矿机板EBAZ4205-ZYNQ7010/(z7035) linux开发笔记2---编译u-boot、kernel（内核）、和文件系统（ramfs&rootfs）

前言：

大家好，今天小编我又要来水一波了（linux大神们请绕道，勿喷，在此谢过大神们的不喷之恩）。本人是linux小白，但是渐渐地对ZYNQ的linux产生了及其浓厚的兴趣，因为脑子不好使，经常记不住东西，所以希望通过博客的形式记录一下，以后忘记了方便回过头来看看。前面都是废话，可以不用看。。。（回到正题）今天我们要水的就是ZYNQ 的uboot生成、编译；内核的下载，生成，编译；文件系统的制作。

准备：

首先我们搞linux必备的除了工具就是源码，我的工具就是一台装有Ubuntu14.04的PC机，一块矿机板卡（号：EBAZ4205）/（我暂时先用的z7035），一张TF卡（容量最好大于4G，因为我用的文件系统比较大）（我暂时用z7035的QSPI和EMMC），一个读卡器，一个USB转TTL，电源12V，上位机软件puTTY，当然最重要的还有源码（本人用的不是petalinux，不是petalinux，不是petalinux，重要的事情说3遍。用的Xilinx官方github的原生态：

uboot：https://github.com/Xilinx/u-boot-xlnx/tree/xilinx-v2018.3

内核kernel：https://github.com/Xilinx/linux-xlnx

设备树库devicetree：https://github.com/Xilinx/device-tree-xlnx/tree/xilinx-v2019.2

（文件系统制作源码）busybox：https://busybox.net/

（或者使用git下载busybox源码）：git clone git://git.busybox.net/busybox

（由于最新的busybox不支持mkfs.ext4，所以需要下载文件系统制作工具的源码e2fsprogs）http://e2fsprogs.sourceforge.net/

开始：

1：下载，编译u-boot

（1）下载uboot源码（https://github.com/Xilinx/u-boot-xlnx/tree/xilinx-v2018.3）

        修改uboot源码目录下的设备树，主要修改网络这块，我的是Marvell的88E1512，PHY地址是0，所以我把设备树下面

        的PHY地址修改为0（因为我们要通过网络来加载内核kernel和文件系统ramdisk还有设备树）

        $：cd u-boot-2018.3/u-boot-xlnx/arch/arm/dts

        $：vim

       

        $：cd u-boot-2018.3/

        $：cd u-boot-xlnx/

        $：export ARCH=arm

        $：export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-

        $：make zynq_zc7100_defconfig

        $：make menuconfig

        直接选择退出，暂时可以什么不用修改

        $：make

        uboot源码会编译出一个u-boot.elf文件，拷贝出来，结合vitis IDE，创建出BOOT.bin/BOOT.mcs文件即可。

        使用vitis IDE直接将BOOT.mcs文件下载到QSPI FLASH中即可。

        $：

        $：

        $：

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        $：

        $：

        $：

 

2：下载，编译内核kernel

 

3：下载busybox，制作文件系统(https://busybox.net/)

(1)：在工作目录下创建rootfs文件夹

        $：mkdir rootfs

        $：tar -zxvf busybox-1.31.1.tar.bz2

(2)：配置编译busybox

        $：cd busybox-1.31.1

        $：make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-xilinx-linux-gnueabi- defconfig

        $：make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-xilinx-linux-gnueabi- menuconfig

        弹出menuconfig图形界面后的配置如下：

        Settings --> [ ]Don't use /usr  （不选中）

        Settings --> What kind of applet links to install (as soft-links) --> (/home/XXXX/XXXX/rootfs) Destination path for 'make install'（填写busybox生成文件的安装路径）

        选中对flash可以操作的工具

        Miscellaneous Utilities --> [*] fbsplash (26 kb) \
                                                  [*] flash_eraseall (5.9 kb)  \                                          
                                                  [ ] flash_lock (2.1 kb) \
                                                  [ ] flash_unlock (1.3 kb)  \   
                                                  [*] flashcp (5.3 kb) 

