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：
Windows开发环境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit
) z. t! c, v( V" t1 H+ `+ cLinux开发环境：Ubuntu 14.04.3 64bit
+ s" j$ |9 q  [+ r- T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
4 L( U+ ?- H4 z: l6 |6 g0 K6 m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。
5 b  J( U. M3 h3 Z# m& J5 Y

1.Linux系统启动卡制卡工具包说明1.1制卡工具包版本说明
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：
' A5 @" w8 m7 x* @. d

• 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
% J" D0 c1 I. o! h9 u! a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/
7 b4 T1 M0 d+ J+ S: U, rHost# tar -xvf mksdboot_21_21_21_14.tar.gz -C .

+ ?* S, X- ~/ A+ q图 1
: z1 m6 Z, i. o
; C/ s  v/ |4 K9 F1 v执行以下命令，查看解压后的制卡工具包具体内容。
Host# tree -L 5 mksdboot_21_21_21_14
0 _) q  e) r: @- Q
图 2

4 V3 B1 M  V, v# b. _6 N  c1 u* Aboot目录
" g$ ~. C6 c( K. y" e

• 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

• 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。
  + ]9 v+ U6 B. h: }6 [

mksdboot.sh文件：Linux系统启动卡制作脚本文件。


1.3Linux-RT内核版本Linux系统启动卡制作说明
​​​​​​​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。
8 A# w2 D  ^5 d! {- V1 l3 n# X% p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。
Host# cd filesystem/boot/
Host# cp zImage zImage-linux
Host# mv zImage-rt zImage
) I' N* U% S8 X. z

​

图 3
- w; s* m3 l* [8 x7 {, ^/ k
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。
! i' G5 Z0 K7 ~4 `7 \7 wHost# mv ../modules ../modules-linux
Host# mv modules-rt ../modules
0 L6 t% @' h$ q9 p- I% k
$ A2 Y# n' ?; U4 {0 V) U/ A图 4

; W+ D# b0 f1 k% q# O2 g. _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。
​​​​​​​
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。
3 E2 d' D5 t. P6 q
图 5

1 I  n8 G! o+ o1 e4 p9 F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。

  g: |* y, a& }0 D2 @图 6

  c' D. |- l3 H/ E  U/ E如果没有以上图标或者连接不成功，请尝试如下方法：
: m5 ~  F5 X5 O& g

• 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。​​​​​​​
  

1 ]% G  t5 p7 ^5 x, x2.2Micro SD卡设备节点名确认
: ^; _, Q7 ?, X执行如下命令，确认Micro SD卡在Ubuntu系统的设备节点名。
9 [7 a1 E, u6 h2 NHost#sudo fdisk -l

图 7
  E* u' ]8 E" {9 r# C
. A2 e% q% f/ I& D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。
8 s4 R$ e6 `' @# h$ R
2.3PV工具安装
3 f$ S. G# G. n, x" QPV(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。
/ U  ?2 C+ c, p8 n2 x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。
. R2 G3 o3 _& J6 q7 n0 ~: [Host#sudo apt-get install pv

图 8

& J- o9 L; ]1 x2.4Linux系统启动卡制作
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
' I' y; l3 O) N
. ~2 h% M! `7 Y; a# L图 9

根据提示按回车键，进行Linux系统启动卡制作。

3 |2 @( u: r  a$ C! h图 10
4 Q3 |4 `) S$ Y: j2 \6 H; g7 B
# ^% N# V4 N. O& t( `$ {2 A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。
- B4 _5 J/ s' a8 z
图 11
0 j- Q: P6 I  ^7 {) I) L
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。

, \/ W8 _+ D& g& E* C1 X* M图 12

BOOT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。
/ @* ?4 ?+ O( D! q: B" F7 Zrootfs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。
- [1 K% `' b0 M" W8 F) a- Z* Arootfs-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。
' [# w# H8 @8 w3 v+ z' I% n7 K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。
; {: [7 b% c: y- `. U5 K
5 p) n6 p" A3 {3 m' |# W# E2 [图 13
1 N% k+ m3 ?5 |* H1 t5 a  v0 U
2.5从Linux系统启动卡启动系统
7 ^, u2 e1 D; c  f5 N0 d% n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。

