Linux系統(tǒng)啟動卡制作及系統(tǒng)固化

peng85246

前言本指導(dǎo)文檔適用開發(fā)環(huán)境：
Windows開發(fā)環(huán)境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit
Linux開發(fā)環(huán)境：Ubuntu 14.04.3 64bit
虛擬機：VMware14.1.1
Kernel：Linux-4.9.65、Linux-RT-4.9.65
Linux Processor SDK：ti-processor-sdk-linux-rt-am335x-evm-04.03.00.05
評估板支持通過Linux系統(tǒng)啟動卡、eMMC、NAND FLASH三種方式啟動。本文檔主要演示Linux系統(tǒng)啟動卡制作，以及將Linux系統(tǒng)固化到eMMC的方法。將Linux系統(tǒng)固化到NAND FLASH的方法，另見文檔。


1.Linux系統(tǒng)啟動卡制卡工具包說明1.1制卡工具包版本說明
產(chǎn)品資料“4-軟件資料\Linux\Makesdboot\”目錄下的mksdboot_AA_BB_CC_DD.tar.gz壓縮文件是Linux系統(tǒng)啟動卡制卡工具包，主要包含U-Boot、Linux內(nèi)核、設(shè)備樹鏡像文件，以及文件系統(tǒng)壓縮包等內(nèi)容。AA_BB_CC_DD為制卡工具包的版本號，具體版本說明如下：

• AA： U-Boot發(fā)布版本。詳細(xì)信息請查看“4-軟件資料\Linux\U-Boot\”目錄下的特性支持說明文件。
• BB：Linux內(nèi)核發(fā)布版本。詳細(xì)信息請查看“4-軟件資料\Linux\Kernel\”目錄下的特性支持說明文件。
• CC：文件系統(tǒng)發(fā)布版本。詳細(xì)信息請查看“4-軟件資料\Linux\Filesystem\”目錄下的特性支持說明文件。
• DD：產(chǎn)品測試程序發(fā)布版本。在文件系統(tǒng)下執(zhí)行“cat /opt/product-test/version.txt”命令可查看具體版本信息。
  

1.2制卡工具包目錄說明
打開Ubuntu，將制卡工具包復(fù)制到“/home/tronlong/AM335x”工作目錄下，進(jìn)入制卡工具包所在路徑將其解壓到當(dāng)前目錄。工具包名稱需根據(jù)實際情況修改。
Host# cd /home/tronlong/AM335x/
Host# tar -xvf mksdboot_21_21_21_14.tar.gz -C .

圖 1

執(zhí)行以下命令，查看解壓后的制卡工具包具體內(nèi)容。
Host# tree -L 5 mksdboot_21_21_21_14

圖 2

boot目錄

• MLO文件：U-Boot一級啟動鏡像。
• u-boot.img文件：U-Boot二級啟動鏡像。
• README.md文件：制卡工具包、U-Boot、Linux內(nèi)核、文件系統(tǒng)等版本信息說明文件。logo.bmp文件：LOGO圖片。
  

filesystem目錄

• boot目錄：主要包含Linux內(nèi)核鏡像zImage、Linux-RT內(nèi)核鏡像zImage-rt、基礎(chǔ)設(shè)備樹dtb文件、Linux-RT內(nèi)核模塊壓縮包等。
• firmware目錄：主要包含動態(tài)設(shè)備樹dtbo文件。
• modules目錄：主要存放Linux內(nèi)核模塊壓縮包。
• rootfs目錄：主要存放文件系統(tǒng)壓縮包。
• tests目錄：主要存放產(chǎn)品測試文件壓縮包。
• tools目錄：主要存放Shell腳本壓縮包。
  

mksdboot.sh文件：Linux系統(tǒng)啟動卡制作腳本文件。


1.3Linux-RT內(nèi)核版本Linux系統(tǒng)啟動卡制作說明
​​​​​​​制卡工具包包含Linux內(nèi)核鏡像、Linux內(nèi)核模塊，以及Linux-RT內(nèi)核鏡像、Linux-RT內(nèi)核模塊。默認(rèn)情況下，制作的是Linux內(nèi)核版本的Linux系統(tǒng)啟動卡。如需制作Linux-RT內(nèi)核版本的Linux系統(tǒng)啟動卡，請按照本小節(jié)方法替換內(nèi)核鏡像和內(nèi)核模塊，否則請?zhí)�過此小節(jié)內(nèi)容。
進(jìn)入制卡工具包“filesystem/boot/”目錄，備份Linux內(nèi)核鏡像zImage，并使用Linux-RT內(nèi)核鏡像zImage-rt替換原來的zImage文件。
Host# cd filesystem/boot/
Host# cp zImage zImage-linux
Host# mv zImage-rt zImage

