[教程]使用buildroot完全自定义自己的embedded linux系统(nand)

cubieboards

ubuntu, fedora, debian太过庞大了，你是否想完完全全的构建自己的embedded linux系统？本篇文章教你如何实现

编译环境：
ubuntu 12.04(x86_64)

目标环境：
1) linux-3.4内核
2) buildroot 2013-02
3)系统运行在nand上

固件制作步骤说明：
步骤一：创建自己的工作目录
$mkdir ~/mylinux
$cd ~/mylinux

步骤二：获取源代码
$git clone git://github.com/cubieboard/sunxi-tools.git tools
$git clone git://github.com/cubieboard/u-boot-sunxi.git u-boot
$git clone git://github.com/cubieboard/buildroot-sunxi.git buildroot
$git clone git://github.com/cubieboard/linux-sunxi.git linux-3.4

步骤三：切换到sunxi-3.4-cb分支
$cd tools
$git checkout -b sunxi-3.4-cb origin/sunxi-3.4-cb
$cd -
$cd u-boot
$git checkout -b sunxi-3.4-cb origin/sunxi-3.4-cb
$cd -
$cd buildroot
$git checkout -b sunxi-3.4-cb origin/sunxi-3.4-cb
$cd -
$cd linux-3.4
$git checkout -b sunxi-3.4-cb origin/sunxi-3.4-cb
$cd -

步骤四：编译并生成固件
$cd ~/mylinux
$tools/build.sh
漫长的编译完成后，在toosl/pack下面生成了一个100多M的固件

步骤五：
1)启动livesuit，并选中刚生成的固件
2)准备好一块cubieboard，按住micro USB口下面的烧写键，然后插入usb线，等3秒左右，松开按键，进入烧写模式

简易教程已经写完，后续里面各个部分如何定制，以及相关的原理会不断的补充上来，欢迎大家尝试并提出意见

教程二. 定制buildroot

$cd ~/mylinux/buildroot
$make cubieboard_defconfig
$make menuconfig

进入了如下的界面


通过上下左右，空格+返回选中要增加的软件包，定制完成后退出
把新的配置保存下来
$cp .config configs/cubieboard_defconfig

做完后就可以重新运行tools/build.sh重新生成固件了。有一点需要注意的，不要进到tools目录下运行build.sh脚本，必须在~/mylinux目录下，运行tools/build.sh

如果你还想进一步的定制你的文件系统，可以研究下board/cubieboard下面的skel以及scripts脚本，也可以上buildroot的官方网站查看他们的帮助文档

教程三 定制nand分区

1)当前分区情况说明
我们知道, cubieboard上的nandflash的容量是4GB。
当前nand的分区情况可以看～/mylinux/tools/pack/chips/sun4i/configs/linux/default/下面的sys_config.fex文件，如下面所示

[part_num]
num     = 4
[partition0]
    class_name  = DISK
    name        = bootloader
    size_hi     = 0
    size_lo     = 32768
    user_type   = 0
    ro          = 0
[partition1]
    class_name  = DISK
    name        = env
    size_hi     = 0
    size_lo     = 16384
    user_type   = 0
    ro          = 0
[partition2]
    class_name  = DISK
    name        = boot
    size_hi     = 0
    size_lo     = 16384
    user_type   = 0
    ro          = 0
[partition3]
    class_name  = DISK
    name        = rootfs
    size_hi     = 0
    size_lo     = 524288
    user_type   = 0
    ro          = 0

num= 4表示分为4个分区，每个分区的容量由size_lo指定，以1KB为单位。需要注意的是，如果4个分区的容量没有用完4GB（我们的nandflash是4GB），则烧写的时候会自动添加一个分区，用完所有的nand容量。我们进入linux系统，看一下系统中的分区，如下：
[root@linux ~]# ls -l /dev/nand*
brw-------    1 root     root       93,   0 Jan  1  1970 /dev/nand
brw-------    1 root     root       93,   1 Jan  1  1970 /dev/nanda
brw-------    1 root     root       93,   2 Jan  1  1970 /dev/nandb
brw-------    1 root     root       93,   3 Jan  1  1970 /dev/nandc
brw-------    1 root     root       93,   4 Jan  1  1970 /dev/nandd
brw-------    1 root     root       93,   5 Jan  1  1970 /dev/nande

