i.MX8MM处理器采用了先进的14LPCFinFET工艺，提供更快的速度和更高的电源效率;四核Cortex-A53，单核Cortex-M4，多达五个内核 ，主频高达1.8GHz，2G DDR4内存、8G EMMC存储。千兆工业级以太网、MIPI-DSI、USB HOST、WIFI/BT、4G模块、CAN、RS485等接口一应俱全。H264、VP8视频硬编码，H.264、H.265、VP8、VP9视频硬解码，并提供相关历程,支持8路PDM接口、5路SAI接口、2路Speaker。系统支持Android9.0(支持获取root限)Linux4.14.78+Qt5.10.1、Yocto、Ubuntu20、Debian9系统。适用于智能充电桩，物联网，工业控制，医疗，智能交通等，可用于任何通用工业和物联网应用、
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第五篇 文件系统构建篇
配套资料在网盘资料的“iTOP-i.MX8MM开发板\02-i.MX8MM开发板网盘资料汇总(不含光盘内容)\嵌入式Linux开发指南(iTOP-i.MX8MM)手册配套资料\4.文件系统构建配套资料\4 Buildroot文件系统构建配套资料”路径下。
编译环境 ：Ubuntu 16.04
文件系统通常要包含很多第三方软件，比如 busybox，udhcpc,tftp，apache，sqlite，PHP，iptable,DNS 等，为了避免繁杂的移植工作。buildroot 应运而生。这一章节我们来学习通过 Buildroot 构建文件系统。
第七十四章 buildroot构建文件系统
74.1 buildroot 简介
Buildroot 是一组 Makefile 和 Patch 文件，用来简化和自动化为嵌入式系统建造一个完整和可引导的 Linux 环境的过程，特别是在使用交叉编译来允许在单一的基于 Linux 的开发系统上为多个目标平台进行建 造的时候。Buildroot 可以自动建造所需要的交叉编译工具链，创建根文件系统，编译一个 Linux 内核映像， 并为目标嵌入式系统生成引导装载器，它还可以进行这些独立步骤的任何组合。例如可以独立的使用已经安 装好的交叉编译工具链，而只用 Buildroot 创建根文件系统。 Buildroot 主要意图用于小型或嵌入式系统，它们基于各种计算机体系结构和指令集之上，包括 x86、 ARM、MIPS 和 PowerPC。不仅支持大量的架构及其变体，Buildroot 还随带了针对一些现成的嵌入式开发板 的缺省配置，比如 Cubieboard 页面存档备份，存于互联网档案馆、Raspberry Pi 等。一些第三方项目和产 品使用 Buildroot 作为其建造系统的基础，包括创建了嵌入式操作系统的 OpenWrt 计划，和 Google Fiber 宽带服务所用的用户驻地设备的固件。 支持多个 C 标准库作为工具链的一部分，包括 GNU C 函数库、uClibc 和 musl，当然还有属于各种预配 置的开发环境的 C 标准库，比如 Linaro 所提供的库。Buildroot 的建造配置系统内部使用了 Kconfig，它 提供了一些特征，比如菜单驱动界面，依赖性处理，上下文有关帮助；Kconfig 也被 Linux 内核用于自身的 源代码层面配置。Buildroot 围绕大量自动下载的软件包而进行组织，这包含了各种用户空间应用、系统实用工具和函数库的源代码。作为最终结果的根文件系统映像，可以使用各种文件系统建造，包括 cramfs、 JFFS2、romfs、SquashFS 和 UBIFS。 Buildroot 是自由及开放源代码软件，由 Peter Korsgaard 维护并在 GNU 通用公共许可证（GPL）版本 2 及以后版本下发行。这个项目开始于 2001 年，最初意图用作 uClibc 的测试台。每三个月提供新的发行。
74.2 buildroot 编译环境
通过查看官方手册可知构建系统需要的工具有如下图所示，这些工具需要我们在 ubuntu虚拟机上安装。官方手册地址：https://buildroot.org/downloads/manual/manual.html#requirement
我们需要安装这些编译必须工具，不然编译过程，会出错。我们可以使用以下命令来安装这些工具，安装过程如下图：
apt install -y sed make binutils build-essential gcc g++ patch gzip bzip2 perl tar cpio unzip rsync file bc wget
由于作者已经安装过了，所以不会出现安装提示，读者第一次安装按提示进行。如果需要使用1.6节以后的第三方工具包，请使用下述命令安装所有可选软件包。这一步的目的是防止编译时报错。
apt install -y wget python libncurses5 bzr cvs git mercurial rsync subversion libelf-dev
安装完编译所需的软件包后，就可以开始编译构建 buildroot了。
74.3 设置交叉编译器
