基于Yocto构建嵌入式Linux系统U-boot、kernel内核、rootfs文件系统

前言

Yocto 是一个很强大的构建工具，其功能不仅仅是用来获取BSP源码和简单地编译源码，开发者还可以使用Yocto对其

开发板添加各种第三方开发库，而不需要每次重新从零开始编译源码，解决第三方依赖的方式进行开发，对开发效率的

提高有很大的帮助。也可以基于Yocto的构建规则，把自己定义的开发板卡添加到Yocto的构建工程中，便于向第三方进

行发布。但同时，Yocto也是一个很庞大的构建系统，里面有很多基本的构建规则需要开发者不断去熟悉才能灵活运

用，遇到问题要善于使用搜索引擎去寻找答案，最好的参考教程还是Yocto Project的官方文档，开发者只有不断学习，

不断提高，才能把Yocto这个工具用好，才能在开发中起到事半功倍的作用。

一、Yocto简介

Yocto是什么？简单地概括，它是一个工具，可以用来构建u-boot，kernel，文件系统，交叉编译工具链，等等。

Yocto提供了一套完整的全面的嵌入式Linux移植解决方案。使嵌入式Linux系统移植告别了以前通过源码一步步移植的

年代。Yocto解决了嵌入式Linux行业内各自为政的乱象，它为芯片厂家，操作系统，和设备厂商之间的协作提供广泛一

致的行业支持。

二、系统准备工作

1、系统要求

对于如何基于Yocto构建 i.MX6UL 的u-boot，kernel，rootfs，NXP官方提供了一份指导手册，参考NXP官方提供的指导

手册《i.MX_Yocto_Project_User’s_Guide.pdf》，我们开始基于Yocto构建i.MX6UL平台 的u-boot，kernel内核，rootfs

根文件系统。

在构建系统之前，需要进行一系列的准备工作，构建前准备：

1. 主机电脑的Linux版本：ubuntu18.04.2 LTS

2. 主机电脑建议配置：Intel i7 四核以上处理器，8G内存，SSD硬盘更佳。

3. 主机能正确访问互联网（最好网速比较快）。

4. 需要在普通用户的环境下进行构建。

1.1 、安装与配置 git

1.1.1、 安装 git

因为 yocto 需要使用 git（用 git 来作版本控制），如果您已经有安装过 git 并且已经设置过本地用户 git 信息就跳过此步。

Ubuntu:~$sudo apt-get install git

1.1.2、配置 git

需要设置Git版本管理工具的信息，执行以下命令：

git config --global user.name "your_name"

git config --global user.email "your_email"

git config --list

参数解释：

–global user.name ：添加Git用户名
–global user.email ：添加Git用户的 email
–list ：查看列表信息

2、下载构建所需依赖包

以下是整个Yocto构建过程，构建过程中，如遇到权限问题，使用sudo工具解决。

在主机Linux上安装Yocto构建过程中需要的依赖包，执行以下命令。

sudo apt-get install gawk wget git-core

sudo apt-get install diffstat unzip texinfo gcc-multilib

sudo apt-get install build-essential chrpath socat libsdl1.2-dev

sudo apt-get install libsdl1.2-dev

sudo apt-get install xterm sed cvs

sudo apt-get install subversion coreutils texi2html

sudo apt-get install docbook-utils python-pysqlite2

sudo apt-get install help2man make gcc g++

sudo apt-get install desktop-file-utils

sudo apt-get install libgl1-mesa-dev libglu1-mesa-dev mercurial

sudo apt-get install autoconf automake groff

sudo apt-get install curl lzop asciidoc

sudo apt-get install u-boot-tools

安装软件依赖包这一步骤，只要网络环境正常，一般不会出现问题。如果某些依赖包安装失败，可以尝试更换软件源，

笔者默认使用ubuntu18.04的官方源。

三、 获取 yocto 项目

1、下载repo

Yocto工程是使用repo工具进行版本管理的，因此，需要对ubuntu主机的repo工具进行安装和配置。整个Yocto的构建

在目录 /opt/yocto_project下进行。

1.1、repo 简介

repo 是一个构建在 Git 之上的工具，它可以更容易地管理包含多个存储库的项目，而这些存储库不需要位于同一台服

务器上。 repo 很好地补充了 yocto 项目的分层特性，使用户可以更容易地将自己的层添加到 BSP 中。简单来说，

repo 用来管理多个 git 工程， git 是无法将 freescale 的在存储库里面的某个项目给 clone 下来，如果我们只需要

freescale 的 yocto 项目， (要想知道 freescale 可不只有 yocto 项目呢)，使用 Git 下载却把个存储库项目都下下来了。

这就是为什么要用 repo 来管理更庞大的项目的原因了。

1.2、获取 repo

由于国内外网络环境的原因，官方手册里下载 repo 的链接需要。下面提供获取 repo 的方法。

注意，以下操作需要在普通用户下进行，如果遇到需要权限的问题，就使用sudo命令进行解决。

执行以下命令，安装repo工具：

mkdir  /opt/yocto_project/bin -p

chmod -R  777  /opt/yocto_project

PATH=/opt/yocto_project/bin:$PATH

curl  https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/git-repo  >  /opt/yocto_project/bin/repo

