Linux系统启动卡制作及系统固化

Tronlong小分队

前言本指导文档适用开发环境：
; N+ |- F1 M+ c+ ^: b7 _  uWindows开发环境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit
" L- d2 j2 ?6 XLinux开发环境：Ubuntu 14.04.3 64bit
虚拟机：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
评估板支持通过Linux系统启动卡、eMMC、NAND FLASH三种方式启动。本文档主要演示Linux系统启动卡制作，以及将Linux系统固化到eMMC的方法。将Linux系统固化到NAND FLASH的方法，另见文档。

; f& z+ A; }" v7 p+ O6 Z
5 Q1 Y6 H1 I; z% L1.Linux系统启动卡制卡工具包说明1.1制卡工具包版本说明
9 v% ]9 o: {' z: N. }产品资料“4-软件资料\Linux\MakESDboot\”目录下的mksdboot_AA_BB_CC_DD.tar.gz压缩文件是Linux系统启动卡制卡工具包，主要包含U-Boot、Linux内核、设备树镜像文件，以及文件系统压缩包等内容。AA_BB_CC_DD为制卡工具包的版本号，具体版本说明如下：

• AA： U-Boot发布版本。详细信息请查看“4-软件资料\Linux\U-Boot\”目录下的特性支持说明文件。
• BB：Linux内核发布版本。详细信息请查看“4-软件资料\Linux\Kernel\”目录下的特性支持说明文件。
• CC：文件系统发布版本。详细信息请查看“4-软件资料\Linux\Filesystem\”目录下的特性支持说明文件。
• DD：产品测试程序发布版本。在文件系统下执行“cat /opt/product-test/version.txt”命令可查看具体版本信息。
  

1.2制卡工具包目录说明
  o( u" f- W" _7 b% }打开Ubuntu，将制卡工具包复制到“/home/tronlong/AM335x”工作目录下，进入制卡工具包所在路径将其解压到当前目录。工具包名称需根据实际情况修改。
Host# cd /home/tronlong/AM335x/
& F" ?0 D* o: I( C: J3 \3 s. VHost# tar -xvf mksdboot_21_21_21_14.tar.gz -C .
! A* Q/ B0 D/ M4 p: N% f7 t
图 1
% d$ _5 c5 ~* r9 }" s  s  ^
执行以下命令，查看解压后的制卡工具包具体内容。
4 Y9 E! l1 ^' k, {Host# tree -L 5 mksdboot_21_21_21_14

. c+ ]# W& g' M0 X图 2
& h: j  A3 p5 B, _# S4 N9 ~
. n% u$ s0 {- @boot目录
# Y+ I  b8 [; z' C( v4 W0 _* `

• MLO文件：U-Boot一级启动镜像。
• u-boot.img文件：U-Boot二级启动镜像。
• README.md文件：制卡工具包、U-Boot、Linux内核、文件系统等版本信息说明文件。logo.bmp文件：LOGO图片。
  

filesystem目录
  C" }; T+ J( ^+ Y2 [7 I

• boot目录：主要包含Linux内核镜像zImage、Linux-RT内核镜像zImage-rt、基础设备树dtb文件、Linux-RT内核模块压缩包等。
• firmware目录：主要包含动态设备树dtbo文件。
• modules目录：主要存放Linux内核模块压缩包。
• rootfs目录：主要存放文件系统压缩包。
• tests目录：主要存放产品测试文件压缩包。
• tools目录：主要存放Shell脚本压缩包。
  

mksdboot.sh文件：Linux系统启动卡制作脚本文件。

( d  Y3 s$ X1 ^! @7 }
" }9 ]. [: h" K* r! X$ g% X9 G1.3Linux-RT内核版本Linux系统启动卡制作说明
$ ^) P' ?1 G  e) R* v​​​​​​​制卡工具包包含Linux内核镜像、Linux内核模块，以及Linux-RT内核镜像、Linux-RT内核模块。默认情况下，制作的是Linux内核版本的Linux系统启动卡。如需制作Linux-RT内核版本的Linux系统启动卡，请按照本小节方法替换内核镜像和内核模块，否则请跳过此小节内容。
, O: u  u, f" W; q& ~; c进入制卡工具包“filesystem/boot/”目录，备份Linux内核镜像zImage，并使用Linux-RT内核镜像zImage-rt替换原来的zImage文件。
0 z2 E. a( K* C3 S) ]2 j; H0 hHost# cd filesystem/boot/
# u1 _* c+ E' m) n6 G# ZHost# cp zImage zImage-linux
' O3 g+ u" Y  FHost# mv zImage-rt zImage
7 u( x7 L  j$ ]8 p

