buildroot介绍与使用

本篇文章基于builtroot 2021.11.1版本。

buildroot简介

buildroot是什么，我们为什么要使用buildroot。
buildroot是一个编译框架，主要用来交叉编译嵌入式linux系统，可以很方便的一键式编译生成loader（u-boot）、rootfs、uImage等镜像。
在不使用编译框架的情况下，我们需要手动管理和编译loader、roofs、kernel，其中环境搭建、源码配置等工作重复而繁杂，使用编译框架可以帮助我们完成一键式编译。
buildroot官网：https://buildroot.org

buildroot环境与下载

buildroot环境

buildroot是以makefile为基本结构的编译框架，只支持在linux环境下运行，编译时使用普通用户权限，无需root权限。
在编译环境中，以下工具是必须的，一般linux发行版都已经默认安装，无需过分关注。

which
sed
make (version 3.81 or any later)
binutils
build-essential (only for Debian based systems)
gcc (version 4.8 or any later)
g++ (version 4.8 or any later)
bash
patch
gzip
bzip2
perl (version 5.8.7 or any later)
tar

 - [ ] List item

cpio
unzip
rsync
file (must be in /usr/bin/file)
bc

buildroot下载

可以选择网站下载压缩包或者使用git下载。
下载方式1： 在window下登陆https://buildroot.org/download.html下载压缩包，在linux环境下curl -O https://buildroot.org/downloads/Vagrantfile; vagrant up。
下载方式2： git clone git://git.buildroot.net/buildroot或git clone https://git.buildroot.net/buildroot

buildroot的简单使用

以树莓派4B为例

配置

使用builtroot的第一步是生成一个配置文件，builtroot将根据配置文件编译生成镜像，与编译linux时的.config类似。生成配置文件的方式有两种：

1. 手动配置，在builtroot代码目录下执行make menuconfig，可以看到如下配置：

  │ │          Target options  --->     配置目标平台的架构，如aarch64
  │ │          Build options  --->      配置编译选项，如源代码位置、编译debug信息等
  │ │          Toolchain  --->          配置编译链，交叉编译选择、编译优化等级等
  │ │          System configuration  --->  配置编译出的系统配置，主要和rootfs相关        
  │ │          Kernel  --->     目标内核的编译配置
  │ │          Target packages  --->    主要是busybox编译，选择编入哪些工具  
  │ │          Filesystem images  --->      选择rootfs的文件类型  
  │ │          Bootloaders  --->          编译loader，常用的为u-boot
  │ │          Host utilities  --->        编译服务器的工具配置
  │ │          Legacy config options  --->   选择其它库，如opencv、python等       
  │ │                                           

2. 使用对应开发板的默认配置，以树莓派4B为例
   在builtroot代码目录下执行make raspberrypi4_64_defconfig，即可使用树莓派默认配置，如果需要在默认配置上进一步修改配置，可按照手动配置的方法。

编译

配置完成后，在builtroot目录下执行make，根据机器配置时间大约在30分钟-60分钟。
make命令一般会执行下面几步：

1. 下载源码文件；
2. 配置、编译和安装交叉编译链；
3. 配置、编译和安装所选的目标包；
4. 编译内核镜像
5. 编译bootloader镜像
6. 创建rootfs镜像

使用raspberrypi4_64_defconfig配置时，builtroot会自动从github-raspi仓库拉取源码，然后进行编译。如果编译服务器无法连接网络，可以在配置中修改Build options和Kernel ，指定已有的内核源码路径。

编译生成的成果物存放在output目录中，目录列表如下：

build      ---> 下载的源代码、编译链等
host       ---> 编译好的工具链、库等
images   ---> 编译出的镜像成果物
staging   ---> 工具链的符号链接，不用关注
target      ---> 包含完整的目标roofs

一般来说，我们只需要关心images下的成果物即可，以树莓派为例，images文件夹下会有bcm2711-rpi-4-b.dtb boot.vfat Image rootfs.ext2 rootfs.ext4 rpi-firmware sdcard.img这些文件，将其拷贝到树莓派的tf卡。

buildroot高阶用法

添加与编译驱动

– 以hello_world驱动为例–

1. 在package目录中增加hello_world文件夹；
2. 在package/hello_world文件夹下创建配置文件Config.in，示例如下：

config BR2_PACKAGE_HELLO_WORLD
bool "hello_world"
depends on BR2_LINUX_KERNEL
help
Test for adding driver in buildroot

comment "hello_world driver needs a Linux kernel to be built"
depends on !BR2_LINUX_KERNEL

3. 在./package/hello-world中增加编译文件hello_world.mk，示例如下：

################################################################
#
# hello_world
#
################################################################
HELLO_WORLD_VERSION = 1.0
HELLO_WORLD_SITE_METHOD = local
HELLO_WORLD_SITE = $(TOPDIR)/dl/hello_world
HELLO_WORLD_LICENSE = GPL-2.0
HELLO_WORLD_LICENSE_FILES = LICENSE
$(eval $(kernel-module))
$(eval $(generic-package))

4. 在package/Config.in中添加配置，如下所示：

menu "My driver"
	source "package/hello_world/Config.in"
endmenu

5. 在dl目录中创建hello_world目录

6. 在dl/hello_world中增加驱动代码hello_world.c，示例如下：

#include 
#include 
#include 

static int __init hello_init(void)
{
    pr_info("hello driver init!\n");
    return 0;
}

static void __exit hello_exit(void)
{
    pr_info("hello driver exit\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

7、在./dl/hello-world中增加Makefile文件，示例如下：

CC ?= arm-none-linux-gnueabi-gcc
ifeq ($(KERNELRELEASE),)
	KERNELDIR ?= /home/baitianio/work/qemu/buildroot/output/build/linux-5.15.16
	PWD := $(shell pwd)
	modules:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
	modules_install:
	$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules_install
	clean:
	rm -rf *.o *~core.depend .*.cmd *.ko *.mod.c .tmp_versions
else
	obj-m := hello-world.o
endif

8. 在buildroot目录下执行make menuconfig，进入Target packages->Hardware handling配置界面后，选上hello-world配置项；

9. 执行make编译（如果想单独编译此驱动的话，可执行make hello-world命令），编译成功后生成的hello-world.ko驱动文件会集成到文件系统中的/lib/modules/3.1.0-EmbedSky/extra目录中；

10. 在目标机上只需要执行modprobe hello-world即可加载驱动；

11. ！！！注意，rebuild单独模块时，需要先执行 make hello_world-dirclean清除之前的编译！！！

交叉编译链配置

编译链是一系列编译工具的集合，包括编译器、链接器、标准库、调试器、反汇编工具等。builtroot提供了两种编译链方式，内置编译链（Buildroot toolchain）和外部编译链（External toolchain），可以通过Toolchain type进行选择。

Toolchain  ---> 
	Toolchain type