By Toradex胡珊逢
本文将介绍如何将 Ubuntu 系统移植到 Toradex Apalis iMX8 计算机模块上。该方法也同样使用与其他使用 eMMC 作为存储介质的模块，例如 Colibri、Verdin 模块。撰写文章时 Toradex 发布的最新 Linux BSP是 5.2.0，Ubuntu 为 20.04 LTS 和 20.10。为了获得更好的支持，建议使用新的Linux BSP。这里涉及的 Ubuntu 分为两类，Ubuntu 20.04 Base是不带任何图形界面的 console 镜像。Ubuntu 20.10 desktop使用了 Ubuntu 自带的桌面环境，如Gnome。
首先在电脑上安装 qemu-user-static 软件仿真 arm64 运行环境。
$ sudo apt install qemu-user-static
Ubuntu 20.04 Base
首先下载 Apalis iMX8 模块的 Linux BSP。
https://artifacts.toradex.com/artifactory/tdxref-oe-prod-frankfurt/dunfell-5.x.y/release/7/apalis-imx8/tdx-xwayland/tdx-reference-minimal-image/oedeploy/Apalis-iMX8_Reference-Minimal-Image-Tezi_5.2.0+build.7.tar
解压文件。
$ tar vxf Apalis-iMX8_Reference-Minimal-Image-Tezi_5.2.0+build.7.tar
提取 Linux BSP 中的文件系统到 rootfs 目录，里面包含一些模块的驱动和固件，稍后需要用到。
$ mkdir rootfs
$ cd Apalis-iMX8_Reference-Minimal-Image-Tezi_5.2.0+build.7
$ sudo tar vxf Reference-Minimal-Image-apalis-imx8.tar.xz -C ../rootfs
下载 arm64 格式的 Ubuntu base 20.04.2 文件系统。
http://cdimage.ubuntu.com/ubuntu-base/releases/20.04.2/release/ubuntu-base-20.04.2-base-arm64.tar.gz
解压 Ubuntu 文件系统到ubuntu 文件夹中。
$ mkdir ubuntu
$ sudo tar vxf ubuntu-base-20.04.2-base-arm64.tar.gz -C ubuntu/
执行下面脚本ch-mount.sh，切换到 Ubuntu 目录中运行并安装软件。
$ chmod +x ./ch-mount.sh
$ sudo ./ch-mount.sh -m ubuntu/
设置 DNS 服务器，在线安装一些基本组件。这里页可以自行添加所需的其他软件。
# echo nameserver 8.8.8.8 > /etc/resolv.conf
# apt update
# apt upgrade
# apt install language-pack-en-base sudo ssh net-tools \
network-manager netplan.io iputils-ping rsyslog \
bash-completion htop resolvconf dialog \
vim nano alsa-utils gcc \
less resolvconf autoconf autopoint libtool \
bison flex libglib2.0-dev libpango1.0-dev libatk1.0-dev kmod pciutils -y
添加用户，如用户名ubuntu，并为ubuntu 和 root 用户设置密码。
# useradd -s '/bin/bash' -m -G adm,sudo ubuntu
# passwd ubuntu
# passwd root
设置主机名称。
# echo 'apalis-imx8' > /etc/hostname
将ttymxc0 用于默认的调试串口。
# systemctl enable [email protected]
清除缓存。
# apt autoclean
# exit
卸载 ubuntu 目录。
$ sudo ./ch-mount.sh -u ubuntu/
这里采用netplan 作为有线网络管理工具。将相应的 yaml 配置文件复制到 ubuntu/etc/netplan 目录。这里提供两个配置文件供参考，分别为动态和静态IP 设置。
$ sudo cp 00-installer-config.yaml ubuntu/etc/netplan/
将 Linux BSP 中的内核驱动、固件和 fstab 复制到 Ubuntu 文件系统中。
$ sudo mkdir -p ubuntu/lib/modules
$ sudo cp -Ppr rootfs/lib/modules/* ubuntu/lib/modules/
$ sudo cp -Ppr rootfs/lib/firmware/* ubuntu/lib/firmware/
$ sudo rm ubuntu/etc/fstab
$ sudo cp rootfs/etc/fstab ubuntu/etc/
重新打包 Ubuntu 文件系统，用于Toradex Easy Installer 安装。
$ cd ubuntu/
$ sudo tar cvf ../ubuntu.tar .