       Linux System Utilities --> [ ] nsenter (6.5 kb)（不选中）

       Coreutils --> [ ] sync (3.8 kb)（不选中）

       到此，busybox配置完成，选中“Exit”退出，会提示是否保存，选择“Yes”。

(3)：安装busybox工具（上面我们配置了busybox的安装目录：/home/XXXX/XXXX/rootfs），busybox会自动安装到rootfs文件夹

       $：make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-xilinx-linux-gnueabi- install

      

       进入rootfs目录

       $：cd rootfs

       创建文件系统目录

       $：mkdir dev etc  etc/init.d mnt opt proc root sys tmp var var/log var/www lib

      

       (很重要)将交叉编译工具链的库文件拷贝到rootfs目录下

       我的交叉编译工具链安装路径：/opt/Xilinx/SDK/2017.4/gnu/aarch32/lin/gcc-arm-linux-gnueabi/bin

       $：cp /opt/Xilinx/SDK/2017.4/gnu/aarch32/lin/gcc-arm-linux-gnueabi/arm-linux-gnueabihf/libc/lib/* lib/ -r

       $：cp /opt/Xilinx/SDK/2017.4/gnu/aarch32/lin/gcc-arm-linux-gnueabi/arm-linux-gnueabihf/libc/sbin/* sbin/ -r

       $：cp /opt/Xilinx/SDK/2017.4/gnu/aarch32/lin/gcc-arm-linux-gnueabi/arm-linux-gnueabihf/libc/usr/bin/* usr/bin/ -r

       编译文件系统文件

       $：gedit etc/fstab

LABEL=/    /           tmpfs   defaults        0 0
none       /dev/pts    devpts  gid=5,mode=620  0 0
none       /proc       proc    defaults        0 0
none       /sys        sysfs   defaults        0 0
none       /tmp        tmpfs   defaults        0 0

        $：gedit etc/inittab

::sysinit:/etc/init.d/rcS
#/bin/ash
#
# Start an askfirst shell on the serial ports
ttyPS0::respawn:-/bin/ash
#What to do when restarting the init process
::restart:/sbin/init
# What to do before rebooting
::shutdown:/bin/umount -a –r

        $：gedit etc/init.d/rcS

#!/bin/sh
echo "Starting rcS..."
echo "++ Mounting filesystem"
mount -t proc none /proc
mount -t sysfs none /sys
mount -t tmpfs none /tmp
echo "++ Setting up mdev"
echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
mdev -s
mkdir -p /dev/pts
mkdir -p /dev/i2c
mount -t devpts devpts /dev/pts
echo "++ Starting telnet daemon"
telnetd -l /bin/sh
echo "++ Starting http daemon"
httpd -h /var/www
echo "++ Starting ftp daemon"
tcpsvd 0:21 ftpd ftpd -w /&
/sbin/ifconfig lo 127.0.0.1
/sbin/ifconfig eth0 192.168.31.230 netmask 255.255.255.0 up
/bin/hostname –F /etc/hostname
echo "rcS Complete"

        $：chmod 755 etc/init.d/rcS

        $：sudo chown root:root etc/init.d/rcS

        $：gedit hostname

GTM

        $：gedit profile

HOSTNAM='/bin/hostname'
PS1='[\u@\h \w]\#'
export PS1 HOSTNAME

到此，我们的根文件系统基本配置完毕。

4：下载e2fsprogs，手动添加mkfs.ext4文件系统制作工具(http://e2fsprogs.sourceforge.net/)

(1)：解压e2fsprogs源码

        $：tar -xvf e2fsprogs-1.45.5.tar

(2)：进入e2fsprogs目录，创建install文件夹

        $：mkdir install

(3)：（很重要）进行configure配置

        $：./configure --host=arm-linux --prefix=$PWD/install CC=/opt/Xilinx/SDK/2017.4/gnu/aarch32/lin/gcc-arm-linux-gnueabi/bin/arm-linux-gnueabihf-gcc