chmod  a+x  /opt/yocto_project/bin/repo

1.3、获取 yocto 项目

（1）、选择 yocto 的分支，可以用浏览器打开网址（网址有可能失效）添加链接描述查看 freescale 的 yocto 项目的分支。

（2）、根据源码内核的版本号是 4.1.15-2.10，可以从下图看出 imx-4.1-krogoth 分支就是对应内核 4.1.15-2.1.0 的版本，所以我们选择 imx-4.1-krogoth 分支。

（3）、获取 freescale yocto 项目的 imx-4.1-krogoth 分支， 在当前目录下执行下面的指令，执行过程如下。

过程中还会确认您的 git 用户信息是否是您在 1.1 节中配置的信息。

Ubunt~$ ./repo init -u git://git.freescale.com/imx/fsl-arm-yocto-bsp.git -b imx-4.1-krogoth

上面 freescale 仓库可能会失效。 备用下面的链接，从别外一个地方下载。

Ubunt~$  ./repo init -u https://source.codeaurora.org/external/imx/fsl-arm-yocto-bsp -b imx-4.1-krogoth

对于imx6ul平台，在使用Yocto构建BSP包的过程中，会从NXP官方的Git仓库下载很多文件，并在编译过程中产生很多文件信息，所以，我们把整个构建过程的下载文件和安装文件都放在/opt/yocto_project/fsl-release-bsp目录，方便统一进行管理。执行以下命令：

mkdir /opt/yocto_project/fsl-release-bsp

chmod 777 -R /opt/yocto_project/fsl-release-bsp

cd /opt/yocto_project/fsl-release-bsp

repo init -u git://git.freescale.com/imx/fsl-arm-yocto-bsp.git -b imx-4.1-krogoth

repo sync -f -j4

因为国内某些不可描述的原因，在repo进行同步的过程中，可能会出现网络中断或网络连接不可访问的错误，如以下

错误可能会出现：
解决方法是,先单独克隆repo

git clone https://gerrit-googlesource.lug.ustc.edu.cn/git-repo

然后将git-repo里面的repo可执行文件复制到/opt/yocto_project/bin目录

cp  git-repo/repo  /opt/yocto_project/bin  -a

chmod  a+x  /opt/yocto_project/bin/repo

再在同步源码的工作目录fsl-release-bsp新建.repo文件夹（若已存在则不用新建），把git-repo文件夹重命名为repo文

件夹，并复制到 .repo 目录下：

mv  git-repo  ./.repo/repo

重新执行以下命令，初始化repo仓库：

repo init -u git://git.freescale.com/imx/fsl-arm-yocto-bsp.git -b imx-4.1-krogoth 

初始化成功后，如下图所示：
重新开始进行repo仓库同步：

repo sync -f -j8

仓库同步需要一段时间，同步完成后，如下图所示：
repo同步成功后，就可以开始进行镜像构建了.。

四、构建Yocto根文件系统

下面是Yocto发行版（DISTRO）的四种配置：

	fsl-imx-x11 -只有 X11 图形
	fsl-imx-wayland - Wayland weston graphics
	fsl-imx-xwayland - Wayland graphics and X11。不支持使用 EGL 的 X11 应用程序
	fsl-imx-fb -帧缓冲图形-没有 X11 或 Wayland

支持的 machine 有很多种，以下是按官方文档列出的几种。

	imx6qpsabreauto
	imx6qpsabresd
	imx6ulevk
	imx6ull14x14evk
	imx6ull9x9evk
	imx6dlsabreauto
	imx6dlsabresd
	imx6qsabreauto
	imx6qsabresd
	imx6slevk
	imx6solosabreauto
	imx6solosabresd
	imx6sxsabresd
	imx6sxsabreauto
	imx7dsabresd

更多 machine 支持，可以进入 sources/meta-fsl-bsp-release/imx/meta-bsp/conf/machine 查看。

或者直接用 ls 指令查看

USER~$ ls sources/meta-fsl-bsp-release/imx/meta-bsp/conf/machine

构建 yocto 的文件系统镜像， freescale（NXP）提供了几种镜像供读者构建，文件系统镜像支持的功能越多，文件系

统就越大，读者可自行选择一个来构建。

如下表格简单介绍了几种镜像.