其中/dev/nand表示的是整个nand设备，容量是4GB，nanda,nandb,nandc,nandd是sys_config.fex中配置的分区，nande是系统计算剩余容量自动创建的。在使用livesuit烧写的时候，每个用户分区要烧写的镜像也是在sys_config.fex中指定的，如下

[down_num]
down_num    = 4

[download0]
part_name   = bootloader
pkt_name    = BOOTLOADER_00000
encrypt     = 0

[download1]
part_name   = env
pkt_name    = ENVIROMENT_00000
encrypt     = 0

[download2]
part_name   = boot
pkt_name    = KERNEL_000000000
encrypt     = 0

[download3]
part_name   = rootfs
pkt_name    = ROOTFS_000000000
encrypt     = 0

比如前面的bootloader分区，它的索引名是BOOTLOADER_00000，在相同目录下的image.cfg中找到下面一行
{filename = "bootloader.fex",   maintype = ITEM_ROOTFSFAT16,  subtype = "BOOTLOADER_00000",},

从上面我们可以发现，bootloader区下载的是bootloader.fex文件，我们可以仔细研究tools/pack/pack脚本，发现bootloader.fex是fsbuild命令工具创建的一个fat16的文件镜像，它们内容来源于~/mylinux/tools/pack/chips/sun4i/wboot/bootfs。同理，其他的分区文件也可以这样分析。

2）修改指定分区容量大小
这里举个简单的例子，把nandd(也就是我们linux的根分区）容量从原来的512MB调整到2GB
，只需要在sys_config.fex的
[partition3]
    class_name  = DISK
    name        = rootfs
    size_hi     = 0
    size_lo     = 524288
    user_type   = 0
    ro          = 0
改为
[partition3]
    class_name  = DISK
    name        = rootfs
    size_hi     = 0
    size_lo = 2057152
    user_type   = 0
    ro          = 0

然后重修执行tools/build.sh,烧写完进入系统，nandd的容量就变成2GB了。

教程四 裁剪linux内核

其实同裁剪buildroot。命令如下

$cd ~/mylinux/linux-3.4
$cp arch/arm/configs/cubieboard_defconfig .config
$make ARCH=arm menuconfig (注意：不要漏了ARCH=arm)
执行完上面的命令后，则进入经典的NCURSE界面，选上自己喜欢的驱动后，退出，再把新的配置文件保存
$cp .config arch/arm/configs/cubieboard_defconfig

最后在回到mylinux目录，执行tools/build.sh即可。如果需要增加自己的驱动，建议加入到kernel的目录树中，可以参考linux-3.4/Documentation/kbuild/kconfig-language.txt，有时间研究的话，可以学到很多东西。同时建议新人好好看一看linux-3.4/Documentation/CodingStyle。

教程五 红外控制例子

在做好自己的系统后，下面我们写一个简单的红外控制计算机的例子（具体控制需要自己实现，这里是一个demo)
a)烧写完linux,上电
b)使用root（密码cubieboard)登录
c)连上以太网线
d)挂载开发机
$udhcpc  (自动配置ip)
$mount.cifs //192.168.1.2/share /mnt -o user=build (假设我的开发主机是192.168.1.2，并有一个共享目录share
e)写一段小代码，如下
//ir-demo.c，我直接放到share目录下
//arm-linux-gnueabihf-gcc -static -o ir-demo ir-demo.c
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <linux/input.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/inotify.h>
#include <sys/stat.h>
#include <limits.h>
#include <sys/errno.h>

#ifndef EV_SYN
#define EV_SYN 0
#endif

#define BITS_PER_LONG (sizeof(long) * 8)
#define NBITS(x) ((((x)-1)/BITS_PER_LONG)+1)
#define OFF(x)  ((x)%BITS_PER_LONG)
#define BIT(x)  (1UL<<OFF(x))
#define LONG(x) ((x)/BITS_PER_LONG)

