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【LINUX】i.MX6学习笔记(2) Linux开发基础知识储备（开发环境 + 编译方式 + 调试环境）

文章目录

0. 引言
1. 开发环境配置

1.1 硬件环境

1.1.1 开发板
1.1.2 网络环境

1.2 软件环境

1.2.1 交叉工具链

1.2.1.1 工具链选择
1.2.1.2 工具链安装

1.2.2 TFTP服务器

1.2.2.1 windows
1.2.2.2 Linux

1.2.3 NFS

1.3 资料选择

2. 编译

2.1 编译uboot

2.1.1 编译指令
2.1.2 Uboot环境变量

2.2 编译内核

2.2.1 编译指令
2.2.2 zImage & uImage 区别
2.2.3 bootm和bootz区别

2.3 根文件系统
2.3.1 编译
2.3.2 格式
2.4 memory分配

3. 开发方式

3.1 调试环境

3.1.1 本地Uboot启动 + TFTP zImage + TFTP dtb + nfs rootfs
3.1.2 本地Uboot启动 + nfs zImage + nfs dtb + nfs rootfs

参考链接

0. 引言

因为之前linux的经验基本都在应用层，内核和驱动这块涉及的不是很多，直接做实验感觉还是有很多不很清楚和没有准备好的地方，在这里做一个总结，更像一个流水账的备忘，也可以帮助同样入门经历的朋友，做一些借鉴吧。
也可能会存在一些错误，对于我来说，也是边收集边验证边总结，请大家不吝指教，后面也会持续更新。
这部分我可能会尽量写的比较细碎，请大神们无视。

1. 开发环境配置

1.1 硬件环境

1.1.1 开发板

开发板用的正点原子 ALTHA 阿尔法开发板，配置应该是原子主推的一个配置

主控： I.MX6ULL (MCIMX6Y2CVM05AB/MX6Y2CVM05AB)
EMMC 8G
DDR3 512M
屏幕【480*272分辨率：RGB接口】正点原子4.3寸RGB电容触摸液晶屏

1.1.2 网络环境

家里有一个不怎么用的笔记本，被我改成了Linux服务器，做了SSH(SFTP)的端口映射到外网，用来做自己的编译服务器（这部分实现可以参见我的免费内网穿透方案）

Ubuntu 服务器在内网的IP是192.168.0.110(有线网卡) 和 192.168.0.111(无线网卡)
nfs目录是/home/tao/smb/nfs
tftp目录是/home/tao/smb/tftp
windows 开发笔记本是192.168.0.100、192.168.0.101、192.168.0.102
阿尔法开发板被我分在 192.168.0.200 (eth0网卡，开发板ENET2接口)

1.2 软件环境

1.2.1 交叉工具链

1.2.1.1 工具链选择

主要是配置交叉工具链。
这里刚开始遇到一个疑惑，正点原子书《Linux驱动开发指南 v1.0》第四章里是让用 gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf。在《用户快速体验v1.0》，又让用的是arm-poky-linux-gnueabi-。
其实两个编译器，用哪个都可以，但是推荐看什么文档就先用什么编译器。
这个带了poky字眼的编译器，是yocto 编译产生的arm-poky-linux-gnueabi-gcc，可以说是freescale的IMX6平台用的交叉编译

arm-none-linux-gnueabi-gcc：是 Codesourcery 公司（目前已经被Mentor收购）基于GCC推出的的ARM交叉编译工具。可用于交叉编译ARM（32位）系统中所有环节的代码，包括裸机程序、u-boot、Linux kernel、filesystem和App应用程序。
arm-linux-gnueabihf-gcc：是由 Linaro 公司基于GCC推出的的ARM交叉编译工具。可用于交叉编译ARM（32位）系统中所有环节的代码，包括裸机程序、u-boot、Linux kernel、filesystem和App应用程序。
aarch64-linux-gnu-gcc：是由 Linaro 公司基于GCC推出的的ARM交叉编译工具。可用于交叉编译ARMv8 64位目标中的裸机程序、u-boot、Linux kernel、filesystem和App应用程序。
arm-none-elf-gcc：是 Codesourcery 公司（目前已经被Mentor收购）基于GCC推出的的ARM交叉编译工具。可用于交叉编译ARM MCU（32位）芯片，如ARM7、ARM9、Cortex-M/R芯片程序。
arm-none-eabi-gcc：是 GNU 推出的的ARM交叉编译工具。可用于交叉编译ARM MCU（32位）芯片，如ARM7、ARM9、Cortex-M/R芯片程序。

不同工具链具体对比可以参见结尾的参考链接，不过没有找到poky的说明，倒是觉得
Linaro 的 arm-linux-gnueabihf-gcc 和 aarch64-linux-gnu-gcc基本够用了。
这里我们就用 arm-linux-gnueabihf-gcc。

1.2.1.2 工具链安装

这个比较简单，网上教程很多，把下载到的工具链放到一个路径下，添加到环境变量里能找到即可，就像windows下的添加：

linux也是一样，不过不是图形化的。
要把交叉工具链的bin路径加到系统中。

简单说一下，几个文件的区别:

etc下的是公共的配置

/etc/bashrc:为每一个运行bash shell的用户执行此文件.当bash shell被打开时,该文件被读取。有些linux版本中的/etc目录下已经没有了bashrc文件。
/etc/profile：此文件为系统的每个用户设置环境信息,当第一个用户登录时,该文件被执行.

