Linux系統啟動卡制作及系統固化

前言

本指導文檔適用開發環境：

Windows開發環境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit

linux開發環境：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系統啟動卡、eMMC、NAND FLASH三種方式啟動。本文檔主要演示Linux系統啟動卡制作，以及將Linux系統固化到eMMC的方法。將Linux系統固化到NAND FLASH的方法，另見文檔。

1.Linux系統啟動卡制卡工具包說明

1.1制卡工具包版本說明

產品資料“4-軟件資料\Linux\Makesdboot\”目錄下的mksdboot_AA_BB_CC_DD.tar.gz壓縮文件是Linux系統啟動卡制卡工具包，主要包含U-Boot、Linux內核、設備樹鏡像文件，以及文件系統壓縮包等內容。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發布版本。詳細信息請查看“4-軟件資料\Linux\U-Boot\”目錄下的特性支持說明文件。

BB：Linux內核發布版本。詳細信息請查看“4-軟件資料\Linux\Kernel\”目錄下的特性支持說明文件。

CC：文件系統發布版本。詳細信息請查看“4-軟件資料\Linux\Filesystem\”目錄下的特性支持說明文件。

DD：產品測試程序發布版本。在文件系統下執行“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，將制卡工具包復制到“/home/tronlong/AM335x”工作目錄下，進入制卡工具包所在路徑將其解壓到當前目錄。工具包名稱需根據實際情況修改。

Host# cd /home/tronlong/AM335x/

Host# tar -xvf mksdboot_21_21_21_14.tar.gz -C .

圖 1

執行以下命令，查看解壓后的制卡工具包具體內容。

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內核、文件系統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內核鏡像zImage、Linux-RT內核鏡像zImage-rt、基礎設備樹dtb文件、Linux-RT內核模塊壓縮包等。

firmware目錄：主要包含動態設備樹dtbo文件。

modules目錄：主要存放Linux內核模塊壓縮包。

rootfs目錄：主要存放文件系統壓縮包。

tests目錄：主要存放產品測試文件壓縮包。

tools目錄：主要存放Shell腳本壓縮包。

mksdboot.sh文件：Linux系統啟動卡制作腳本文件。

1.3Linux-RT內核版本Linux系統啟動卡制作說明

制卡工具包包含Linux內核鏡像、Linux內核模塊，以及Linux-RT內核鏡像、Linux-RT內核模塊。默認情況下，制作的是Linux內核版本的Linux系統啟動卡。如需制作Linux-RT內核版本的Linux系統啟動卡，請按照本小節方法替換內核鏡像和內核模塊，否則請跳過此小節內容。

進入制卡工具包“filesystem/boot/”目錄，備份Linux內核鏡像zImage，并使用Linux-RT內核鏡像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，即可繼續參照后續章節方法制作Linux-RT內核版本的Linux系統啟動卡。

2.Linux系統啟動卡制作

評估板出廠時，默認提供一張配套的Micro SD卡，此卡為可正常使用的Linux系統啟動卡。本章節主要說明Linux系統啟動卡的制作方法，可使用配套的Linux系統啟動卡，或者使用新的空白Micro SD卡。如下步驟使用配套的Linux系統啟動卡進行操作，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系統識別后，一般會自動掛載Micro?SD卡分區，如下圖所示。

圖 5

如果Ubuntu系統沒有自動識別，請右擊右下角的USB大容量存儲設備圖標，再點擊“Connect?(Disconnect from Host)”進行識別。

圖 6

如果沒有以上圖標或者連接不成功，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系統重啟后，存儲設備圖標會重新出現。

2.2Micro SD卡設備節點名確認

執行如下命令，確認Micro?SD卡在Ubuntu系統的設備節點名。

Host# sudo fdisk -l

圖 7

可以看到Micro?SD卡設備節點是“/dev/sdb”，并且有三個分區，分別為sdb1、sdb2和sdb3分區。設備節點名字是可變的，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，用于通過管道監測數據的進度。

為了更直觀地顯示系統啟動卡的制作進度，Linux系統啟動卡制作過程中會使用到PV工具。請執行如下命令通過網絡安裝PV工具，如未安裝PV工具將會導致系統啟動卡制作失敗。

Host# sudo apt-get install pv

圖 8

2.4Linux系統啟動卡制作

如下為Linux系統啟動卡制作命令。命令中“/dev/sdb”為Micro?SD卡設備節點，如錯誤輸入其他存儲介質設備節點，將會造成存儲介質數據損壞，請確認命令中設備節點無誤后，再執行命令。

Host# sudo ./mksdboot.sh -d /dev/sdb

圖 9

根據提示按回車鍵，進行Linux系統啟動卡制作。

圖 10

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

圖 11

執行如下命令，可看到新制作的Linux系統啟動卡共有BOOT、rootfs和rootfs-backup三個分區。其中BOOT分區為FAT32格式，rootfs分區和rootfs-backup分區為EXT4格式。FAT32格式分區在Windows系統下可見，EXT4格式分區在Windows系統下不可見，三個分區在Linux系統下均可見。