​

图 3

将制卡工具包“filesystem/modules/”文件夹备份，并使用“filesystem/boot/modules-rt/”文件夹将其替换，命令如下。
6 {  c2 ?& L% @+ X, D  a, gHost# mv ../modules ../modules-linux
Host# mv modules-rt ../modules

图 4

替换完成后，即可继续参照后续章节方法制作Linux-RT内核版本的Linux系统启动卡。
8 ]& J1 c) z. G  A​​​​​​​
2.Linux系统启动卡制作评估板出厂时，默认提供一张配套的Micro SD卡，此卡为可正常使用的Linux系统启动卡。本章节主要说明Linux系统启动卡的制作方法，可使用配套的Linux系统启动卡，或者使用新的空白Micro SD卡。如下步骤使用配套的Linux系统启动卡进行操作，如使用空白Micro SD卡，步骤类似。
2.1 Micro SD卡挂载
将Micro SD卡通过读卡器连接到PC机，Ubuntu系统识别后，一般会自动挂载Micro SD卡分区，如下图所示。
1 P) y3 v1 T; z9 |# p( C: x
图 5
# e/ x# L! O: V9 Z: k+ ~0 H
, Q# ?8 O, K3 H* P( E- K如果Ubuntu系统没有自动识别，请右击右下角的USB大容量存储设备图标，再点击“Connect (Disconnect from Host)”进行识别。
' S2 a5 v$ G( a! [6 k5 U5 D9 y* m# ?
) |$ u0 }7 K4 y6 R0 D  M图 6

& K/ B# Q& t6 r; {; o$ o如果没有以上图标或者连接不成功，请尝试如下方法：

• 请将Micro SD卡通过读卡器插到PC机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。
• 请将Micro SD卡插在PC机上，然后重启Ubuntu，在Ubuntu重启过程中不要取出。Ubuntu系统重启后，存储设备图标会重新出现。​​​​​​​
  % A9 a! U+ v/ Z+ [+ T) R3 P

6 w" r, X) \. t" V: E; k  P2.2Micro SD卡设备节点名确认
执行如下命令，确认Micro SD卡在Ubuntu系统的设备节点名。
Host#sudo fdisk -l
5 M' t- A) B% d, @9 j) Y) j. R' c
! b6 F8 s) K, ^图 7
7 e0 A+ d6 I4 i0 g  B. Z; J. v6 U( ~
' N: i6 ^3 O6 K8 S; D: Q可以看到Micro SD卡设备节点是“/dev/sdb”，并且有三个分区，分别为sdb1、sdb2和sdb3分区。设备节点名字是可变的，一般插拔多次或者使用不同的卡插拔后，可能会显示sdc或者sdd。
. V! L  K! ~, R! X$ c
2.3PV工具安装
& X; T. e' @! O7 F0 |# o: \PV(Pipe Viewer)是一种基于终端的工具，用于通过管道监测数据的进度。
为了更直观地显示系统启动卡的制作进度，Linux系统启动卡制作过程中会使用到PV工具。请执行如下命令通过网络安装PV工具，如未安装PV工具将会导致系统启动卡制作失败。
4 B3 K( {0 \" R  D! t$ J7 j1 XHost#sudo apt-get install pv

0 I8 q) J0 d+ N- x0 ?2 Z( \+ @" r0 v图 8
. t3 X! w9 o# h# A( j
7 |+ c2 _" Q$ a0 C% c2.4Linux系统启动卡制作
/ O. t& C9 L, q0 N如下为Linux系统启动卡制作命令。命令中“/dev/sdb”为Micro SD卡设备节点，如错误输入其他存储介质设备节点，将会造成存储介质数据损坏，请确认命令中设备节点无误后，再执行命令。
Host#sudo ./mksdboot.sh -d /dev/sdb
& }8 I7 E5 }, V  p0 T* M$ g! N# K
图 9

根据提示按回车键，进行Linux系统启动卡制作。
7 ]& P. X$ j. [2 A) ]* }
5 @7 c! ^- l& k5 o图 10
+ d) _' S! Y2 S, n3 _
耗时约5～10min，Linux系统启动卡制作完成。同时，系统会打印提示信息，如下图所示。制作时间与Linux系统大小、Micro SD卡容量和接口性能有关。
: A0 P, t7 z' a1 Z5 I
图 11

