BeagleBone Black的内核移植-从零开始制作镜像

很多年前做的针对BeagleBone Black开发板的镜像制作，因为当时涉及到非标准化的，所以把基本的kernel、uboot和跟文件系统rootfs都做了一遍，文中只做移植，不作定制化的修改。

如果觉得哪里有问题，或者操作有误，欢迎留言斧正。

码文不易，转载请申明出处和链接。

使用bbb工业版移植内核，主要做的是几个方面：

• 在linux下安装交叉编译器
• 下载并编译uboot
• 下载并编译linux
• 下载rootfs
• 制作uEnv.txt给予启动
• 制作sd卡，把相关的镜像复制卡内，即完工
  
  以下为具体的操作步骤，本文用的linux操作系统为ubuntu16.04

1.安装交叉编译器

安装交叉编译器

sudo apt-get install gcc-arm-linux-gnueabihf

安装完后可以查看交叉编译器版本

arm-linux-gnueabihf-gcc -v

本文交叉编译器版本为gcc version 5.4.0 20160609 (Ubuntu/Linaro 5.4.0-6ubuntu1~16.04.4)

2.下载并编译uboot

以下假设所有的文件和操作路径都是在~/bb-linux下

sudo mkdir ~/bb-linux/

下载u-boot,并把文件传进ubuntu

解压

unzip -d ~/bb-linux/ u-boot-master.zip
cd ~/bb-linux/u-boot-master/
git checkout v2017.03-rc2 -b tmp

下载相应的patch

路径：~/bb-linux/u-boot-master

wget -c https://rcn-ee.com/repos/git/u-boot-patches/v2017.03-rc2/0001-am335x_evm-uEnv.txt-bootz-n-fixes.patch
wget -c https://rcn-ee.com/repos/git/u-boot-patches/v2017.03-rc2/0002-U-Boot-BeagleBone-Cape-Manager.patch
patch -p1 < 0001-am335x_evm-uEnv.txt-bootz-n-fixes.patch
patch -p1 < 0002-U-Boot-BeagleBone-Cape-Manager.patch

编译u-boot

路径：~/bb-linux/u-boot-master

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- am335x_boneblack_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-

编译完成后在目录下能看到MLO 和 u-boot.img这两个文件。

关于MLO、u-boot，以及am335x的启动流程，可以看BeagleBone Black 从零到一 (1 启动流程)，这篇文章写得很详细。

3.linux内核下载编译

下载linux内核源码，本文的源码版本是4.4.49，并把压缩包传进~/bb-linux/下

路径：~/bb-linux/

sudo unzip linux-4.4.zip
cd  linuc-4.4/
cp arch/arm/configs/bb_org.defconfig .config
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- zImage dtbs

编译完成后在./arch/arm/boot/下有zImage文件以及dts文件夹

• 编译内核模块

因为在后续的使用过程中发现，spi1和sound card的口冲突了导致spi1不能用，所以在编译之前取消sound card模块的加载

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig

选择Device Drivers ---> < M > Sound card support ---

使用空格键取消,变成< > Sound card support ---

然后保存退出，编译

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- modules

4 文件系统rootfs下载

• Debian 8

User	Password
debian	temppwd
root	root

路径：~/bb-linux

下载debian8系统

wget -c https://rcn-ee.com/rootfs/eewiki/minfs/debian-8.7-minimal-armhf-2017-01-14.tar.xz

• 验证sha256sum

sha256sum debian-8.7-bare-armhf-2017-02-14.tar.xz
159e1a6addc35bbfff03b5eafd5cb741086a8a016d5ab9572ab122ce64d63e5e  debian-8.7-bare-armhf-2017-01-14.tar.xz

• 解压

tar xf debian-8.7-bare-armhf-2017-01-14.tar.xz

5 准备烧写sd卡

假设microSD卡插进ubuntu后显示为/dev/sdb1,可以用sudo fdisk -l来查看

擦除microSD卡

sudo dd if=/dev/zero of=/dev/sdb bs=1M count=10

• 安装u-boot

sudo dd if=~/bb-linux/u-boot-master/MLO of=/dev/sdb count=1 seek=1 bs=128k
sudo dd if=~/bb-linux/u-boot-master/u-boot.img of=/dev/sdb count=2 seek=1 bs=384k

• 检查sfdisk的版本

sudo sfdisk --version
#sfdisk，来自 util-linux 2.27.1

如果sfdisk >=2.26.x

sudo sfdisk /dev/sdb <<-__EOF__
4M,,L,*
__EOF__

如果sfdisk <=2.25.x

sudo sfdisk --unit M /dev/sdb <<-__EOF__
4M,,L,*
__EOF__

如果命令过程中出现

Checking that no-one is using this disk right now ... FAILED
This disk is currently in use - repartitioning is probably a bad idea.
Umount all file systems, and swapoff all swap partitions on this disk.
Use the --no-reread flag to suppress this check.
sfdisk: Use the --force flag to overrule all checks.