​

圖 3

將制卡工具包“filesystem/modules/”文件夾備份，并使用“filesystem/boot/modules-rt/”文件夾將其替換，命令如下。
Host# mv ../modules ../modules-linux
Host# mv modules-rt ../modules

圖 4

替換完成后，即可繼續(xù)參照后續(xù)章節(jié)方法制作Linux-RT內(nèi)核版本的Linux系統(tǒng)啟動卡。
​​​​​​​
2.Linux系統(tǒng)啟動卡制作評估板出廠時，默認(rèn)提供一張配套的Micro SD卡，此卡為可正常使用的Linux系統(tǒng)啟動卡。本章節(jié)主要說明Linux系統(tǒng)啟動卡的制作方法，可使用配套的Linux系統(tǒng)啟動卡，或者使用新的空白Micro SD卡。如下步驟使用配套的Linux系統(tǒng)啟動卡進(jìn)行操作，如使用空白Micro SD卡，步驟類似。
2.1 Micro SD卡掛載
將Micro SD卡通過讀卡器連接到PC機，Ubuntu系統(tǒng)識別后，一般會自動掛載Micro SD卡分區(qū)，如下圖所示。

圖 5

如果Ubuntu系統(tǒng)沒有自動識別，請右擊右下角的USB大容量存儲設(shè)備圖標(biāo)，再點擊“Connect (Disconnect from Host)”進(jìn)行識別。

圖 6

如果沒有以上圖標(biāo)或者連接不成功，請嘗試如下方法：

• 請將Micro SD卡通過讀卡器插到PC機USB 2.0接口，而不是USB 3.0接口，部分版本VMware可能不兼容USB 3.0。
• 請將Micro SD卡插在PC機上，然后重啟Ubuntu，在Ubuntu重啟過程中不要取出。Ubuntu系統(tǒng)重啟后，存儲設(shè)備圖標(biāo)會重新出現(xiàn)。​​​​​​​
  

2.2Micro SD卡設(shè)備節(jié)點名確認(rèn)
執(zhí)行如下命令，確認(rèn)Micro SD卡在Ubuntu系統(tǒng)的設(shè)備節(jié)點名。
Host#sudo fdisk -l

圖 7

可以看到Micro SD卡設(shè)備節(jié)點是“/dev/sdb”，并且有三個分區(qū)，分別為sdb1、sdb2和sdb3分區(qū)。設(shè)備節(jié)點名字是可變的，一般插拔多次或者使用不同的卡插拔后，可能會顯示sdc或者sdd。

2.3PV工具安裝
PV(Pipe Viewer)是一種基于終端的工具，用于通過管道監(jiān)測數(shù)據(jù)的進(jìn)度。
為了更直觀地顯示系統(tǒng)啟動卡的制作進(jìn)度，Linux系統(tǒng)啟動卡制作過程中會使用到PV工具。請執(zhí)行如下命令通過網(wǎng)絡(luò)安裝PV工具，如未安裝PV工具將會導(dǎo)致系統(tǒng)啟動卡制作失敗。
Host#sudo apt-get install pv

圖 8

2.4Linux系統(tǒng)啟動卡制作
如下為Linux系統(tǒng)啟動卡制作命令。命令中“/dev/sdb”為Micro SD卡設(shè)備節(jié)點，如錯誤輸入其他存儲介質(zhì)設(shè)備節(jié)點，將會造成存儲介質(zhì)數(shù)據(jù)損壞，請確認(rèn)命令中設(shè)備節(jié)點無誤后，再執(zhí)行命令。
Host#sudo ./mksdboot.sh -d /dev/sdb

圖 9

根據(jù)提示按回車鍵，進(jìn)行Linux系統(tǒng)啟動卡制作。

圖 10

耗時約5～10min，Linux系統(tǒng)啟動卡制作完成。同時，系統(tǒng)會打印提示信息，如下圖所示。制作時間與Linux系統(tǒng)大小、Micro SD卡容量和接口性能有關(guān)。