我们将网盘资料“iTOP-i.MX8MM开发板\02-i.MX8MM开发板网盘资料汇总(不含光盘内容)\嵌入式Linux开发指南(iTOP-i.MX8MM)手册配套资料\4.文件系统构建配套资料\4 Buildroot文件系统构建配套资料\2_编译脚本和交叉编译器”目录下的编译器gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_aarch64-linux-gnu.tar压缩包拷贝到Ubuntu的usr/local/目录下，如下图所示：
然后输入以下命令解压：
tar -vxf gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_aarch64-linux-gnu.tar
解压完毕，我们进入交叉编译器的目录，如下图所示，注意，这里要记住编译器的路径/usr/local/gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_aarch64-linux-gnu ，后面会用到的。
74.4 使用提供的配置文件进行编译（推荐）
为了大家方便使用，我们提供了配置好以下章节配置功能的源码和配置文件.config，大家可以直接使用。对应配套的资料在网盘资料“iTOP-i.MX8MM开发板\02-i.MX8MM开发板网盘资料汇总(不含光盘内容)\嵌入式Linux开发指南(iTOP-i.MX8MM)手册配套资料\4.文件系统构建配套资料\4 Buildroot文件系统构建配套资料\9_配置好功能的buildroot源码及烧写镜像”路径下。
使用方法：
用户使用配置好的buildroot源码拷贝到ubuntu，解压后执行 “make menuconfig ”可以在此基础上进行配置文件系统。然后再执行 “make” 就能生成文件系统压缩包镜像，放在output目录中。使用配置好的buildroot源码就可以跳过下面的章节，直接烧写测试。
74.5从零开始编译buildroot
我们可以选择上一小节提供的配置好的源码进行配置文件系统，也可以根据以下章节在buildroot官方源码的基础上从0开始配置。接下来我们就开始学习怎样一步一步配置buildroot。
74.5.1 获取Buildroot
请使用浏览器打开 buildroot 官方下载页面 https://buildroot.org/download.html ，打开后，选择长期支持发布版 我这里目前是 2021.05 版本，为了保证下述操作一致，我们统一都使用同一个版本。
点击buildroot-2021.05.tar.bz2 进行下载。下载好之后使用samba 上传到ubuntu虚拟机。在用户目录下新建文件夹buildroot。将buildroot-2021.05.tar.bz2拷贝到该目录，如下图所示：
我们下载的版本为长期支持版buildroot-2021.05，这里有.gz和.bz2 两种压缩格式，这里我就使用右侧的.bz2 压缩格式的源码，选中以后下载即可。
在我们的资料中“iTOP-i.MX8MM开发板\02-i.MX8MM开发板网盘资料汇总(不含光盘内容)\嵌入式Linux开发指南(iTOP-i.MX8MM)手册配套资料\4.文件系统构建配套资料\4 Buildroot文件系统构建配套资料\1_Buildroot文件系统”会提供这个压缩包，如下图所示：
74.5.2 配置及编译Buildroot
首先我们切换到root用户，使用命令“mkdir buildroot”创建该文件夹，本章节所有步骤均在此文件夹下进行。如下图所示：
然后我们通过SSH软件将刚才下载的“buildroot-2021.05.tar.bz2”传到ubuntu环境下刚才创建的文件夹。
接着我们使用命令“cd buildroot/”进入该文件夹。如下图所示：
然后使用命令“tar xvf buildroot-2021.05.tar.bz2”解压。如下图所示：
- 然后使用命令“cd buildroot-2021.05”进入源码目录。如下图所示：
- Buildroot支持图形化配置。我们使用命令“make menuconfig”，配置buildroot。如下图所示：
首先回车选择 Target options 选项，如下图所示：
74.5.2.1 配置 Target options
首先配置 Target options 选项，目标选项。包括处理器体系结构、二进制文件格式、架构系列、浮点运算。对应到我这里使用的IMX8MM，它的CPU架构是cortex-A53架构需要配置的项目和其对应的内容如下：
Target options
-> Target Architecture = AArch64 (little endian) （小端模式）
-> Target Binary Format = ELF （二进制格式是ELF）
-> Target Architecture Variant = cortex-A53 （CPU是a53）
-> Floating point strategy =FP-ARMv8 (浮点处理采用FP-ARMv8 ) 
74.5.2.2 配置 Toolchain
此配置项用于配置交叉编译工具链，也就是交叉编译器，这里设置为buildroot自带的交叉编译器即可。make menuconfig的配置如下图所示：
Toolchain type (External toolchain) --->