#define EVENT_SIZE  ( sizeof (struct inotify_event) )

int main (int argc, char **argv)
{
    int fd, rd, i;
    struct input_event ev[64];
    int version;
    unsigned short id[4];
    unsigned long bit[EV_MAX][NBITS(KEY_MAX)];
    char name[256] = "Unknown";
    int abs[5];

    if (argc < 2) {
        printf("Usage: ir-runner /dev/input/eventX\n");
        return 1;
    }

    if ((fd = open(argv[argc - 1], O_RDONLY)) < 0) {
        perror("evtest");
        return 1;
    }

    ioctl(fd, EVIOCGNAME(sizeof(name)), name);
    printf("Input device name: \"%s\"\n", name);

    daemon(0, 1);

    while (1) {
        rd = read(fd, ev, sizeof(struct input_event) * 64);

        if (rd < (int) sizeof(struct input_event)) {
            perror("\nir: error reading");
            return 1;
        }

        for (i = 0; i < rd / sizeof(struct input_event); i++) {
            printf("code=%d, type=%d, value=%d\n", ev.code,
                   ev.type, ev.value); //可以在这里根据不同的code值执行不同的程序，可以用system系统调用
        }
    }

    close(fd);
    return 0;
}

f) 运行测试程序
#insmod /lib/modules/3.4.29+/kernel/drivers/input/keyboard/sun4i-ir.ko
此时打印提示是event1设备。
#/mnt/ir-demo /dev/input/event1
这个时候按遥控键就有反应了。如果配上LED灯或者GPIO就更佳了。

简化了下前面红外测试代码，并提交到github.com/cubieboard/buildroot-sunxi.git

commit 9d0aaa64c5bd034f1f53dd5889f7a77af0da40fd
Author: matson <matson@cubietech.com>
Date:   Sat Apr 27 11:20:55 2013 +0800

    cubieboard: add cb_tools package
    Add ir-daemon example program. This allow you to trigger some other program via IR module. The instructions to do this are:
    1. After system startup, insmod sunxi-ir.ko module
    2. run 'ir-daemon'
    3. Add a hook script or program, and the full name should be '/tools/ir-hook'
   
    when you push the IR key, ir-daemon will start '/tools/ir-hook', pass the keycode and value to '/tools/ir-hook'

diff --git a/configs/cubieboard_defconfig b/configs/cubieboard_defconfig
index 82deac0..68bcb41 100644
--- a/configs/cubieboard_defconfig
+++ b/configs/cubieboard_defconfig
@@ -1,6 +1,6 @@
#
# Automatically generated make config: don't edit
-# Buildroot 2013.02-dirty Configuration
+# Buildroot 2013.02-00001-g49408af-dirty Configuration
#
BR2_HAVE_DOT_CONFIG=y
BR2_HOSTARCH_NEEDS_IA32_LIBS=y
@@ -988,6 +988,7 @@ BR2_PACKAGE_UTIL_LINUX_LIBBLKID=y
# BR2_PACKAGE_UTIL_LINUX_LOGIN_UTILS is not set
# BR2_PACKAGE_UTIL_LINUX_WRITE is not set
# BR2_PACKAGE_DSP_TOOLS is not set
+BR2_PACKAGE_CB_TOOLS=y

#
# Text editors and viewers
diff --git a/package/Config.in b/package/Config.in
index faee5c3..6aba157 100644
--- a/package/Config.in
+++ b/package/Config.in
@@ -800,6 +800,7 @@ source "package/supervisor/Config.in"
source "package/systemd/Config.in"
source "package/util-linux/Config.in"
source "package/dsp-tools/Config.in"
+source "package/cb_tools/Config.in"
endmenu

