i.MX6ULL开发板-Buildroot制作交叉编译器

发表时间:2021-12-30 14:28作者:武汉万象奥科
前言
文章基于HD-IMX6ULL-MB   系列开发板测试验证,该开发板由武汉芯路遥科技有限公司与武汉万象奥科电子有限公司合作推出。此开发板基于 NXP iMX6ULL 系列 Cortex-A7 高性能处理器设计,适用于快速开发一系列具有创新性的产品如人机界面工业 4.0 扫描仪、车载终端以及便携式医疗设备。



HD-IMX6ULL-MB  系列开发板

1. Buildroot制作交叉编译器

在前面我们提到,如果想要自己制作交叉编译器的话,通常会用到两个工具,分别是 crosstool-NGBuildroot     。但需要了解的是制作交叉编译器只是嵌入式开发的第一步,后面我们还需要使用交叉编译器来移植 bootloader、linux kernel 以及制作根文件系统 rootfs,之后还会用它来交叉编译各种所需要的应用程序。其中 crosstool-NG 只是制作了一个交叉编译器,而如果你希望一键完成这所有的事情, 则可以使用 Buildroot


如果你是一个嵌入式软件工程师,那你有必要要知道buildroot是什么。buildroot这个工具除了可以制   作交叉编译器以外,还提供了一种更加高效的管理方法,它把bootloader,linux,应用程序和rootfs集 成在一起,可以非常方便的去定制,管理,编译和组装一个自己需要的,针对自己的设备的一个完整的   软件系统,这样我们可以利用buildroot针对自己的嵌入式设备开发完整的BSP和SDK。
接下来我们将介绍如何使用 buildroot 来制作交叉编译器,同时生成一个开发板可以使用的根文件系统。需要注意的是,因为 Linux 内核 和 u-boot 今后需要自己针对开发板做移植修改,所以这里将不编译 Linux内核 和 u-boot 程序。


1.1Buildroot 介绍

Buildroot 官网首页对buildroot的定义,和特点有非常明确的介绍: h ttps://buildroot.org/
  • buildroot的宗旨为了让嵌入式linux开发更容易;
  • 管理一切!为嵌入式设备生成交叉编译工具链,文件系统,交叉编译bootloader和kernel image;
  • 易用!所有配置通过像linux一样的menuconfig,gconfig和xconfig;
  • 支持丰富的package资源,构建你需要的rootfs;




这里,我们从Buildroot的官方下载地址下载当前的最新长期支持版本 buildroot-2021.02.7 并解压缩。



整个Buildroot是由Makefile(*.mk)脚本和Kconfig(Config.in)配置文件构成的,因此可以像配置Linux内   核一样执行make   menuconfig进行配置,编译出一个完整的、可以直接烧写到机器上运行的Linux系统文件(包含bootloader、kernel、rootfs以及rootfs中的各种库和应用程序)。而构建开源软件包的流程, 工作流大致如下:
  • 获取:获取源代码解压:解压源代码
  • 补丁:针对缺陷修复和增加的功能应用补丁配置:根据环境准备构建过程
  • 安装:复制二进制和辅助文件到它们的目标目录
  • 打包:为在其它系统上安装而打包二进制和辅助文件
构建每个软件包的工作流几乎是相同的,Buildroot主要就是把这些重复操作自动化,用户只需勾选上所 需软件包,便自动完成以上所有操作。其次,U-boot、Linux   Kernel的编译工作流的差不多,只是配置的自定义参数更多,在Buildroot设置好了,也就一并生成。


1.2Buildroot 配置

在 buildroot 源码路径下,有很多参考的示例配置,其中就包含有 imx6ullevk 的参考配置。我们没有必要所有的选项都自己从0开始配置,接下来我们将在它的基础上来修改。


如果是使用 SecureCRT 远程登录到Linux服务器上操作的话,需要 export TERM=vt100 命令配置TERM 环境变量,否则接下来的配置可能不能输入。接下来再执行 make menuconfig   对交叉编译器制作进行配置。


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下面是 Buildroot 的配置界面,接下来我们将对齐进行配置。在配置的过程中:
  • 使用 上、下键 选择菜单;
  • 使用 Tab键 选择底行的 <Select> < Exit> ;
  • 在某个选项上按 h 可以参考该选项的配置帮助信息;
  • 使用 空格 选择或使能某个选项, 也可以使用 yn 使能或取消该选项; 如果是需要输入配置的选项,按 回车 进入输入;