*** Toolchain External Options ***
Toolchain (Custom toolchain) --->
Toolchain origin (Pre-installed toolchain) --->
(/usr/local/gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_aarch64-linux-gnu) Toolchain path
(aarch64-linux-gnu) Toolchain prefix
External toolchain gcc version (7.x) --->
External toolchain kernel headers series (4.14.x) --->
External toolchain C library (glibc/eglibc) --->
[*] Toolchain has SSP support?
[*] Toolchain has SSP strong support?
[*] Toolchain has RPC support?
[*] Toolchain has C++ support?
[ ] Toolchain has D support?
[ ] Toolchain has Fortran support?
[ ] Toolchain has OpenMP support?
[ ] Copy gdb server to the Target
*** Host GDB Options ***
[ ] Build cross gdb for the host
*** Toolchain Generic Options ***
[ ] Copy gconv libraries
() Extra toolchain libraries to be copied to target
[*] Enable MMU support
() Target Optimizations
() Target linker options
[ ] Register toolchain within Eclipse Buildroot plug-in
主要注意以下几处：
Toolchain type是工具链类型，这里有buildroot自带的和外部我们自己添加两种选择，我们选择External toolchain，自己添加。
GCC compiler Version (gcc 7.x)选用 GCC版本7.X
C library (glibc) c库选择带glibc的(glibc/eglibc)
74.5.2.3 配置 System configuration
然后使用方向键选择exit回到“buildroot-2021.05 Configuration”界面。方向键向下，回车进入“System configuration”选项，如下图所示：
配置系统信息，如下。
主要注意以下几处。
System hostname系统名
System banner系统欢迎语，这两处自行定义
Init system 中选择 systemV
/dev management 中选择Dynamic using devtmpfs + eudev ，即使用devtmpfs + eudev动态加载设备节点的方式。
Path to the permission tables中选择设备节点的配置表，这里我们一定要选择system/device_table_dev.txt，否则后面在dev目录下将不会生成各种设备节点。当然我们也可以手动的配置该文件，添加必要的节点或删除不需要的节点。
Enable root login with password密码登录root
Root password添加密码
如下图所示：
选择Run a getty (login prompt) after boot，配置如下。
--- Run a getty (login prompt) after boot
(/dev/ttymxc1) TTY port
Baudrate (115200) --->
(vt100) TERM environment variable
() other options to pass to getty
TTY port修改为“/dev/ttymxc1”
Baudrate波特率选择115200
如下图所示：
74.5.2.4 配置 Filesystem images
然后方向键选择exit回到“buildroot-2021.05 Configuration”界面。方向键向下，回车进入“Filesystem images”选项，如下图所示：
然后配置镜像格式，如下。
[ ] axfs root filesystem
[ ] btrfs root filesystem
[ ] cloop root filesystem for the target device
[ ] cpio the root filesystem (for use as an initial RAM filesystem)
[ ] cramfs root filesystem
[ ] ext2/3/4 root filesystem
[ ] f2fs root filesystem