menu "Text editors and viewers"
diff --git a/package/cb_tools/Config.in b/package/cb_tools/Config.in
new file mode 100644
index 0000000..67943e9
--- /dev/null
+++ b/package/cb_tools/Config.in
@@ -0,0 +1,5 @@
+config BR2_PACKAGE_CB_TOOLS
+        bool "cb_tools"
+        help
+          tools for cubieboard
+
diff --git a/package/cb_tools/cb_tools.mk b/package/cb_tools/cb_tools.mk
new file mode 100644
index 0000000..20a7ffe
--- /dev/null
+++ b/package/cb_tools/cb_tools.mk
@@ -0,0 +1,28 @@
+CB_TOOLS_DIR := $(BUILD_DIR)/cb_tools
+
+$(CB_TOOLS_DIR)/.source :
+        mkdir -pv $(CB_TOOLS_DIR)
+        cp -rf package/cb_tools/src/* $(CB_TOOLS_DIR)
+        touch $@
+
+$(CB_TOOLS_DIR)/.configured : $(CB_TOOLS_DIR)/.source
+        touch $@
+
+
+cb_tools-binary: $(CB_TOOLS_DIR)/.configured
+        $(MAKE) CC="$(TARGET_CC)" -C $(CB_TOOLS_DIR)
+
+
+cb_tools: cb_tools-binary
+        $(MAKE) DESTDIR="$(TARGET_DIR)" -C $(CB_TOOLS_DIR) install
+        rm -rf $(CB_TOOLS_DIR)/.source $(CB_TOOLS_DIR)/.configured
+
+
+##############################################################
+#
+# Add our target
+#
+#############################################################
+ifeq ($(BR2_PACKAGE_CB_TOOLS),y)
+TARGETS += cb_tools
+endif
diff --git a/package/cb_tools/src/Makefile b/package/cb_tools/src/Makefile
new file mode 100644
index 0000000..f70f181
--- /dev/null
+++ b/package/cb_tools/src/Makefile
@@ -0,0 +1,26 @@
+
+#CROSS_COMPILE?=arm-linux-gnueabihf-
+#CC=$(CROSS_COMPILE)gcc
+#LD=$(CROSS_COMPILE)ld
+
+#ifneq "CROSS_SYSROOT" ""
+#CROSS_SYSROOT=$(shell cd ../../../../out/br/staging; pwd)
+#endif
+
+#CFLAGS+=--sysroot=$(CROSS_SYSROOT)
+
+ir-daemon:ir-daemon.c
+        $(CC) $(CFLAGS) -o ir-daemon -lsysfs ir-daemon.c
+
+
+all: ir-daemon
+
+install:
+        install ir-daemon  $(DESTDIR)/bin
+
+clean:
+        rm -rf *.o ir-daemon
+
+.PHONY: all clean
+
+
diff --git a/package/cb_tools/src/ir-daemon.c b/package/cb_tools/src/ir-daemon.c
new file mode 100644
index 0000000..76a58c9
--- /dev/null
+++ b/package/cb_tools/src/ir-daemon.c
@@ -0,0 +1,106 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdint.h>
+#include <linux/input.h>
+#include <string.h>
+#include <fcntl.h>
+#include <unistd.h>
+#include <sys/types.h>
+#include <sys/inotify.h>
+#include <sys/stat.h>
+#include <limits.h>
+#include <sys/errno.h>
+#include <sysfs/dlist.h>
+#include <sysfs/libsysfs.h>
+
+#define SUNXI_IR_NAME "sun4i-ir"
+#define HOOK_PROGRAM "/tools/ir-hook"
+
+int get_sunxi_ir_device(char *buf_name, size_t buf_len)
+{
+        struct sysfs_class *input_class = NULL;
+        struct dlist *input_devices = NULL;
+        struct sysfs_class_device *cls_dev = NULL;
+        struct sysfs_device *tdev = NULL;
+        struct sysfs_attribute *tattr = NULL;
+        int ret = -1;
+
+        input_class = sysfs_open_class("input");
+        input_devices = sysfs_get_class_devices(input_class);
+
+        dlist_for_each_data(input_devices, cls_dev, struct sysfs_class_device) {
+                tdev = sysfs_get_classdev_device(cls_dev);
+                if (tdev != NULL) {
+                        tattr = sysfs_get_device_attr(tdev, "name");
+                        if (tattr == NULL)
+                                continue;
+                        if (tattr->value == NULL)
+                                continue;
+
+                        if (strncmp(tattr->value, SUNXI_IR_NAME, 8)) {
+                                continue;
+                        }
+                        memset(buf_name, buf_len, 0);
+                        strncpy(buf_name, cls_dev->name, buf_len - 1);
+                        ret = 0;
+
+                }
+        }
+
+        sysfs_close_class(input_class);
+        return ret;
+}
+
+
+int main (int argc, char **argv)
+{
+        int fd, rd, i, ret;
+        struct input_event ev[64];
+        char name_buf1[128];
+        char name_buf2[128];
+
+        ret = get_sunxi_ir_device(name_buf1, sizeof(name_buf1));
+        if (ret) {
+                printf("Please insmod sunxi-ir.ko\n");
+                return -1;
+        }
+
+        memset(name_buf2, sizeof(name_buf2), 0);
+        snprintf(name_buf2, sizeof(name_buf2), "/dev/input/%s", name_buf1);
+
+        printf("ir: %s\n", name_buf2);
+
+        if ((fd = open(name_buf2, O_RDONLY)) < 0) {
+                perror("evtest");
+                return 1;
+        }
+
+        daemon(0, 1);
+
+        while (1) {
+                rd = read(fd, ev, sizeof(struct input_event) * 64);
+
+                if (rd < (int) sizeof(struct input_event)) {
+                        perror("read");
+                        return 1;
+                }
+
+                for (i = 0; i < rd / sizeof(struct input_event); i++) {
+                        if (ev.type == 1) {
+                                if (ev.value == 1) {
+                                        printf("IR: %d DOWN\n", ev.code);
+                                } else {
+                                        printf("IR: %d UP\n", ev.code);
+                                }
+                                if (!access(HOOK_PROGRAM, X_OK)) {
+                                        memset(name_buf1, sizeof(name_buf1), 0);
+                                        snprintf(name_buf1, sizeof(name_buf1), "%s %d %d",
+                                                 HOOK_PROGRAM, ev.code, ev.value);
+                                        system(name_buf1);
+                                }
+                        }
+                }
+        }
+
+        close(fd);
+        return 0;
+}