$ xz -T0 ubuntu.tar
将生成的 ubuntu.tar.xz 复制到之前解压的 Apalis-iMX8_Reference-Minimal-Image-Tezi_5.2.0+build.7 目录中
$ cp ubuntu.tar.xz Apalis-iMX8_Reference-Minimal-Image-Tezi_5.2.0+build.7
修改 image.json 文件。
filename 为生成的 ubuntu.tar.xz。
uncompressed_size 为 ubuntu 目录大小，单位 MB，可以使用下面命令查看。
$ sudo du -sm ubuntu
至此，可以将 Apalis-iMX8_Reference-Minimal-Image-Tezi_5.2.0+build.7 复制到 U 盘进行安装。
Ubuntu 20.10 desktop
首先下载 Apalis iMX8 模块的 Linux BSP。
https://artifacts.toradex.com/artifactory/tdxref-oe-prod-frankfurt/dunfell-5.x.y/release/7/apalis-imx8/tdx-xwayland/tdx-reference-minimal-image/oedeploy/Apalis-iMX8_Reference-Minimal-Image-Tezi_5.2.0+build.7.tar
解压文件。
$ tar vxf Apalis-iMX8_Reference-Minimal-Image-Tezi_5.2.0+build.7.tar
提取 Linux BSP 中的文件系统到 rootfs 目录，里面包含一些模块的驱动和固件，稍后需要用到。
$ mkdir rootfs
$ cd Apalis-iMX8_Reference-Minimal-Image-Tezi_5.2.0+build.7
$ sudo tar vxf Reference-Minimal-Image-apalis-imx8.tar.xz -C ../rootfs
这里使用 Ubuntu 首次针对 raspi Arm64 处理器发布的 Ubuntu 20.10 桌面系统。下载镜像文件并解压。
$ wget https://cdimage.ubuntu.com/releases/20.10/release/ubuntu-20.10-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz
$ xz -d ubuntu-20.10-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz
ubuntu-20.10-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img 原本是为 raspi 直接烧录 SD 使用，其中包括了 u-boot、Linux kernel、device tree 等文件，但我们只需要使用其文件系统即可。使用 fdisk 命令查看 img 文件中文件系统位置。
$ fdisk -l ubuntu-20.10-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img
Disk ubuntu-20.10-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img: 8.15 GiB, 8750736384 bytes, 17091282 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0xb6b5c3c7
Device Boot Start End Sectors Size Id Type
ubuntu-20.10-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img1 * 2048 526335 524288 256M c W95 FAT32 (LBA)
ubuntu-20.10-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img2 526336 17091247 16564912 7.9G 83 Linux
img2 是 Ubuntu 文件系统，其起始偏移地址为 526336，注意这里的单位是 sector。换算为字节是 526336 * 512 = 269484032。使用 mount 命令挂载时 offset=269484032
$ mkdir ubuntu
$ sudo mount -o loop,offset=269484032 ubuntu-20.10-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img ubuntu/
删除以下文件。
$ cd ubuntu
$ sudo rm -rf boot
$ sudo rm etc/fstab
$ sudo rm -rf lib/modules/*
$ cd ..
执行下面脚本ch-mount.sh，切换到 ubuntu 目录中运行。
$ chmod +x ./ch-mount.sh
$ sudo ./ch-mount.sh -m ubuntu/
将ttymxc0 用于默认的调试串口。
# systemctl enable [email protected]
删除下面软件。
# apt remove u-boot-rpi flash-kernel
# exit
卸载 ubuntu 目录。
$ sudo ./ch-mount.sh -u ubuntu/
将 Linux BSP 中的内核驱动、固件和 fstab 复制到 Ubuntu 文件系统中。
$ sudo cp -Ppr rootfs/lib/modules/* ubuntu/lib/modules/
$ sudo cp -Ppr rootfs/lib/firmware/* ubuntu/lib/firmware/
$ sudo rm ubuntu/etc/fstab
$ sudo cp rootfs/etc/fstab ubuntu/etc/
注释掉 fstab 中 /dev/boot-part 挂载路径。
$ vi ubuntu/etc/fstab
# stock fstab - you probably want to override this with a machine specific one
/dev/root / auto noatime 1 1
#/dev/boot-part /boot auto noatime,noauto 0 0
重新打包 Ubuntu 文件系统，用于Toradex Easy Installer 安装。
$ cd ubuntu/
$ sudo tar cvf ../ubuntu-desktop.tar .
$ xz -T0 ubuntu-desktop.tar
将生成的 ubuntu-desktop.tar 复制到之前解压的 Apalis-iMX8_Reference-Minimal-Image-Tezi_5.2.0+build.7 目录中
$ cp ubuntu-desktop.tar Apalis-iMX8_Reference-Minimal-Image-Tezi_5.2.0+build.7
修改 image.json 文件。
filename 为生成的 ubuntu-desktop.tar。
uncompressed_size 为 ubuntu 目录大小，单位 MB，可以使用下面命令查看。
$ sudo du -sm ubuntu
至此，可以将 Apalis-iMX8_Reference-Minimal-Image-Tezi_5.2.0+build.7 复制到 U 盘进行安装。在安装完毕后需要连接 HDMI 显示器、键盘和鼠标。首次启动时，Ubuntu 系统会进入用户设置界面，如时区、用户名和密码等配置。期间可能会遇到错误，但可以关闭错误窗口。然后在调试串口中使用刚才设置的用户名和密码登录，运行 sudo reboot 重新启动即可。