; J  W2 H. Y8 ]3 K$ {执行如下命令，可看到新制作的Linux系统启动卡共有BOOT、rootfs和rootfs-backup三个分区。其中BOOT分区为FAT32格式，rootfs分区和rootfs-backup分区为EXT4格式。FAT32格式分区在Windows系统下可见，EXT4格式分区在Windows系统下不可见，三个分区在Linux系统下均可见。
8 h4 U9 O- w) C8 V9 X
" ~, o7 x# h; I图 12

, s, e0 t1 i8 L' D0 |/ a1 ^" XBOOT分区：主要存放U-Boot镜像MLO、u-boot.img、LOGO等文件，从制卡工具包boot目录复制而来。使用Linux系统启动卡启动系统时，将使用此目录的MLO、u-boot.img文件启动U-Boot。
6 G; r7 J3 ~8 z( \+ N+ _5 o) Drootfs分区：存放文件系统。rootfs分区boot目录主要存放内核镜像、基础设备树文件等文件，从制卡工具包“filesystem/boot/”目录复制而来。使用Linux系统启动卡启动系统时，将使用此目录的zImage、tl335x-evm.dtb文件启动内核。
rootfs-backup分区：存放文件系统备份文件。系统固化时，将其内容固化到eMMC或NAND FLASH。
5 v0 T) e, V9 v; n" b9 _点击右下角的大容量存储设备图标，选择“Disconnect(Connect to host)”选项（如下图），断开Micro SD卡和Ubuntu的连接，完成Linux系统启动卡制作。

" H5 X1 G  m# `# O图 13
; U* G; }: V, v$ H0 r4 y, V
2.5从Linux系统启动卡启动系统
5 x7 u* C/ i: t% D1 ?- J! O评估板断电，将Linux系统启动卡插入评估板Micro SD卡槽，根据评估底板丝印将拨码开关拨为00010（1～5），此档位为SD卡启动模式。使用Micro USB线连接评估板的USB TO UART3调试串口到PC机，然后将评估板上电启动，串口调试终端会打印以下类似启动信息。

* E" i2 F6 t, I5 ]. k& V图 14


4 K  c9 A% U% x" G图 15
0 Q  N# o; g9 R' x5 F  s: i
系统启动后会自动登陆root用户，说明使用Linux系统启动卡启动评估板成功。
7 y4 _: y; u0 N  Q  B! P- i% [# s4 a
6 _. y) p% ?1 j  w! b图 16
$ r& |# @# Y5 G# Z! k
可执行如下命令查看当前Linux内核版本信息。
Host#cat /proc/version

1 m9 U; a+ Q- I3 u  Q图 17 Linux内核


图 18 Linux-RT内核

3.固化Linux系统（SPI FLASH+eMMC）本小节介绍Linux系统固化过程，固化过程包含固化U-Boot到SPI FLASH和固化文件系统到eMMC。固化成功后，评估板从SPI FLASH启动U-Boot，然后从eMMC加载内核、设备树和文件系统。
# ?1 x' P0 @4 _/ c3 I: P
: _/ p0 Q% p1 M. q+ S$ z3.1挂载信息和SPI FLASH分区说明
进入评估板系统后执行如下命令，分别查看系统启动卡和eMMC挂载详细信息，以及SPI FLASH分区信息。
Target#df -h
Target#cat /proc/mtd

图 19

表 1

Linux系统启动卡   I, c5 V; ?1 }! M. ^! |	BOOT分区 $ h, g& T/ H2 \' V. s" i) R	设备节点：/dev/mmcblk0p1
		挂载路径：/run/media/mmcblk0p1
	rootfs-backup分区	设备节点：/dev/mmcblk0p3 ' y' m# B, M& k- \- R
		挂载路径：/run/media/mmcblk0p3
eMMC设备 0 U2 E4 n$ l- L; u; z1 @5 j	BOOT分区 4 i; ~$ ?5 D% z7 ]	设备节点：/dev/mmcblk1p1
		挂载路径：/run/media/mmcblk1p1 : c$ g1 t! M- S2 W7 ~
	rootfs分区 + p8 w) [4 ~& |- s3 }6 Q	设备节点：/dev/mmcblk1p2 " V. m* S, ?4 h
		挂载路径：/run/media/mmcblk1p2 # G. E/ W/ b  D; P, I( p) ?
	data分区（用户分区） 8 k! v- E3 e6 M) P: }( T	设备节点：/dev/mmcblk1p3
		挂载路径：/run/media/mmcblk1p3
SPI FLASH ! p/ H1 ~9 F* v3 |, H	MTD0 ; ^  R. |4 h0 P& u  z# d  N) w	spi.spl：存放U-Boot第一阶段启动文件MLO
	MTD1	spi.u-boot：存放U-Boot第二阶段启动文件u-boot.img
	MTD2	spi.env：存放环境变量 : ~3 S& G1 s, _6 ?7 _! L
	MTD3	spi.devicetree：存放基础设备树文件（暂未使用）
	MTD4	spi.kernel：存放内核镜像（暂未使用） + j9 y: w1 e4 ?7 W2 T

