100ASK-IMX6ULL开发板使用busybox构建根文件系统

1. 为什么使用busybox?

现在可以用于构建根文件系统的软件有很多，比如buildroot，yocto，而且这些软件构建的根文件系统软件更全，为什么要使用busybox呢，因为比较简单，对于我这种初学者来说，从简单开始学习才是最好的，可以了解原理，原理清楚了，再使用其他软件来构建就简单多了。

2. 编译busybox构建根文件系统

2.1 构建环境：

1. gcc: 100ask_imx6ull-sdk\ToolChain\gcc-linaro-6.2.1-2016.11-x86_64_arm-linux- gnueabihf
2. linux: linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga.tar.bz2
3. 主机系统: ubuntu18.04
   gcc可以在百问网提供的bsp包找到，busybox使用的版本是nxp官方的busybox-1.29.0.tar.bz2， 点击下载busybox-1.29.0.tar.bz2。

2.2 配置编译busybox

1. 解压busybox-1.29.0.tar.bz2:

tar -vxjf busybox-1.29.0.tar.bz2

2. 修改Makefile，添加编译器，打开busybox的根目录中的Makefile，将164行修改为：

CROSS_COMPILE ?= /home/book/share/100ask_imx6ull-sdk/ToolChain/gcc-linaro-6.2.1-2016.11-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin/arm-linux-gnueabihf-

将路径修改为自己的交叉编译工具的绝对路径，将190行修改为：

ARCH ?= arm

3. 配置busybox，busybox有三种配置选项：

• defconfig，默认配置
• allyesconfig，全选配置，使能busybox中的所有功能
• allnoconfig，最小配置
  使用默认配置，执行：

make defconfig

然后打开图形配置界面，执行：

make menuconfig

分别配置下面的路径：

Location:
  -> Settings
	-> Build static binary (no shared libs) //取消选中，动态编译，不然编译出来的根文件系统很大
Location:
  -> Settings
	-> vi-style line editing commands  //选中
Location:
  -> Linux Module Utilities
	-> Simplified modutils   //取消选中
Location:
  -> Linux System Utilities
	-> mdev (16 kb) //确保下面的全部选中，默认都是选中的

4. 配置完busybox就可以编译了，执行:

make install CONFIG_PREFIX=/home/book/nfs_rootfs/blogrootfs

CONFIG_PREFIX指定输出路径，指向nfs服务器的路径即可。编译完成后可以查看rootfs路径下的文件：

5. 向根文件系统添加lib库
   在rootfs下创建lib文件夹，在usr下创建lib文件夹。

• 进入交叉编译器存放的目录，将arm-linuxgnueabihf/libc/lib下的*so*和*.a拷贝到rootfs/lib下：

 cp *so* *.a ~/nfs_rootfs/blogrootfs/lib/ -d

后面的“-d”表示拷贝符号链接。在rootfs中lib执行ls ld-linux-armhf.so.3 -l，可以看到ld-linux-armhf.so.3是一个软链接，所以需要重新复制一下。先删除rootfs/lib下的ld-linux-armhf.so.3，然后进入arm-linuxgnueabihf/libc/lib执行：

cp ld-linux-armhf.so.3 ~/nfs_rootfs/blogrootfs/lib/

再次查看rootfs/lib下的ld-linux-armhf.so.3，已经不是软链接了。

• 进入交叉编译器存放的目录，将arm-linuxgnueabihf/lib下的*so*和*.a拷贝到rootfs/lib下：

 cp *so* *.a ~/nfs_rootfs/blogrootfs/lib/ -d

• 进入交叉编译器存放的目录，将arm-linuxgnueabihf/libc/usr/lib下的*so*和*.a拷贝到rootfs/usr/lib下：

 cp *so* *.a ~/nfs_rootfs/blogrootfs/usr/lib/ -d

可能会有警告，不用管。

6. 创建其它文件夹
   在rootfs根目录下创建文件夹：dev、 proc、 mnt、 sys、 tmp、root，创建完后如下图示：
   
7. 测试根文件系统
   测试根文件系统一般都使用NFS，在内核启动时指定使用的nfs服务器以及路径，在uboot启动后，设置bootargs为：

setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs rootwait rw nfsroot=192.168.101.5:/home/book/nfs_rootfs/rootfs ip=192.168.101.6:192.168.101.5:192.168.101.1:255.255.255.0::eth0:off'
/* root=/dev/nfs nfsroot=[:][,] ip=::::::::*/

设置好后保存环境变量，然后使用tftp加载内核和设备树并启动：

tftp 80800000 zImage
tftp 83000000 imx6ull-100ask-emmc.dtb
bootz 80800000 - 83000000