圖 11

執(zhí)行如下命令，可看到新制作的Linux系統(tǒng)啟動卡共有BOOT、rootfs和rootfs-backup三個分區(qū)。其中BOOT分區(qū)為FAT32格式，rootfs分區(qū)和rootfs-backup分區(qū)為EXT4格式。FAT32格式分區(qū)在Windows系統(tǒng)下可見，EXT4格式分區(qū)在Windows系統(tǒng)下不可見，三個分區(qū)在Linux系統(tǒng)下均可見。

圖 12

BOOT分區(qū)：主要存放U-Boot鏡像MLO、u-boot.img、LOGO等文件，從制卡工具包boot目錄復(fù)制而來。使用Linux系統(tǒng)啟動卡啟動系統(tǒng)時，將使用此目錄的MLO、u-boot.img文件啟動U-Boot。
rootfs分區(qū)：存放文件系統(tǒng)。rootfs分區(qū)boot目錄主要存放內(nèi)核鏡像、基礎(chǔ)設(shè)備樹文件等文件，從制卡工具包“filesystem/boot/”目錄復(fù)制而來。使用Linux系統(tǒng)啟動卡啟動系統(tǒng)時，將使用此目錄的zImage、tl335x-evm.dtb文件啟動內(nèi)核。
rootfs-backup分區(qū)：存放文件系統(tǒng)備份文件。系統(tǒng)固化時，將其內(nèi)容固化到eMMC或NAND FLASH。
點擊右下角的大容量存儲設(shè)備圖標(biāo)，選擇“Disconnect(Connect to host)”選項（如下圖），斷開Micro SD卡和Ubuntu的連接，完成Linux系統(tǒng)啟動卡制作。

圖 13

2.5從Linux系統(tǒng)啟動卡啟動系統(tǒng)
評估板斷電，將Linux系統(tǒng)啟動卡插入評估板Micro SD卡槽，根據(jù)評估底板絲印將撥碼開關(guān)撥為00010（1～5），此檔位為SD卡啟動模式。使用Micro USB線連接評估板的USB TO UART3調(diào)試串口到PC機，然后將評估板上電啟動，串口調(diào)試終端會打印以下類似啟動信息。

圖 14


圖 15

系統(tǒng)啟動后會自動登陸root用戶，說明使用Linux系統(tǒng)啟動卡啟動評估板成功。

圖 16

可執(zhí)行如下命令查看當(dāng)前Linux內(nèi)核版本信息。
Host#cat /proc/version

圖 17 Linux內(nèi)核


圖 18 Linux-RT內(nèi)核

3.固化Linux系統(tǒng)（SPI FLASH+eMMC）本小節(jié)介紹Linux系統(tǒng)固化過程，固化過程包含固化U-Boot到SPI FLASH和固化文件系統(tǒng)到eMMC。固化成功后，評估板從SPI FLASH啟動U-Boot，然后從eMMC加載內(nèi)核、設(shè)備樹和文件系統(tǒng)。

3.1掛載信息和SPI FLASH分區(qū)說明
進(jìn)入評估板系統(tǒng)后執(zhí)行如下命令，分別查看系統(tǒng)啟動卡和eMMC掛載詳細(xì)信息，以及SPI FLASH分區(qū)信息。
Target#df -h
Target#cat /proc/mtd

圖 19

表 1

Linux系統(tǒng)啟動卡	BOOT分區(qū)	設(shè)備節(jié)點：/dev/mmcblk0p1
		掛載路徑：/run/media/mmcblk0p1
	rootfs-backup分區(qū)	設(shè)備節(jié)點：/dev/mmcblk0p3
		掛載路徑：/run/media/mmcblk0p3
eMMC設(shè)備	BOOT分區(qū)	設(shè)備節(jié)點：/dev/mmcblk1p1
		掛載路徑：/run/media/mmcblk1p1
	rootfs分區(qū)	設(shè)備節(jié)點：/dev/mmcblk1p2
		掛載路徑：/run/media/mmcblk1p2
	data分區(qū)（用戶分區(qū)）	設(shè)備節(jié)點：/dev/mmcblk1p3
		掛載路徑：/run/media/mmcblk1p3
SPI FLASH	MTD0	spi.spl：存放U-Boot第一階段啟動文件MLO
	MTD1	spi.u-boot：存放U-Boot第二階段啟動文件u-boot.img
	MTD2	spi.env：存放環(huán)境變量
	MTD3	spi.devicetree：存放基礎(chǔ)設(shè)備樹文件（暫未使用）
	MTD4	spi.kernel：存放內(nèi)核鏡像（暫未使用）