        $：make

        $：sudo make install

(4)：进入install目录下面会产生如下文件

        这时候我们只需要bin文件夹里面的所有文件和sbin文件夹里面的mkfs.ext4文件即可，具体操作如下：

        将install/bin目录下的所有文件复制到rootfs/bin目录下面

        将install/sbin目录下的mkfs.ext4文件复制到rootfs/sbin目录下面

        将install/lib目录下的所有文件复制到rootfs/lib目录下面

OK，到此我们的文件系统已经支持mkfs.ext4文件系统制作工具了。

5：制作ramfs.gz或者叫ramdisk.gz

(1)：首先看一下我们的rootfs文件夹占用的内存大概是118MB，所以我们要在DDR中给我们的文件系统开辟至少118MB的内存空

        间，这里我直接分配256MB的空间出来，因为我的DDR是1GB的。

特别说明：

       《

        如果DDR空间内存不够的话，还有一个解决办法，那就

        是在配置busybox的时候在menuconfig界面，选择如下配置：

        Settings --> [*]Build static binary (no shared libs)

        这样就可以极大地减小了文件系统的体积，减少了文件占用的空间内存。

        然后再重新开始第3步的操作即可。（别嫌麻烦，谁让咱们都是小白呢）

        》

        进入内核kernel源码目录：

        $：make menuconfig

        内核默认的文件系统大小是16384KB == 16MB大小，这里我改成了262144KB == 256MB

        Linux/arm 4.19.0 Kernel Configuration --> Device Drivers --> Block devices --> (262144) Default RAM disk size (kbytes)

        $：make uImage LOADADDR=0x8000

(2)：退回到rootfs的上级目录

(3)：开始制作ramdisk.gz

        $：dd if=/dev/zero of=ramdisk256M.image bs=1024 count=262144

        $：mke2fs -F ramdisk256M.image -L "ramdisk" -b 1024 -m 0

        $：tune2fs ramdisk256M.image -i 0

        $：chmod 777 ramdisk256M.image

        $：mkdir ramdisk

        $：sudo mount -o loop ramdisk256M.image ramdisk/

        $： sudo cp -R  ./rootfs/*  ramdisk

        $：sudo umount ramdisk/

        $：gzip -9 ramdisk256M.image

        $：mkimage -n 'uboot ext2 ramdisk' -A arm -O linux -T ramDisk -C gzip -d ramdisk256M.image.gz uramdisk.image.gz

6：在DDR中验证内核kernel和文件系统ramfs

(1)：通过vitis IDE将uboot.bin烧录到板卡的QSPI FLASH中，修改uboot源码目录下的configs/zynq_zc7100_defconfig

        屏蔽掉图中的 # CONFIG_ENV_IS_IN_SPI_FLASH=y （禁止从QSPI FLASH中读取环境变量文件，否则会因为找不到

        Env.txt而死机）

       
 