~下的是个人配置

~/. profile每个用户都可使用该文件输入专用于自己使用的shell信息,当用户登录时,该文件仅仅执行一次!默认情况下,它设置一些环境变量,然后执行用户的.bashrc文件.
~/.bashrc:该文件包含专用于某个用户的bash shell的bash信息,当该用户登录时以及每次打开新的shell时,该文件被读取.

profile 和 bashrc的区别

当shell是交互式登录shell时，读取.bash_profile文件，如在系统启动、远程登录或使用su -切换用户时；
当shell是交互式登录和非登录shell时都会读取.bashrc文件，如：在图形界面中打开新终端或使用su切换用户时，均属于非登录shell的情况。
即 . bashrc是在系统启动后就会自动运行。 . profile是在用户登录后才会运行

就我个人，我是直接写在 /etc/profile 下的。

1.2.2 TFTP服务器

有时候要从PC向开发板传输文件，这时候，TFTP用的就比较多。在PC上架一个TFTP的服务器，开发板就可以通过TFTP命令来获取文件。

命令：

//Uboot中，下载zImage到内存0x80800000处（已经配置过severip这个环境变量）
tftp 80800000 zImage

//linux中，下载zImage文件到当前目录
tftp 192.168.0.111 -g -r zImage

1.2.2.1 windows

windows自带了tftp的客户端，服务器可以使用tftpd32软件来实现。

1.2.2.2 Linux

在linux中搭建tftp服务器的步骤网上介绍的很多，就是通过tftp-hpa、tftpd-hpa 和 xinetd来实现。
具体可以参考结尾的参考链接。

安装方法：
安装xinetd 和 tftp软件。

sudo apt-get install xinetd
sudo apt-get install tftp-hpa tftpd-hpa

配置各自的配置文件，配置内容参见参考链接。

sudo vi /etc/xinetd.conf
vi /etc/default/tftpd-hpa

验证方法：
在Ubuntu服务器输入 netstat -a | grep tftp，出现upd 0 0 *：tftp ：，则说明TFTP正常服务。
在板端测试一下TFTP传输功能。

1.2.3 NFS

NFS也是一种网络传输文件的常用方法，同时也可以作为根文件系统的挂载方式。
安装方法在结尾的参考链接。

//Uboot 传输文件
nfs [loadAddress] [[hostIPaddr:]bootfilename]
nfs 80800000 192.168.0.110:/home/tao/smb/nfs/zImage

//挂载根文件系统
root=/dev/nfs nfsroot=[<server-ip>:]<root-dir>[,<nfs-options>] ip=<client-ip>:<server-ip>:<gwip>:<netmask>:<hostname>:<device>:<autoconf>:<dns0-ip>:<dns1-ip>

setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.0.110:/home/tao/smb/tftp/rootfs ip=192.168.0.200:192.168.0.110:192.168.0.1:255.255.255.0::eth0:off'

1.3 资料选择

目前使用的是原子的阿尔法开发板，配置资料用的是原子的资料包。

uBoot & Linux 源码用的是：
驱动学习：单片夹 arm imx6 正点原子\开发板光盘A-基础资料V1.2\1、例程源码\11、开发板教程对应的uboot和linux源码.zip
(3/4/11 三个文件夹很绕，就像教程里介绍了不同的交叉工具链一样。)

2. 编译

2.1 编译uboot

2.1.1 编译指令

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- mx6ull_14x14_ddr512_emmc_defconfig
make V=1 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j12

三句话的意思就是：

清理
设置配置文件 mx6ull_14x14_ddr512_emmc_defconfig（这个配置文件在 uboot-imxrel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek /configs）
开始编译（12线程）
其中 v=1 ，就是显示比较全的信息，类似

如果是v=2，就是类似CC xxxx 这样的打印。

编译结束之后，uboot会在当前目录生成。

编译出来的一个uboot.imx 是我们烧录进去的镜像。
一般都是uboot.bin ， imx文件是NXP在IMX6系统中为bin文件加了头。

2.1.2 Uboot环境变量

Uboot中最重要的环境变量就是bootcmd 和 bootargs。可以说，其他所有的变量都是为这两个变量服务

bootcmd 是 uboot会自动运行的命令，主要的流程写在这里
bootargs 是 uBoot 传递给内核的命令，挂载之类的功能写在这里。

一些指令

&& 和 ; 的区别

2.2 编译内核

2.2.1 编译指令

#!/bin/sh
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- imx_v7_defconfig
#make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- all -j16

menuconfig如果报错，还需要安装库支持
配置文件imx_v7_defconfig在 \arch\arm\configs
编译出来的文件在
设备树文件在 linux-imx-4.1.15-2.1.0-g52f6b26-v1.2/arch/arm/boot/dts
内核文件Image 和 zImage 在 linux-imx-4.1.15-2.1.0-g52f6b26-v1.2/arch/arm/boot
如果编译完没有生成zImage，则改用单线程编译，看下报错信息。

