基于恩智浦imx6ull处理器的buildroot详细使用步骤

本文描述buildroot的详细使用步骤，以恩智浦imx6ull处理器为运行平台。

一、获取buildroot

从https://buildroot.org/链接中下载buildroot：

这里小生选择buildroot-2022.02.6.tar.xz版本：

在Ubuntu20.04下解压缩软件包后，其目录结构大致如下所示：

还是习惯性的剖析一下其目录中的内容：顶层目录下放置了一些都很常见的文件，还是一样的，makefile最重要，Config.in文件是一个makefile文件的配置输入，该文件由makefile读取解析，README文件中描述了buildroot的使用方法：

（1）在arch目录下，以arch.xx的命名方式编写了针对特定架构的配置选项和对应的参数：

（2）在board目录下，大概放置了关于有些芯片厂家硬件平台相关的文件，以目录进行划分和规划。

（3）在boot目录下，放置了关于bootloader的相关目录，目录中放置的是一个Config.in配置输入描述文件和一个具体的makefile描述文件。

（4）在configs目录下，放置了许多与具体芯片厂商板卡的默认配置，在配置buildroot时，可以使用该目录下的文件。

（5）docs目录，肯定是放置了与buildroot的描述文档，熟悉buildroot的必看目录。

（6）在fs目录下，放置buildroot支持的文件系统，以文件系统名称命名，目录中同样放置了Config.in配置输入描述文件和一个具体的makefile文件：

（7）在linux目录下，放置与linux相关的配置文件。

（8）package目录，是buildroot的软件包管理目录，我们知道buildroot支持很多软件包的自动编译构建，不同的软件包如果需要加入到buildroot中，则需要在该目录下添加。该目录下的子目录太多啦。

（9）在system目录下，放置了描述编译构建出的文件系统的配置文件。

（10）在toolchain目录下，放置与编译构建套件相关的配置文件。buildroot支持内部自动编译构建出编译套件，也支持外部的编译构建套件。

（11）在utils目录下，该目录下包含各种与buildroot编译构建相关的工具。

至此，buildroot的目录结构描述完了，可以明确知道在没有开始编译构建之前，她是一个非常小的目录，目录中也没有包含具体的软件包的工程程序，也没有编译过程文件和目标文件等，靠着一系列的配置文件和makefile完成整个构建过程，小而精美。

二、配置buildroot

在buildroot目录下打开终端（一定是要在buildroot目录路径下），输入make menuconfig将编译构建出宿主机上的图形配置界面：

在上图中，可以看见10个配置选项：

（1）Target options：用于为构建目标选择特性和配置参数。

（2）Build options：该选项用于配置编译构建相关的配置参数。

（3）Toolchain：该选项用于配置工具链和编译器特性。

（4）System configuration：该选项用于配置生成的文件系统的配置文件和启动特性。

（5）Kernel：该选项用于配置linux内核特征和参数。

（6）Target packages：该选项用于选择和配置所需要的软件包和软件环境。

（7）Filesystem images：该选项用于配置经buildroot编译构建后的文件系统的镜像格式。

（8）Bootloaders：该选项用于选择和配置启动加载程序。

（9）Host utilities：该选项用于配置是否构建编译出宿主机上的一些工具套件。

（10） Legacy config options：随着历史版本更迭原因，该选项用于配置一些遗留下来的特性。

1、在实际使用中，有些芯片原厂会基于buildroot来进行特定芯片的嵌入式linux软件环境构建。这时候他们往往会创建一个比较大的开发目录，将linux内核、bootloader、buildroot和其他的开发库归入一个目录中，并在该目录下编写自己的构建脚本，形成一个软件开发的SDK，发布给硬件板卡提供商或者第三方的合作商使用。在这种情况下，直接使用写好的脚本构建linux开发环境即可，但是其体量很大，也不知道在里面搞了些啥事情，有时候还要单独构建，哈哈。

2、当然，也有将linux内核和bootloader单独使用的情况，这种情况下，只需要使用buildroot构建出根文件系统，然后再配置自己的软件开发栈就可以了。本文就基于这种情况来描述、记录buildroot的使用。

三、配置过程记录

本文基于恩智浦的imx6ull平台使用buildroot构建根文件系统。小生使用得是 MCIMX6Y2CVM08AB。

MCIMX6Y2CVM08AB是一款主频800MHz的工业级Cortex-A7核心的处理器芯片。自带32KB的L1指令和数据Cache、128KB的L2 Cache，集成NEON，集成双精度硬件浮点计算单元VFPv3，并具有128KB OCRAM、2个通用定时器（GPT）、4个周期定时器（EPIT）、8个PWM、1个SDMA 控制器、4个ECSPI、3个看门狗、3个SAI、4个IIC、7个串口、2个USB（高速，带PHY）、2个FlexCAN、2个12位ADC、1个SPDIF接口、1个 SRTC、1个RTC、2个USDHC接口、1个RGB LCD控制器（ELCDIF）、2个10/100M以太网MAC控制器、1个摄像头接口、1个硬件随机数生成器以及124个通用IO口等。

上面简单介绍恩智浦的这款芯片，小生下文以构建一个轻量级的根文件系统为目标展开：

首先描述一下小生的开发环境：

虚拟机16 + ubuntu20.04

硬件配置：

（磁盘容量最好配置大些，小生这里都有点小了）

（1）配置Target options选项

选项展开比较多，后面的选项配置都会以下列所示的方式描述：等号左边为配置项，等号右边为具体的配置选择：

Target options
-> Target Architecture      = ARM (little endian)
-> Target Binary Format      = ELF
-> Target Architecture Variant  = cortex-A7
-> Target ABI           = EABIhf
-> Floating point strategy        = NEON/VFPv4
-> ARM instruction set            = ARM

