Linux系统启动卡制作及系统固化

前言本指导文档适用开发环境：
Windows开发环境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit
Linux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。


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LinuxMakesdboot”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LinuxU-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LinuxKernel”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LinuxFilesystem”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
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/
Host# tar -xvf mksdboot_21_21_21_14.tar.gz -C .
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图 1

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
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图 2

boot目录

• 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。
  

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。
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
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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。
Host# mv ../modules ../modules-linux
Host# mv modules-rt ../modules
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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。
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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。
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图 5

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。
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图 6

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。​​​​​​​
  

2.2Micro 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
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图 7

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。

2.3PV工具安装
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。
Host#sudo apt-get install pv
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图 8

2.4Linux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
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图 9

根据提示按回车键，进行Linux系统启动卡制作。
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图 10

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。
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图 11

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。
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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。
rootfs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。
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。
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图 13

2.5从Linux系统启动卡启动系统
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。
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图 14
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图 15

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。
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图 16

可执行如下命令查看当前Linux内核版本信息。
Host#cat /proc/version
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图 17 Linux内核
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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。

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。
Target#df -h
Target#cat /proc/mtd
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图 19

表 1

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	设备节点：/dev/mmcblk0p3
		挂载路径：/run/media/mmcblk0p3
eMMC设备	BOOT分区	设备节点：/dev/mmcblk1p1
		挂载路径：/run/media/mmcblk1p1
	rootfs分区	设备节点：/dev/mmcblk1p2
		挂载路径：/run/media/mmcblk1p2
	data分区（用户分区）	设备节点：/dev/mmcblk1p3
		挂载路径：/run/media/mmcblk1p3
SPI FLASH	MTD0	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
	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）

3.2固化Linux系统
Linux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。
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图 20

执行如下命令进行一键固化。
Target#/opt/tools/make-system/mkemmcboot.sh
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图 21

脚本会进行如下操作：

• 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，包括内核镜像和基础设备树文件。
  

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。
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图 22
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图 23


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。
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。
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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
Target#mkdir /configfs/device-tree/overlays/full //创建full目录，根据实际需要修改
Target#echo -n "tl335x-evm-lcd-overlay.dtbo" > /configfs/device-tree/overlays/full/path
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图 25

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
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图 26