如图需要 sudo apt-get install lzop 安装lzop

2.2.2 zImage & uImage 区别

Image 编译出来的最原始的内核文件，未压缩。
zImage 是vmlinux经过gzip压缩后的文件，使用bootz启动。
uImage U-boot专用的映像文件，它是在zImage之前加上一个长度为0x40（64）的tag。在生成的时候，需要添加“LOADADDR=0x8000”。它是在zImage之前加上一个长度为64字节的“头”，说明这个内核的版本、加载位置、生成时间、大小等信息；其0x40之后与zImage没区别，使用bootm启动。

2.2.3 bootm和bootz区别

bootm用于加载uImage和ramdisk

bootm ${kernel_load_address} ${ramdisk_load_address} ${devicetree_load_address};

bootz用于加载zImage和ext4文件系统

bootz ${kernel_load_address} - ${devicetree_load_address}

2.3 根文件系统

2.3.1 编译

这部分流程比较多，使用busybox的话，就按照《I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.0》第三十八章。
书里的附录也给了buildroot 、 yocto 等方式。

2.3.2 格式

根文件系统有挺多种格式的，这里一开始有点晕的。
jffs2/yaffs/…

文件夹格式：就是正常的文件夹，可以使用nfs挂载。
二进制镜像：jffs2 、yaffs2、ramdisk，用于直接下载到ddr或者flash等等
对应的格式的文件系统的镜像，比如用mk.jffs2制作成jffs2的镜像，用mkyaffs2image制作成yaffs2的镜像等等
具体可以看尾部参考链接。
压缩包格式：rootfs.tar.bz2。可以使用NXP的官方工具来烧录到EMMC

cd rootfs/
tar -vcjf rootfs.tar.bz2

2.4 memory分配

看I.MK6ULL的memory map，0x80000000以上是DDR。

目前使用的是原子自带的系统，
内存分配是

zImage 8080 0000
dtb 8300 0000

3. 开发方式

3.1 调试环境

目前有这么几种调试方式：

烧到SD卡，从SD卡启动
烧到EMMC，从EMMC启动
NFS
tftp
…

uBoot是一定要烧录到本地的(EMMC/SD)，Uboot下载一定要通过 mfg 等工具的USB烧到本地的nand或者emmc等存储介质，或者烧到tf卡通过tf卡启动。
rootfs/Image/dtb这些可以通过USB等和Uboot一样烧录到本地、tf卡，也可以依靠Uboot的功能从nfs启动或者tftp更新到本地
在EMMC是一篇空白，什么都没有的时候，只能通过芯片自带的USB启动更新功能和mfgtools工具来把最初的uboot等数据烧录进去，才能拥有后面的nfs、tftp等功能。

总结一下：

	Uboot	zImage	dtb	rootfs
EMMC	√	√	√	√
tf卡	√	√	√	√
tftp	X	√	√	√
nfs	X	√	√	√
其他	…	…	…	…

注意：rootfs没法通过TFTP的方式，把压缩包tar.bz2下载到内存某个地址来运行，压缩包我目前只看到mfgtools使用了。

常用的方法主要有：

本地Uboot启动 + TFTP zImage + TFTP dtb + nfs rootfs
本地Uboot启动 + nfs zImage + nfs dtb + nfs rootfs

3.1.1 本地Uboot启动 + TFTP zImage + TFTP dtb + nfs rootfs

如果uboot 和 zImage从tftp下载，rootfs从nfs启动

root=/dev/nfs nfsroot=[<server-ip>:]<root-dir>[,<nfs-options>] ip=<client-ip>:<server-ip>:<gwip>:<netmask>:<hostname>:<device>:<autoconf>:<dns0-ip>:<dns1-ip>

setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.0.110:/home/tao/smb/tftp/rootfs ip=192.168.0.200:192.168.0.110:192.168.0.1:255.255.255.0::eth0:off'
tftp 80800000 zImage
tftp 83000000 imx6ull-14x14-evk.dtb
bootz 80800000 - 83000000

完整写起来就是

setenv bootcmd 'tftp 80800000 zImage;tftp 83000000 imx6ull-14x14-evk.dtb;bootz 80800000 - 83000000;'
setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.0.110:/home/tao/smb/tftp/rootfs ip=192.168.0.200:192.168.0.110:192.168.0.1:255.255.255.0::eth0:off'
boot

3.1.2 本地Uboot启动 + nfs zImage + nfs dtb + nfs rootfs

如果需要zImage、dtb、rootfs这些都从nfs启动。
即先通过nfs获取zImage和dtb，然后挂载nfs的文件系统

setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.0.110:/home/tao/smb/nfs/rootfs ip=192.168.0.200:192.168.0.110:192.168.0.1:255.255.255.0::eth0:off'
nfs 80800000 192.168.0.110:/home/tao/smb/nfs/zImage
nfs 83000000 192.168.0.110:/home/tao/smb/nfs/imx6ull-14x14-emmc-4.3-480x272-c.dtb
bootz 80800000 - 83000000