启动完成后如下图：

可以执行基本的命令了，但是提示没有/etc/init.d/rcS文件，所以需要完善一下文件系统。

3. 完善根文件系统

3.1 创建/etc/init.d/rcS文件

linux启动后需要运行一些服务，而 /etc/init.d/rcS文件就是规定启动哪些服务，创建该文件并添加如下内容：

#!/bin/sh

PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin:$PATH
LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/lib:/usr/lib
export PATH LD_LIBRARY_PATH

mount -a
mkdir /dev/pts
mount -t devpts devpts /dev/pts

echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug #通过这两行，linux内核就可以在/dev目录下自动创建设备节点
mdev -s

将rcS添加可执行权限chmod 777 rcS。

3.2 创建/etc/fstab文件

fstab 在 Linux 开机以后自动配置哪些需要自动挂载的分区，创建该文件并添加如下内容：

#     
proc           /proc         proc    defaults   0      0
tmpfs          /tmp          tmpfs   defaults   0      0
sysfs          /sys          sysfs   defaults   0      0

3.3 创建/etc/inittab文件

init 程序会读取/etc/inittab这个文件， inittab 由若干条指令组成，创建该文件并添加如下内容：

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

3.4 创建/etc/resolv.conf文件

/etc/resolv.conf文件用于配置域名服务器，没有域名服务器就不能将网址转换成ip地址，创建该文件并添加如下内容：

nameserver 114.114.114.114
nameserver 192.168.101.1

创建完以上三个文件后，重启linux，发现没有错误提示了。ping一下百度也可以ping通，网络也可以使用了，此时可以通过交叉编译器来编译可以在100ASK开发板上运行的linux程序了。

4. 添加自己的开机log

其实并没有修改内核在启动的时候显示的小企鹅，只是在linux启动完后，运行一个app，这个app可以显示bmp图片，设置该app开机自动运行即可(在rcS中添加两行代码就可以了)。
bmp图片的格式网上有详解，编写代码displaybmp.c：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define SCREEN_HEIGHT 600
#define SCREEN_WIDTH 1024

#pragma pack(1) // 让编译器做1字节对齐

struct bmp_file     //BMP文件头结构
{
	char type[2];       		//位图文件的类型，必须为BM，我这里类型不对，所以显示有误。
	unsigned int size;  		//位图文件的大小，以字节为单位
	short rd1;          		// 位图文件保留字，必须为0
	short rd2;          		// 位图文件保留字，必须为0
	unsigned int offset;    	// 位图数据的起始位置，以相对于位图
};

struct bmp_info   //图像信息区
{
	unsigned int bsize;      		//本结构体所占用字节数,即40个字节
	int width;               		// 位图的宽度，以像素为单位，像素数量是4字节对齐的
	int height;              		// 位图的高度，以像素为单位，如果该位为正，说明图像是倒向的，为负则说明是正向，大多数都是正向，但是QQ截图保存的BMP好像都是正向的
	unsigned short planes;     		// 目标设备的级别，必须为1
	unsigned short count;      		// 每个像素所需的位数，必须是1(双色）// 4(16色)，8(256色)或24(真彩色)之一
	unsigned int compression;    	// 位图压缩类型，必须是 0(不压缩),// 1(BI_RLE8压缩类型)或2(BI_RLE4压缩类型)之一
	unsigned int sizeimage;      	// 位图的大小，以字节为单位
	unsigned int xmeter;     	 	// 位图水平分辨率，每米像素数
	unsigned int ymeter;         	// 位图垂直分辨率，每米像素数
	unsigned int cused;          	// 位图实际使用的颜色表中的颜色数
	unsigned int cimportant;     	// 位图显示过程中重要的颜色数

};

struct bmp_head {
	struct bmp_file file;
	struct bmp_info info;
};

#pragma pack() // 取消1字节对齐，恢复为默认对齐

struct bmp_head bmphead;
unsigned char *bmpBuff = NULL;
unsigned int *fbBuff = NULL;

int bmp_width = 0;
int bmp_height = 0;
int actual_width = 0, actual_height = 0; /* 实际显在屏幕上的大小，如果BMP图片比屏幕大，那么就只显示屏幕分辨率的大小*/
int flag = 0; /* 指示图像是否是倒向的，倒向为0，正向为1 */
int pix_count = 0; /* 指示每个像素占用的大小,字节为单位 */

void draw_screenbuf_point(int x, int y, unsigned int color) //在LCD buf上x, y处画一个点
{
	if(flag)
		fbBuff[y * SCREEN_WIDTH + x] = color;
	else
		fbBuff[(SCREEN_HEIGHT - 1 - y) * SCREEN_WIDTH + x] = color;
}