镜像名	说明
core-image-minimal	仅支持设备启动的小镜像
core-image-base	目标设备硬件的只支持控制台的镜像
core-image-sato	支持 X11 与 Sato 主题和使用 Pimlico 应用程序
fsl-image-machine-test	FSL 社区的核心镜像，支持控制台环境，没有GUI 界面
fsl-image-gui	一个支持 GUI 但没有 Qt5 的镜像
fsl-image-qt5	一个开源 Qt 5 的镜像

官方提供了 fsl-setup-release.sh 脚本来构建项目，，在fsl-release-bsp目录下，使用以下命令格式配置镜像的构建参数，脚本语法如下：

DISTRO=<distro name> MACHINE=<machine name> source fsl-setup-release.sh -b <builddir>

参数解释：
DISTRO：发行版类型
MACHINE：机器类型
-b 表示构建的在指定目录。

在这里，我们选择imx6ulevk这个选项。

最终，配置镜像构建参数的完整命令：

DISTRO=fsl-imx-x11 MACHINE=imx6ulevk source fsl-setup-release.sh -b ./fsl_build_x11

fsl-setup-release.sh是构建脚本，如脚本不可执行，需使用chmod命令添加可执行权限。

执行完以上的配置参数的命令后，会提示需要接受EULA协议，按空格键直到协议最后，然后按“y”确认接受，最后，完

成后如下图所示：
在Yocto这个系统中，使用bitbake工具来进行各种系统或第三方库的构建和安装。bitbake是一个软件组建的自动化构建

工具，它可以像make命令一样控制如何构建一个系统或解决系统构建过程中的依赖问题。但bitbake又不像make依赖

makefile那样单一，bitbake可以搜集和管理大量没有依赖关系的配置描述文件（一般称为配方recipe），然后根据这些

描述文件自动按照正确的顺序进行构建。

注意：bitbake工具只能在普通用户下进行使用，在本次配置的Yocto环境中，bitbake支持以下镜像的构建：

   	core-image-minimal

    meta-toolchain

    meta-toolchain-sdk

    adt-installer

    meta-ide-support

在这里，我们需要构建一个最小的嵌入式Linux系统，因此，执行以下命令构建一个最小的嵌入式Linux系统：

sudo bitbake core-image-minimal

这个最小的嵌入式Linux系统，构建的过程非常漫长，大概需要好几个小时，取决于你的网速带宽和电脑配置。因为

bitbake是一边下载一边编译的。构建过程如下图所示：
注意：如果构建过程中出现网络中断或关闭了构建的终端，只需要在fsl-release-bsp目录下执行以下命令：

DISTRO=fsl-imx-x11 MACHINE=imx6ulevk source fsl-setup-release.sh -b ./fsl_build_x11

重新配置构建的环境，然后再进入fsl_build_x11目录下，重新执行bitbake命令就可以继续构建了。

Yocto构建core-image-minimal成功

如下图所示：
注意：由于各种不可描述的原因，国内的普通网络在访问外国的源码服务器时，可能会出现源码下载错误，源码下载中

断等等情况，一般遇到这种情况的时候，可以先忽略其错误或警告，等整个Yocto构建完成后，再重新执行bitbake。网

络环境这个因素不是每个开发者都能主导的，这个只能看运气。有条件的开发者可以不断寻找优质的网络环境。

五、嵌入式Linux系统构建目录构造

最小的嵌入式Linux系统构建完成后，在Yocto工程的构建目录里，已经包含了kernel和u-boot的源代码，以及根文
件系统目录

u-boot源码目录：

/opt/yocto_project/fsl-release-bsp/fsl_build_x11/tmp/work/imx6ulevk-poky-linux-gnueabi/u-boot-imx/2016.03-r0/git

Linux kernel源码目录：

/opt/yocto_project/fsl-release-bsp/fsl_build_x11/tmp/work-shared/imx6ulevk/kernel-source

rootfs根文件目录：

/opt/yocto_project/fsl-release-bsp/fsl_build_x11/tmp/deploy/images/imx6ulevk/core-image-minimal-imx6ulevk-20190621012322.rootfs.tar.bz2

为了方便管理，我们把u-boot源码、Linux kernel源码和rootfs根文件目录统一存放在/opt/imx6ul_bsp目录下，并对源码

文件夹重新命名，完成后，如下图所示：

使用Yocto除了能获取源码，还帮我们成功编译出各个源码的镜像文件，这些镜像可以直接烧录至官方的开发套件

（imx6ul-evk）里面运行，镜像文件存放在以下目录：

/opt/yocto_project/fsl-release-bsp/fsl_build_x11/tmp/deploy/images/imx6ulevk

至此，Yocto构建u-boot、kernel内核、rootfs文件系统已经基本完成。

下一步可以基于使用Yocto构建的最小系统进行移植工作，以适配我们自己定制的开发板平台。

在这里，只是简单地描述了如何使用Yocto构建i.MX6UL的最小系统，并且构建出来的i.MX6UL的各种镜像是以NXP官方

开发套件（imx6ul-evk）为基础的，对于用户自定义的开发板，还需要进行一些移植工作，才能使u-boot，kernel，

rootfs运行在自定义的开发板上。