编出固件后，在/tools/下面添加ir-hook程序或者脚本就可以了。ir-daemon在收到信号后，会启动/tools/ir-hook，并把code, value作为$1 $2参数传递给它。这样就可以通过红外控制各种东西了。

刚刚更新了linux-sunxi和tools-sunxi，把ir, leds默认编译进linux内核，gpio编译成模块。所以现在取最新的代码，然后添加下面的脚本，就可以红外控制灯了。理论上控制gpio也是一样的，但记得要加载驱动，并且运行ir-daemon

cat /tools/ir-hook
#!/bin/bash

if [ "$2" -eq "1" ]; then
if cat /sys/class/leds/blue\:ph21\:led2/brightness|grep 1
then
echo 0 > /sys/class/leds/blue\:ph21\:led2/brightness
else
echo 1 > /sys/class/leds/blue\:ph21\:led2/brightness
fi

fi

使用红外控制gpio灯的例子。用了cubieboard的面包板

脚本如下
cat /tools/ir-hook
#!/bin/bash

if [ "$2" -eq "0" ]; then
        exit 0
fi

if ! ls /sys/class/gpio |grep gpio30
then
        echo "export 30, 31"
        echo 30 > /sys/class/gpio/export
        echo 31 > /sys/class/gpio/export
        echo out > /sys/class/gpio/gpio30_pd2/direction
        echo out > /sys/class/gpio/gpio31_pd1/direction
fi

if cat /sys/class/gpio/gpio31_pd1/value |grep 1
then
        echo 0 > /sys/class/gpio/gpio30_pd2/value
        echo 0 > /sys/class/gpio/gpio31_pd1/value
else
        echo 0 > /sys/class/gpio/gpio30_pd2/value
        echo 1 > /sys/class/gpio/gpio31_pd1/value
fi

gpio映射可以看：
1) http://linux-sunxi.org/Cubieboard
2)tools/pack/chips/sun4i/configs/linux/cubieboard/sys_config1.fex
  其中的gpio_para段
3)http://linux-sunxi.org/GPIO





原文作者：matson
原文链接：http://forum.cubietech.com/forum.php?mod=viewthread&tid=352&extra=&page=1

fjjjnk1234

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