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Target options 选项中 ,这里配置了交叉编译器的体系架构信息。因为我们的开发板所有的处理器i.MX6ULL 是采样 Cortex-A7架构,带有 NEON 浮点运算,所以这里做如下的默认配置。


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Build options 选项中 ,这里主要修改一下:
  • ($(TOPDIR)/tarballs) Download dir 修改指定源码包的下载路径;
  • (/opt/buildroot/cortexA7) Host dir 修改指定交叉编译器的安装路径;
  • libraries (both static and shared) 这里修改选择使能静态库,今后编译程序或学习过程中可能需要。

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Toolchain 选项中,这里做如下修改:
  • C library 选择使用 (glibc);
  • Kernel Headers 选择 (Linux 5.10.x kernel headers);
  • [*] Enable C++ support 该选项选择支持 C++编译器,如果想支持其它的语言(Fortran、Dlanguage)也可以选择;
  • 这里的gcc、binutils的版本使用默认的版本

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System configuration 选项中配置了根文件系统的相关信息,我们做如下修改:
  • (imx6ull) System hostname 设置开发板的主机名,保存在根文件系统树 /etc/hostname 文件中;
  • (Welcome to LingYun iMX6ULL Board, default password '12345'.) System banner 设置开机提示信息,保存到根文件系统树 /etc/issue 文件中;
  • /dev management (Dynamic using devtmpfs + mdev) 这里设置设备管理的默认程序,这里使用的是 busybox 里提供的mdev,也可以选择 udev;
  • (12345) Root password 设置开发板登录时的 root 账号默认密码为 12345;
  • 移除 Custom scripts to run after creating filesystem images 里设置的脚本,我们不需要;

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Kernel   选项主要是Linux内核的编译配置,今后我们将会自己移植并编译Linux内核,所以这里不要选择。


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Target packages 选项这里有大量的应用程序或开源库编译选项,如果想制作到根文件系统树中的话, 这里可以做相应的选择。


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下面是一些建议可以选择的软件包:


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Filesystem images   选项指定生成根文件系统镜像的类型,因为我们将来将会自己制作系统镜像,所以这里不需要生成。只需要将根文件系统树打包并使用 bzip2 压缩即可。

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Bootloaders   选项主要是u-boot的编译配置,今后我们将会自己移植并编译U-boot,所以这里不要选择。

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Host utilities 是在编译 Buildroot   过程中,X86主机上所依赖的一些工具。可以进去把一些能取消的都取消,从而节省编译时间;
Legacy config options 是一些过期作废的软件包,一般都不需要;


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配置完成之后,选择 < Exit > 退出并保存该配置,这些配置将会保存在当前路径下的 .config 隐藏文件里。之后的编译过程将根据这里面的配置,选择下载、编译相关程序或代码。


1.3Buildroot 编译


首先创建交叉编译器的安装路径,注意制作交叉编译器别用 root 账号来完成,否则小心破坏自己的Linux系统。


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接下来我们就开始交叉编译的编译制作过程,这个过程的时间依赖PC的性能和所选择的选项多少。我的Linux服务器处理器是Intel(R) Xeon(R) CPU E31235 @ 3.20GHz,4核8线程,所以我这里使用 make -j8命令用8个进程同时编译。


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编译成功完成之后,输出如下:


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编译过程中 下载的源码包 将会放到 tarballs 文件夹下:

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编译生成的 根文件系统树 将会放到 output/images/ 文件夹下:


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编译生成的 交叉编译器 将会放到 /opt/buildroot/cortexA7 路径下:


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我们可以使用下面命令查看制作好的交叉编译器相关版本信息:


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1.4 Buildroot 测试


接下来我们使用制作好的交叉编译器,交叉编译之前写好的 hello.c 测试程序,并放到 ARM 开发板上运行测试。需要注意的是因为新制作的交叉编译器跟开发板上运行的C运行库版本不一致,这里必须加上 -static 进行静态链接,这样编译生成的程序才能在开发板上运行。


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ARM 开发板上下载运行测试:


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