3.2固化Linux系統(tǒng)
Linux系統(tǒng)啟動卡制作時，已將系統(tǒng)固化的腳本文件mkemmcboot.sh復(fù)制到了Linux系統(tǒng)啟動卡文件系統(tǒng)的“/opt/tools/make-system”目錄下。

圖 20

執(zhí)行如下命令進(jìn)行一鍵固化。
Target#/opt/tools/make-system/mkemmcboot.sh

圖 21

腳本會進(jìn)行如下操作：

• 擦除SPI FLASH。
• 將eMMC格式化為BOOT、rootfs和data分區(qū)。
• 將Linux系統(tǒng)啟動卡BOOT分區(qū)中的U-Boot固化到SPI FLASH對應(yīng)分區(qū)。
• 將Linux系統(tǒng)啟動卡BOOT分區(qū)中的LOGO文件固化到eMMC的BOOT分區(qū)。
• 將Linux系統(tǒng)啟動卡rootfs-backup分區(qū)中的文件系統(tǒng)固化到eMMC的rootfs分區(qū)，[url=]包括內(nèi)核鏡像和基礎(chǔ)設(shè)備樹文件。[/url]
  

用時約3 min， Linux系統(tǒng)固化成功，同時串口調(diào)試終端打印提示信息。
備注：腳本會將內(nèi)核鏡像、基礎(chǔ)設(shè)備樹文件固化到SPI FLASH中，實際啟動并不會從SPI FLASH中加載內(nèi)核鏡像和基礎(chǔ)設(shè)備樹文件。

3.3從SPI+eMMC啟動系統(tǒng)
評估板斷電，將Linux系統(tǒng)啟動卡從評估板Micro SD卡槽中取出，根據(jù)評估底板絲印將撥碼開關(guān)撥為10010（1～5），此檔位為SPI FLASH啟動模式。評估板上電，串口調(diào)試終端將會打印如下類似啟動信息。

圖 22


圖 23


3.4動態(tài)設(shè)備樹dtbo文件加載方法
評估板設(shè)備樹文件包含基礎(chǔ)設(shè)備樹dtb文件和動態(tài)設(shè)備樹dtbo文件，Linux系統(tǒng)啟動時會自動加載dtb文件，dtbo文件需要在文件系統(tǒng)下進(jìn)行加載。本章節(jié)以tl335x-evm-lcd-overlay.dtbo動態(tài)設(shè)備樹為例，演示動態(tài)設(shè)備樹文件的方法。
Linux系統(tǒng)啟動卡制作時，已將動態(tài)設(shè)備樹dtbo文件拷貝到文件系統(tǒng)的“/lib/firmware/”目錄下。將需要加載其他dtbo文件，請將其拷貝到文件系統(tǒng)“/lib/firmware/”目錄下。

圖 24

文件系統(tǒng)下依次執(zhí)行如下命令，加載tl335x-evm-lcd-overlay.dtbo動態(tài)設(shè)備樹文件。
Target#mkdir /configfs //創(chuàng)建configfs文件夾，如已存在，則無需重復(fù)創(chuàng)建
Target#mount -t configfs configfs /configfs
Target#mkdir /configfs/device-tree/overlays/full //創(chuàng)建full目錄，根據(jù)實際需要修改
Target#echo -n "tl335x-evm-lcd-overlay.dtbo" > /configfs/device-tree/overlays/full/path

圖 25

正常加載動態(tài)設(shè)備樹文件后，系統(tǒng)會打印驅(qū)動加載的相關(guān)信息，部分驅(qū)動也有可能不打印任何信息�？蓤�(zhí)行如下命令查看動態(tài)設(shè)備樹文件的加載狀態(tài)。
Target#cat /configfs/device-tree/overlays/full/status
Target#cat /configfs/device-tree/overlays/full/path

圖 26