圖 12

BOOT分區：主要存放U-Boot鏡像MLO、u-boot.img、LOGO等文件，從制卡工具包boot目錄復制而來。使用Linux系統啟動卡啟動系統時，將使用此目錄的MLO、u-boot.img文件啟動U-Boot。

rootfs分區：存放文件系統。rootfs分區boot目錄主要存放內核鏡像、基礎設備樹文件等文件，從制卡工具包“filesystem/boot/”目錄復制而來。使用Linux系統啟動卡啟動系統時，將使用此目錄的zImage、tl335x-evm.dtb文件啟動內核。

rootfs-backup分區：存放文件系統備份文件。系統固化時，將其內容固化到eMMC或NAND FLASH。

點擊右下角的大容量存儲設備圖標，選擇“Disconnect(Connect to host)”選項（如下圖），斷開Micro?SD卡和Ubuntu的連接，完成Linux系統啟動卡制作。

圖 13

2.5從Linux系統啟動卡啟動系統

評估板斷電，將Linux系統啟動卡插入評估板Micro SD卡槽，根據評估底板絲印將撥碼開關撥為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調試串口到PC機，然后將評估板上電啟動，串口調試終端會打印以下類似啟動信息。

圖 14

圖 15

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

圖 16

可執行如下命令查看當前Linux內核版本信息。

Host# cat /proc/version

圖 17?Linux內核

圖 18?Linux-RT內核

3.固化Linux系統（SPI FLASH+eMMC）

本小節介紹Linux系統固化過程，固化過程包含固化U-Boot到SPI FLASH和固化文件系統到eMMC。固化成功后，評估板從SPI FLASH啟動U-Boot，然后從eMMC加載內核、設備樹和文件系統。

3.1掛載信息和SPI FLASH分區說明

進入評估板系統后執行如下命令，分別查看系統啟動卡和eMMC掛載詳細信息，以及SPI FLASH分區信息。

Target# df?-h

Target# cat /proc/mtd

圖 19

表 1

Linux系統啟動卡

BOOT分區

設備節點：/dev/mmcblk0p1

掛載路徑：/run/media/mmcblk0p1

rootfs-backup分區

設備節點：/dev/mmcblk0p3

掛載路徑：/run/media/mmcblk0p3

eMMC設備

BOOT分區

設備節點：/dev/mmcblk1p1

掛載路徑：/run/media/mmcblk1p1

rootfs分區

設備節點：/dev/mmcblk1p2

掛載路徑：/run/media/mmcblk1p2

data分區（用戶分區）

設備節點：/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：存放環境變量

MTD3

spi.devicetree：存放基礎設備樹文件（暫未使用）

MTD4

spi.kernel：存放內核鏡像（暫未使用）

3.2固化Linux系統

Linux系統啟動卡制作時，已將系統固化的腳本文件mkemmcboot.sh復制到了Linux系統啟動卡文件系統的“/opt/tools/make-system”目錄下。

圖 20

執行如下命令進行一鍵固化。

Target# /opt/tools/make-system/mkemmcboot.sh

圖 21

腳本會進行如下操作：

擦除SPI FLASH。

將eMMC格式化為BOOT、rootfs和data分區。

將Linux系統啟動卡BOOT分區中的U-Boot固化到SPI FLASH對應分區。

將Linux系統啟動卡BOOT分區中的LOGO文件固化到eMMC的BOOT分區。

將Linux系統啟動卡rootfs-backup分區中的文件系統固化到eMMC的rootfs分區，包括內核鏡像和基礎設備樹文件。

用時約3 min， Linux系統固化成功，同時串口調試終端打印提示信息。

備注：腳本會將內核鏡像、基礎設備樹文件固化到SPI FLASH中，實際啟動并不會從SPI FLASH中加載內核鏡像和基礎設備樹文件。

3.3從SPI+eMMC啟動系統

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

圖 22

圖 23

3.4動態設備樹dtbo文件加載方法

評估板設備樹文件包含基礎設備樹dtb文件和動態設備樹dtbo文件，Linux系統啟動時會自動加載dtb文件，dtbo文件需要在文件系統下進行加載。本章節以tl335x-evm-lcd-overlay.dtbo動態設備樹為例，演示動態設備樹文件的方法。

Linux系統啟動卡制作時，已將動態設備樹dtbo文件拷貝到文件系統的“/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“/lib/firmware/”目錄下。

圖 24

文件系統下依次執行如下命令，加載tl335x-evm-lcd-overlay.dtbo動態設備樹文件。

Target# mkdir /configfs //創建configfs文件夾，如已存在，則無需重復創建

Target# mount -t configfs configfs /configfs

Target# mkdir /configfs/device-tree/overlays/full //創建full目錄，根據實際需要修改

Target# echo -n "tl335x-evm-lcd-overlay.dtbo"?> /configfs/device-tree/overlays/full/path

圖 25

正常加載動態設備樹文件后，系統會打印驅動加載的相關信息，部分驅動也有可能不打印任何信息。可執行如下命令查看動態設備樹文件的加載狀態。

Target# cat /configfs/device-tree/overlays/full/status

Target# cat /configfs/device-tree/overlays/full/path

圖 26

Linux Ubuntu

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