  V6 V, |, i& F+ N3.2固化Linux系统
1 W" U% M; {7 \" b& c5 W" E8 p6 cLinux系统启动卡制作时，已将系统固化的脚本文件mkemmcboot.sh复制到了Linux系统启动卡文件系统的“/opt/tools/make-system”目录下。
5 b3 ?( S1 x4 e' Z1 b7 ~; y9 W6 c
2 _+ N* K. T/ L2 r+ x! P图 20
6 M+ V' u. H6 T! m! w) e
) ^' x2 q) I0 _/ O执行如下命令进行一键固化。
/ l$ C0 m% |4 MTarget#/opt/tools/make-system/mkemmcboot.sh
$ g2 _0 x9 K  D2 n4 o' a3 u
/ g' _2 [8 O1 }; b$ R/ Q6 d图 21

脚本会进行如下操作：
* W! d( R, @3 o

• 擦除SPI FLASH。
• 将eMMC格式化为BOOT、rootfs和data分区。
• 将Linux系统启动卡BOOT分区中的U-Boot固化到SPI FLASH对应分区。
• 将Linux系统启动卡BOOT分区中的LOGO文件固化到eMMC的BOOT分区。
• 将Linux系统启动卡rootfs-backup分区中的文件系统固化到eMMC的rootfs分区，[url=]包括内核镜像和基础设备树文件。[/url]
  # w7 n7 u6 ^) I5 }0 U

用时约3 min， Linux系统固化成功，同时串口调试终端打印提示信息。
备注：脚本会将内核镜像、基础设备树文件固化到SPI FLASH中，实际启动并不会从SPI FLASH中加载内核镜像和基础设备树文件。

3.3从SPI+eMMC启动系统
评估板断电，将Linux系统启动卡从评估板Micro SD卡槽中取出，根据评估底板丝印将拨码开关拨为10010（1～5），此档位为SPI FLASH启动模式。评估板上电，串口调试终端将会打印如下类似启动信息。

图 22
/ ]! f. u5 x( _  ]. F0 G
* y% P" _  h. r
. B8 [* g. `/ I; F图 23
- |! t. O* z4 q- _0 g: a
% ^* O+ v$ {; L+ O# J
3.4动态设备树dtbo文件加载方法
评估板设备树文件包含基础设备树dtb文件和动态设备树dtbo文件，Linux系统启动时会自动加载dtb文件，dtbo文件需要在文件系统下进行加载。本章节以tl335x-evm-lcd-overlay.dtbo动态设备树为例，演示动态设备树文件的方法。
: P0 z1 b9 C3 ]! F% ^8 i* d7 uLinux系统启动卡制作时，已将动态设备树dtbo文件拷贝到文件系统的“/lib/firmware/”目录下。将需要加载其他dtbo文件，请将其拷贝到文件系统“/lib/firmware/”目录下。

图 24

文件系统下依次执行如下命令，加载tl335x-evm-lcd-overlay.dtbo动态设备树文件。
Target#mkdir /configfs //创建configfs文件夹，如已存在，则无需重复创建
Target#mount -t configfs configfs /configfs
  \+ c& B; l+ a) W  d+ l1 e4 MTarget#mkdir /configfs/device-tree/overlays/full //创建full目录，根据实际需要修改
1 b! G9 s% l/ f6 u# w9 {# vTarget#echo -n "tl335x-evm-lcd-overlay.dtbo" > /configfs/device-tree/overlays/full/path

( i/ C8 v6 ]! X) L/ P! w0 O$ \% @& E$ [图 25
( p9 F* j/ ^, S1 u; Y! `% a, N( T
正常加载动态设备树文件后，系统会打印驱动加载的相关信息，部分驱动也有可能不打印任何信息。可执行如下命令查看动态设备树文件的加载状态。
Target#cat /configfs/device-tree/overlays/full/status
# O' v! [, G! CTarget#cat /configfs/device-tree/overlays/full/path

图 26

4 v, v4 C: j% R- {6 O; j2 V

Zjianeng

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