x。

3.3 根文件系统测试

编译结束后，会在buildroot源码目录的output目录中生成根文件系统：

image-20230805205005551

可以看出，编译出来了多种格式的 rootfs，比如 ext2、 ext4、 ubi 等。其中rootfs.tar 就是打包好的根文件系统，我们就使用 rootfs.tar 进行测试。在 nfs 目录下新建一个名为 buildrootfs 的文件夹 ，然后将rootfs.tar 拷贝到 buildrootfs 目录下并解压，命令如下： 

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mkdir -p ~/4nfs/buildroot
cp ~/5ALPHA/buildroot-2023.05.1/output/images/rootfs.tar ~/4nfs/buildroot
cd ~/4nfs/buildroot
tar xvf rootfs.tar
rm rootfs.tar
image-20230805212803623

然后修改uboot的bootargs参数：

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=> setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.10.101:/home/hk/4nfs/buildroot,proto=tcp rw ip=192.168.10.102:192.168.10.101:192.168.10.1:255.255.255.0::eth0:off init=/linuxrc'
=> saveenv

然后重启就可以啦，要是制作没问题的话，是可以挂载成功的。首先要进入到/lib/modules 目录，但是默认没有，因此需要我们自行创建此目录。 buildroot 构建的根文件系统启动以后会输出我们前面设置的欢迎语“Welcome to alphai.mx6ull”。然后需要输入用户名和密码，用户名是“root”，密码就是我们前面配置 buildroot 的时候设置的 “123456” 。输入用户名和密码以后就可以进入系统中：

image-20230805214354595

可以看出的 buildroot 构建的根文件系统运行基本没有问题，但是这个根文件系统是最简单的，我们并没有在 buildroot 里面配置任何第三方的库和软件，接下来我们就配置 buildroot，使能一些常见的第三方软件。

二、buildroot下的busybox

1. busybox 配置

buildroot 在构建根文件系统的时候也是要用到 busybox 的，既然用到了 busybox 那么就涉及到 busybox 的配置。 buildroot 会自动下载 busybox 压缩包， buildroot 下载的源码压缩包都存放在/dl 目录下，在 dl 目录下就有一个叫做“busybox”的文件夹，此目录下保存着 busybox 压缩包 ：

image-20230805214745416

可以看出， buildroot 下载的 busybox 版本为 1.36.1。要想编译 busybox，必须对图中的压缩包进行解压缩， buildroot 将所有解压缩后的软件保存在buildroot源码目录的 output/build 中，我们可以在找到 output/build/busybox-1.36.1 这个文件夹，此文件夹就是解压后的 busybox 源码，文件内容如下：

image-20230805214939900

如果想要修改 busybox 源码的话就直接在图中找到相应的文件，然后修改即可。我们现在是要配置 buildroot 下的 busybox，因此肯定要打开 busybox 的配置界面，在 buildroot下打开 busybox 的配置界面输入如下命令： 

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cd ~/5ALPHA/buildroot-2023.05.1/
sudo make busybox-menuconfig

然后就会打开busybox的配置界面:

image-20230805215244952

想要怎么配置直接参考前边的busybox构建根文件系统的笔记即可。

2. 中文支持

用buildroot编译出来的根文件系统也是不支持中文的，但是由于它其实使用的是busybox，所以我们可以直接根据前边的busybox构建根文件系统的笔记来修改busybox的源码，使其支持中文吗，这里就不再赘述了。

3. 编译busybox

配置好以后就可以重新编译 buildroot 下的 busybox，进入到 buildroot 源码目录下，输入如下命令查看当前 buildroot 所有配置了的目标软件包，也就是 packages： 

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sudo make show-targets
image-20230805215536535

图中列出了当前 buildroot 中所有使能了的 packages 包，其中就包括 busybox，如果我们想单独编译并安装 busybox 的话执行下面命令即可： 

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sudo make busybox

上述命令就会重新编译 busybox。编译完成以后重新编译 buildroot，主要是对其进行打包，输入如下命令： 

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sudo make

重新编译完成以后查看一下 output/images 目录下 rootfs.tar 的创建时间是否为刚刚编译的，如果不是的话就删除掉 rootfs.tar，然后重新执行“sudo make”重新编译一下即可。最后我们使用新的 rootfs.tar 启动 Linux 系统。

三、终端配置

buildroot构建的根文件系统中的命令提示符前边也是不会显示当前路径的，我们可以跟前边一样，修改一下PS1变量，我们打开buildroot构建出来的根文件系统的 etc/profilse文件，找到如下代码：

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if [ "$PS1" ]; then
        if [ "`id -u`" -eq 0 ]; then
                export PS1='# '
        else
                export PS1='$ '
        fi
fi

我们把它修改成如下的样子：

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PS1='[\u@\h]:\w$:'
export PS1
image-20230805220052480

然后我们再重启开发板就会看到命令提示符前边有显示路径啦：

image-20230805220336148