那么先卸载

sudo umount /dev/sdb1

• 格式化分区
  
  因为mkfs.ext4 1.43的原因 ，必须确保关掉metadata_csum和64bit

sudo mkfs.ext4 -V
#mke2fs 1.42.13 (17-May-2015)
	#使用 EXT2FS Library version 1.42.13

如果mkfs.ext4 >=1.43

sudo mkfs.ext4 -L rootfs -O ^metadata_csum,^64bit /dev/sdb1

如果mkfs.ext4 <=1.42

sudo mkfs.ext4 -L rootfs  /dev/sdb1

挂载分区

sudo mkdir -p /media/rootfs/
sudo mount /dev/sdb1 /media/rootfs/

备份一下u-boot

sudo mkdir -p /media/rootfs/opt/backup/uboot/
sudo cp -v ~/bb-linux/u-boot-master/MLO /media/rootfs/opt/backup/uboot
sudo cp -v ~/bb-linux/u-boot-master/u-boot.img /media/rootfs/opt/backup/uboot

如果想清除在eMMC里旧的u-boot,那么增加u-Env.txt一下内容

uEnv.txt

##This will work with: Angstrom's 2013.06.20 u-boot.
loadaddr=0x82000000
fdtaddr=0x88000000
rdaddr=0x88080000
initrd_high=0xffffffff
fdt_high=0xffffffff
#for single partitions:
mmcroot=/dev/mmcblk0p1
loadximage=load mmc 0:1 ${loadaddr} /boot/vmlinuz-${uname_r}
loadxfdt=load mmc 0:1 ${fdtaddr} /boot/dtbs/${uname_r}/${fdtfile}
loadxrd=load mmc 0:1 ${rdaddr} /boot/initrd.img-${uname_r}; setenv rdsize ${filesize}
loaduEnvtxt=load mmc 0:1 ${loadaddr} /boot/uEnv.txt ; env import -t ${loadaddr} ${filesize};
loadall=run loaduEnvtxt; run loadximage; run loadxfdt;
mmcargs=setenv bootargs console=tty0 console=${console} ${optargs} ${cape_disable} ${cape_enable} root=${mmcroot} rootfstype=${mmcrootfstype} ${cmdline}

然后拷贝进

sudo cp ./uEnv.txt /media/rootfs/

• 安装linux 内核和文件系统

为了bbb用户知道用的是什么版本的系统，那么作如下操作,x为具体的版本号，Z为型号

export kernel_version=4.4.x.Z

拷贝文件系统

~/bb-linux/

sudo tar xfvp ~/bb-linux/*-*-*-armhf-*/armhf-rootfs-*.tar -C /media/rootfs/
sync
sudo chown root:root /media/rootfs/
sudo chmod 755 /media/rootfs/

在/boot/uEnv.txt里设置uname_r

sudo sh -c "echo 'uname_r=${kernel_version}' >> /media/rootfs/boot/uEnv.txt"

拷贝内核镜像

sudo cp -v ~/bb-linux/linux-4.4/arch/arm/boot/zImage /media/rootfs/boot/vmlinuz-${kernel_version}

拷贝内核 Device Tree Binaries(dts)

sudo mkdir -p /media/rootfs/boot/dtbs/${kernel_version}/
sudo cp  ~/bb-linux/linux-4.4/arch/arm/boot/dts/am335x-boneblack.dtb /media/rootfs/boot/dtbs/${kernel_version}/

• 拷贝内核模块Kernel Modules

sudo make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- modules_install INSTALL_MOD_PATH=/media/rootfs

• File Systems Table(/etc/fstab)

sudo sh -c "echo '/dev/mmcblk0p1  /  auto  errors=remount-ro  0  1' >> /media/rootfs/etc/fstab"

• 网络设置

sudo vim /media/rootfs/etc/network/interfaces

增加以下内容：

/media/rootfs/etc/network/interfaces

auto lo
iface lo inet loopback

auto eth0
iface eth0 inet dhcp

为了使能Ethernet为eth0

sudo vim /media/rootfs/etc/udev/rules.d/70-persistent-net.rules

增加以下内容：

/media/rootfs/etc/udev/rules.d/70-persistent-net.rules

# BeagleBone: net device ()
SUBSYSTEM=="net", ACTION=="add", DRIVERS=="?*", ATTR{dev_id}=="0x0", ATTR{type}=="1", KERNEL=="eth*", NAME="eth0"

更新microSD卡系统的源

sudo vim /media/rootfs/etc/apt/source.list

更改为以下内容

deb http://mirrors.ustc.edu.cn/debian jessie main contrib non-free
deb-src http://mirrors.ustc.edu.cn/debian jessie main contrib non-free
deb http://mirrors.ustc.edu.cn/debian jessie-proposed-updates main contrib non-free
deb-src http://mirrors.ustc.edu.cn/debian jessie-proposed-updates main contrib non-free
deb http://mirrors.ustc.edu.cn/debian jessie-updates main contrib non-free
deb-src http://mirrors.ustc.edu.cn/debian jessie-updates main contrib non-free

同步microSD卡，让文件写入microSD卡,并且卸载microSD卡，至此，系统基本能跑通了。

sync
sudo umount /media/rootfs

插入microSD卡后，系统应该正常工作了，登录账户密码

• 增加capemgr:v4.4.x+

git clone https://github.com/beagleboard/bb.org-overlays.git
cd ./bb.org-overlays

更新dtc:

./dtc-overlay.sh
./install.sh

在/boot/uEnv.txt下增加以下内容,如有需要开机自启动的cape,那么就增加在cape_enable下即可

dtb=am335x-boneblack-overlay.dtb
#cape_disable=bone_capemgr.disable_partno=
#cape_enable=bone_capemgr.enable_partno=

• 增加usb连网

sudo apt-get install udhcpd
sudo vim /etc/network/interfaces

增加以下内容

/etc/network/interfaces

#Ehternet/RNDIS gadget (g_ether)
#... or on host side, usbnet and random hwaddr
iface usb0 inet static
address 192.168.7.2
netmask 255.255.255.252
network 192.168.7.0
gateway 192.168.7.1

下载并且编译脚本

wget -c https://raw.github.com/RobertCNelson/tools/master/scripts/beaglebone-black-g-ether-load.sh
chmod +x beaglebone-black-g-ether-load.sh
sudo ./beaglebone-black-g-ether-load.sh