图 14
* w1 o. q8 w6 `% Z8 @' o7 u

6 E+ Y. {5 @6 ^2 p图 15
  U* s3 @! \* e& v  ?6 g
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。

8 }: {5 |) ]' Z5 `, a图 16

可执行如下命令查看当前Linux内核版本信息。
Host#cat /proc/version
. L4 F3 S! ^% C. V0 P. ^
图 17 Linux内核
$ h5 k+ `, u* A* p' ]" p
; C9 F9 n% ^7 D% L5 `; s
  ?4 u$ ?/ C* f$ g: b4 z4 l图 18 Linux-RT内核

0 D, q0 s+ a/ U3 P# [: P( k3.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 k# T1 u# u! j( l
3.1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。
8 k) P$ ], X/ ?8 _Target#df -h
2 h. h, Q  N0 J7 o; t* q# TTarget#cat /proc/mtd

图 19

表 1
* F- d, d2 }/ H! N. b- h% \6 F0 A

Linux系统启动卡	BOOT分区	设备节点：/dev/mmcblk0p1
		挂载路径：/run/media/mmcblk0p1
	rootfs-backup分区 ( ]* o: \, \  M, z: i- Z	设备节点：/dev/mmcblk0p3
		挂载路径：/run/media/mmcblk0p3   s' S* J- ]9 L4 c. e! J& j
eMMC设备 ' G8 |; u* p8 z  |5 O" F. ]6 C- L	BOOT分区 & n0 L, K1 Y1 }0 I  ~0 o+ v& ?	设备节点：/dev/mmcblk1p1 6 p7 ?% A2 j- r8 S
		挂载路径：/run/media/mmcblk1p1
	rootfs分区	设备节点：/dev/mmcblk1p2 8 j% s# j  Z! S# F+ Z1 M& h( \& |
		挂载路径：/run/media/mmcblk1p2 ; B7 ?, f& T" o% ~8 h0 x# `  ~
	data分区（用户分区）	设备节点：/dev/mmcblk1p3 " e8 |% L" H% M( J
		挂载路径：/run/media/mmcblk1p3
SPI FLASH 0 b: D2 g' T! U2 @	MTD0	spi.spl：存放U-Boot第一阶段启动文件MLO 5 S# {6 S& C) v2 Q7 I6 L( T
	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
	MTD3	spi.devicetree：存放基础设备树文件（暂未使用）
	MTD4 . O* I/ X9 l  z, D  E8 R4 G- q* t	spi.kernel：存放内核镜像（暂未使用）

1 P8 V2 Q* k! @# q1 ~+ W( g4 W
9 f1 L$ s8 r! F* R0 o/ U3.2固化Linux系统
! B( m$ a! u  Y- x( y  u# P; P  R3 ILinux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。

6 o2 {' I6 s' _" F图 20
' K) |; _2 i& ]- A5 z3 y' c! L4 e
' q% H5 @( i8 U执行如下命令进行一键固化。
Target#/opt/tools/make-system/mkemmcboot.sh
" L6 C" U" P% d7 s. V! ]  m9 t
图 21

# b3 a9 N0 Q5 Z# I* K( {脚本会进行如下操作：
5 T; m0 V$ v' N! X

• 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]
  

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。

0 n/ r$ q4 k6 ~2 ~2 M3 |图 22
; }# @& L1 l  b

9 Q. @( \" o# t/ ~- N4 D: s图 23
! O# {) w& h$ R- y2 T

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。
- P/ [! C+ ~3 B5 V# `* @3 |Linux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。
7 Q* a/ U' f/ Q
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
, g5 U. H+ ^- P' B, ]Target#mkdir /configfs/device-tree/overlays/full //创建full目录，根据实际需要修改
' z4 |& o0 N3 J- x+ `2 v: N5 bTarget#echo -n "tl335x-evm-lcd-overlay.dtbo" > /configfs/device-tree/overlays/full/path
2 _- ]& [9 \! h& g
& p2 B0 E8 ^1 j2 {5 q3 P图 25
( I+ F4 |) d) b; }. O+ s
! u. H- R* F* [; t% c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
Target#cat /configfs/device-tree/overlays/full/path
: x. M5 N1 E2 _: D1 F1 n" t0 C  g
图 26

Zjianeng

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