unsigned int read_bmp_point(int x, int y) //从bmp文件中取出x,y坐标处的点
{
	unsigned int color = 0;
	unsigned char R,G,B;
	if(pix_count == 24) {  /* bmp图片count不一样，数据区的格式就不一样 */
		B = bmpBuff[(x + y*bmp_width)*3];
		G = bmpBuff[(x + y*bmp_width)*3+1];
		R = bmpBuff[(x + y*bmp_width)*3+2];  /* (x + y*bmp_width)*4+3存放alpha值，不使用 */
		color = B | G<<8 | R<<16 | 0x80<<24; /* 0x80为透明度 */
		return color;
	}
	else if(pix_count == 32) {
		B = bmpBuff[(x + y*bmp_width)*4];
		G = bmpBuff[(x + y*bmp_width)*4+1];
		R = bmpBuff[(x + y*bmp_width)*4+2];  /* (x + y*bmp_width)*4+3存放alpha值，不使用 */
		color = B | G<<8 | R<<16 | 0x80<<24; /* 0x80为透明度 */
		return color;
	}
	else 
		return 0x800000ff;
}

int main(int argc,char *argv[]) 
{
	
	if(2 != argc) {
		printf("Usage:%s xxx.bmp\n",argv[0]);
		return -1;
	}
 
	int bmpfd = open(argv[1],O_RDWR);
	if(-1 == bmpfd) {
		perror("open faild\n");
		return -1;
	}

	int fbdev = open("/dev/fb0",O_RDWR);
	if(-1 == fbdev) {
		perror("open failed\n");
		return -1;
	}

	if (-1 == read(bmpfd, &bmphead, sizeof(bmphead))) {
		perror("read failed\n");
		return -1;
	}

	pix_count = bmphead.info.count;
	if((pix_count != 24) && (pix_count != 32) ) {
		printf("This format is not supported! pix_count:pix_count:%d\n", pix_count);
		return 0;
	}

	bmp_width = bmphead.info.width;

	if(bmphead.info.height < 0) {
		bmp_height = 0-bmphead.info.height; //换成正数
		flag = 1;
	}
	else {
		bmp_height = bmphead.info.height;
		flag = 0;
	}

	actual_width = bmp_width;
	actual_height = bmp_height; 
	if(bmp_width > SCREEN_WIDTH) {
		actual_width = SCREEN_WIDTH;
	}
	if(bmp_height > SCREEN_HEIGHT) {
		actual_height = SCREEN_HEIGHT;
	}

	// printf("%s:%dx%d, flag:%d\n", argv[1], bmp_width, bmp_height, flag);
	// printf("screen size:%dx%d\n", SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT);
	// printf("display size:%dx%d\n", actual_width, actual_height);

	bmpBuff = (unsigned char *)malloc(bmphead.file.size - sizeof(struct bmp_head));
	if(NULL == bmpBuff) {
		perror("malloc failed\n");
		return -1;
	}

	fbBuff = (unsigned int *)malloc(SCREEN_WIDTH*SCREEN_HEIGHT*sizeof(int));
	if(NULL == fbBuff) {
		perror("malloc failed\n");
		return -1;
	}

	if (-1 == read(bmpfd, bmpBuff, bmphead.file.size - sizeof(struct bmp_head))) {
		perror("read failed\n");
		return -1;
	}

	int x = 0,y = 0;
	unsigned int color;
	for(y=0; y < actual_height; y++) {
		for(x=0; x < actual_width; x++) {
			color = read_bmp_point(x, y);
			draw_screenbuf_point(x, y, color);
		}
	}

	write(fbdev, fbBuff, SCREEN_WIDTH*SCREEN_HEIGHT*4); /* 写入frambuffer */

	free(fbBuff);
	free(bmpBuff);

	close(fbdev);
	close(bmpfd);
	return 0;
}

该程序的原理就是根据bmp的格式读取RGB数据，然后写入linux的framebuffer就可以显示了，只支持位图数据为32位或者24位的bmp图像显示。
编译测试：

arm-linux-gnueabihf-gcc disbmp.c -o displaybmp
sudo cp displaybmp ~/nfs_rootfs/blogrootfs/

使用QQ或者起他工具截图并保存为bmp格式，然后将bmp图片放入roots目录下，执行：

displaybmp xxx.bmp

一切正常的话LCD上应该就显示截图了。然后在/etc/init.d/rcS末尾添加：

./displaybmp xxx.bmp &

重启后就会自动显示了。