完成后如下图所示：

（2）Build options配置选项

这里不需要配置。

（3）配置Toolchain选项

由于小生已经准备好了交叉编译工具套件gcc-linaro-5.5.0-2017.10-x86_64_arm-linux-gnueabihf，此处需设置为：

Toolchain
-> Toolchain type = External toolchain

-> Toolchain = Custom toolchain

-> Toolchain origin = Pre-installed toolchain

-> Toolchain path = 此处写具体编译构建套件的绝对路径

-> Toolchain prefix = $(ARCH)-linux-gnueabihf。根据具体的编译构建套件的名称填写，$(ARCH)不用修改。

->External toolchain gcc version = 根据具体的gcc版本对应的版本。（这个配置项需要配置好，如
果选择不合适，可能有些软件库无法选择甚至编译构建过程无法完成，这时候重新选择后再编译就行，直到编译构建通过）

->External toolchain kernel headers series = 根据具体的linux版本选择。

->External toolchain C library = glibc/eglibc

//后面的配置项可以不用选择或者默认即可

配置完成后，如下图所示：

（4）System configuration配置

在该配置选项下选择根文件系统相关的配置。

System configuration
->Root FS skeleton = default target skeleton

-> System hontname = 填写系统名称（任意）

->System banner = 填写系统标语（任意）

->Passwords encoding = sha-256

-> Init system = BusyBox  //这里构建Busybox启动的根文件系统

->/dev management = Dynamic using devtmpfs only

-> Enable root login with password = 选择/并设置登录密钥（123456）

//其他配置选项不变，保持默认即可

（5）Kernel配置

由于此处只编译构建出根文件系统，所以不选择linux kernel配置选项，则不会自动下载和编译构建linux内核。

（6）Target packages配置

本文的构建目标是一个轻量级的根文件系统，所以Target packages下的配置选项则不用选择（默认也是没有选中的）

（7）Filesystem images配置

该选项下用于配置选择文件系统的镜像格式，如果是用nfs或tftp方式挂载根文件系统进行调试，Filesystem images则不用进行任何配置。

（8）Bootloaders配置

Bootloaders选项不用配置。

（9）Host utilities配置

Host utilities选项不用配置。

（10）Legacy config options配置

Legacy config options选项不用配置。

通过以上步骤就根据实际的构建需求对buildroot进行了配置，选择< Save >保存buildroot的配置选项参数。保存后，在终端使用sudo make -j12进行编译构建。

编译构建过程中问题

（1）报错Incorrect selection of kernel headers: expected 4.6.x, got 4.0.x，并终止构建：

出现这个问题的原因是在交叉编译器的路径下有一个内核版本代码，buildroot在执行check-kernel-headers.sh时会检测这个内核版本代码。

该内核版本描述代码定义在路径/gcc-linaro-5.5.0-2017.10-x86_64_arm-linux-gnueabihf/arm-linux-gnueabihf/libc/usr/include/linux/version.h中：

#define LINUX_VERSION_CODE 262144

十进制262144转换为十六进制则为：40000，在配置buildroot时选择为4.6.x版本：

所以编译构建不能通过，为了解决这个问题，可以直接修改version.h中的LINUX_VERSION_CODE宏定义值为：

#define LINUX_VERSION_CODE 263680 //263680 = 40600(h)

即可解决。

编译构建后结果

在buildroot构建过程中，会连接网络下载对应的软件包源码，下载的这些软件包存放在output/build目录中，如下图所示：

（由于本文构建的根文件系统也没有配置太多的软件包，所以生成的目录就少）

编译构建后生成的目标结果存放于output/images目录中：

（将rootfs.tar解压缩，然后则可以使用nfs/tftp挂载根文件系统进行测试啦）

在测试根文件系统时，会发现进入命令行后，输入命令的时候命令行前面一直都是“#”，如果我们进入到某个目录的话前面也不会显示当前目录路径。这是由于PS1变量参数设置错误造成的，需要重新设置一下，PS1 变量用于设置命令提示符格式，可选参数含义如下所示：

! 显示该命令的历史记录编号。
# 显示当前命令的命令编号。
$ 显示$符作为提示符,如果用户是 root 的话,则显示#号。
\ 显示反斜杠。
d 显示当前日期。
h 显示主机名。

 打印新行。

nn 显示 nnn 的八进制值。
s 显示当前运行的 shell 的名字。
	 显示当前时间。
u 显示当前用户的用户名。
W 显示当前工作目录的名字。
w 显示当前工作目录的路径

修改方法：打开/etc/profile 文件,找到如下所示内容：

if [ "$PS1" ]; then
 if [ "`id -u`" -eq 0 ]; then
  export PS1='# '
 else
  export PS1='$ '
 fi
fi

修改为如下代码：

if [ "$PS1" ]; then
 if [ "`id -u`" -eq 0 ]; then
  export PS1='[u@h]:w$#'
 else
  export PS1='[u@h]:w$$'
 fi
fi

即可解决。

总结

本文记录了buildroot的使用步骤，描述了针对imx6ull处理器芯片的buildroot的轻量级根文件系统完整构建过程。由于是轻量级的构建，所以大约需要5-6分钟就可以编译构建完成。

相比较于busybox，buildroot构建出的根文件系统功能更加完善，配置文件也更加完整，不用再去手动添加和修改一些linux系统启动必须的文件了，非常适合更复杂的嵌入式linux系统的构建和开发。

编辑：黄飞