(4)：DDR访问存储空间0x100000 ~ 0x3FF00000

        通过tftp将内核kernel，文件系统ramdisk.gz，设备树文件烧录到指定地址

        设备树：    devicetree.dtb ==== 0x800000

        内核：        kernel               ==== 0x810000

        文件系统： ramdisk.gz       ==== 0xE10000

        设置板卡IP和服务器IP

        $：set ipaddr 192.168.xxx.xxx

        $：set serverip 192.168.xxx.xxx

        $：tftpboot 800000 devicetree.dtb

        $：tftpboot 810000 uImage

        $：tftpboot e10000 ramdisk.gz

        启动uboot加载内核和ramdisk

        $：bootm 810000 e10000 800000

        到此我们的系统就完成了在DDR中的启动（注意，断电或重启后内核kernel和文件系统会被刷掉）。

7：制作EMMC分区，分别用于存放(fat32)内核kernel和(ext4)rootfs

         系统起来以后，我们就要开始给EMMC分区了。

         $：cd /dev

         $：ls

         使用fdisk查看emmc的当前分区信息

         $：fdisk mmcblk0

         查看帮助信息

         $：m

        查看分区信息，可以看到当前EMMC设备的存储信息和分区信息（当前并没有分区，所以没有显示分区信息）

        $：p

        （1）创建内核kernel和设备树的分区（分区1）

        ①创建分区

        $：n

       ②选择分区类型 p：主分区   e：扩展分区

       $：p

       ③设置分区号（范围1-4，习惯性的从1开始）

       $：1

       ④设置起始扇区（默认即可，直接回车）

       提示设置Last sector or +size{,K,M.G, T} (16-15269887,default 15269887)：

       然后我们直接输入：+64M

       意思就是给刚刚创建的分区1分配64MB的内存空间。

       ⑤写入，保存创建的分区信息并且退出fdisk工具

       $：w

       ⑥查看分区信息

       $：fdisk mmcblk0

       $：p

        由此可以看到分区表里面已经有了刚刚创建的分区1了，这个分区将来用来存放我们的内核kernel镜像和设备树镜像文件。

        下面就开始制作我们的文件系统分区，方法和上面创建分区1的步骤是一模一样的。

      （2）创建文件系统分区（分区2）

       ①创建分区

       $：n

       ②选择分区类型 p：主分区   e：扩展分区

       $：p

       ③设置分区号（范围1-4，习惯性的从1开始）

       $：2

       ④设置起始扇区（默认即可，直接回车）

       提示设置Last sector or +size{,K,M.G, T} (131088-15269887,default 15269887)：

       然后我们直接直接回车（什么也不需要输入）

       意思就是给刚刚创建的分区2分配剩余的所有内存空间。

       ⑤写入，保存创建的分区信息并且退出fdisk工具

       $：w

       ⑥查看分区信息

       $：fdisk mmcblk0

       $：p

       由此可以看到分区表里面已经有了刚刚创建的分区2了，这个分区将来用来存放我们的文件系统rootfs。

       ⑦退出fdisk工具

       $：q

       到此我们的EMMC分区操作完成。

       （3）配置EMMC分区的文件系统类型

       分区1：格式化成 fat32 文件系统类型

       分区2：格式化成 ext4 文件系统类型

       ①使用fdisk工具格式化分区1的文件系统类型（fat32）

       $：fdisk mmcblk0

       查看帮助信息

       $：m

        列出已知的分区类型

        $：l

        改变一个分区的系统类型

        $：t

        选择分区1

        $：1

        选择文件系统类型（b Win95 FAT32）

        $：b

       写入，保存创建的分区信息并且退出fdisk工具

       $：w

       使用mkfs.vfat工具格式化分区1（mmcblk0p1）

       $：mkfs.vfat mmcblkop1

       ②使用fdisk工具格式化分区2的文件系统类型（ext4）

       $：fdisk mmcblk0

       查看帮助信息

       $：m

        列出已知的分区类型

        $：l

        改变一个分区的系统类型

        $：t

        选择分区2

        $：2

        选择文件系统类型（Linux）

        $：83

       写入，保存创建的分区信息并且退出fdisk工具

       $：w

       使用mkfs.ext4工具格式化分区2（mmcblk0p2）

       $：mkfs.ext4 mmcblkop2

       因为我的之前操作过，所以分区2已经是ext4文件系统类型了，这里我又重新格式化了一下，所以红方框里面的内容不需要关

       心。

       OK,至此我们的分区算是彻底完成了。

       然后就将我们之前编译好的内核kernel镜像，设备树和文件系统压缩包上传到我们的分区1和分区2。

       开始！！！！！！！！！

       ①新建boot和rootfs两个文件夹，用于挂载分区1和分区2

       $：mkdir /mnt/boot /mnt/rootfs

       $：mount /dev/mmcblk0p1 /mnt/boot

       $：mount /dev/mmcblk0p2 /mnt/rootfs

       $：cd /mnt/boot/

       $：tftp -l uImage -g 192.168.xxx.xxx

       $：tftp -l devicetree.dtb -g 192.168.xxx.xxx

       $：cd /mnt/rootfs/

       $：tftp -l linaro-precise-developer-20120723-267.tar.gz -g 192.168.1.100

       $：tar -zxvf linaro-precise-developer-20120723-267.tar.gz

       $：rm linaro-precise-developer-20120723-267.tar.gz

       $：cp -rf binary/boot/filesystem.dir/* ./

       $：rm -rf binary/

       $：umount /mnt/boot

       $：umount /mnt/rootfs

       $：reboot

       重启系统后发现，系统可以起来了，就说明我们的操作成功了！！！