*** initramfs needs a Linux kernel to be built ***
[ ] jffs2 root filesystem
[ ] romfs root filesystem
[ ] squashfs root filesystem
[*] tar the root filesystem
Compression method (bzip2) --->
() other random options to pass to tar
[ ] ubi image containing an ubifs root filesystem
[ ] ubifs root filesystem
[ ] yaffs2 root filesystem选择这里选项会生成不同格式的镜像文件，我们需要保证一下两个选项配置上：
tar the root filesystem打开文件系统
Compression method(bzip2)压缩为bz2格式
如下图所示：
74.5.2.5 禁止编译 Linux 内核和 uboot
由于从网上下载内核源码和uboot然后编译他们比较耗费时间，而且新下载的内核源码，与uboot没有我们开发板的配置信息，所以需要禁用它们。
禁止 Linux 内核的编译，配置如下：
> Kernel
-> [ ] Linux Kernel //不要选择编译 Linux Kernel 选项！
接着禁止编译 Uboot，配置如下：
-> Bootloaders
-> [ ] U-Boot //不要选择编译 U-Boot 选项！
74.5.2.6 配置 Target packages
此选项用于配置要选择的第三方库或软件、比如 alsa-utils、iperf 等工具，但是现在我们先不选择第三方库，先编译一下最基本的根文件系统，如果没有问题的话再重新配置选择第三方库和软件。否则编译出问题的时候都不知道怎么找问题。
接下来重要的一步检查自己的交叉编译，默认支持的内核版本。输入命令：
vi ./aarch64-linux-gnu/libc/usr/include/linux/version.h
打开version.h文件，LINUX_VERSION_CODE为267277，此值为10进制，转换为16进制为4140D，对应的linux内核版本为4.1.x，在此要把该值改为与buildroot中配置的一致，即为4.14.x，转换为16进制为40E4E，对应的十进制为265806。(如果Linux_VERSION_CODE与内核版本不一致，会导致编译报错)。修改为如下图所示：
74.5.2.6 保存配置文件
然后方向键选择exit回到“buildroot-2021.05 Configuration”界面。方向键选择Save，ok保存，exit退出，如下图所示：
74.5.3 编译文件系统
接着我们使用命令“make”编译buildroot，期间他会自行下载一些软件源码，请保证网络可用。如下图所示：
最后编译完成，如图所示：
我们使用命令“ls /home/topeet/buildroot/buildroot-2021.05/output/images/”即可看到编译出来的文件系统。
74.5.4 修改编译脚本
在上一章节，我们已经编译成功buildroot系统，我们需要把编译好的文件系统编译成镜像，然后再烧写镜像。然后在linux源码目录下，新建一个buildroot文件夹，在文件夹中拷贝好上面编译好的压缩包rootfs.tar.bz2，拷贝完毕如下图所示：
然后我们输入以下命令，解压文件系统，如下所示：
解压完如下图所示，然后删除rootfs.tar.bz2。
然后将网盘资料“iTOP-i.MX8MM开发板\02-i.MX8MM开发板网盘资料汇总(不含光盘内容)\嵌入式Linux开发指南(iTOP-i.MX8MM)手册配套资料\4.文件系统构建配套资料\4 Buildroot文件系统构建配套资料\2_编译脚本和交叉编译器”目录下的build.sh编译脚本替换原来linux源码中的编译脚本。
最后输入以下命令编译buildroot系统，如下图所示：
74.5.5 最简文件系统测试
buildroot这个文件系统所需的uboot、内核、设备树均使用之前编译的，我们将编译出来的镜像拷贝到烧写工具内。
将开发板拨码切换成烧写模式，上电烧写，等待烧写完成。上电启动。
输入用户名“root”与密码“topeet”即可进入系统，如下图所示：
74.5.5.1 测试有线网连接
开发板板载了一路千兆以太网接口，首先我们连接网线的一端到 ETHERNET接口，网线另一端连接到路由器，然后开发板上电启动，然后通过调试串口登录到开发板上，如下图所示： 
我们输入以下命令将eth0打开，如下图所示：
ifconfig eth0 up
输入以下命令查看网卡信息：
ifconfig
使用DHCP来进行有线网络的配置，如下图所示：
udhcpc -i eth0
然后我们在串口终端输入“ifconfig”命令查看网卡的信息，如下图所示:
然后我们在串口终端输入“ping www.baidu.com”ping 下腾讯的网址，可以看到联网成功，运行结果如下图所示：
74.5.5.2 测试U盘连接
我们在平时测试程序或者传输数据时经常会用到 U 盘，开发板其实和电脑相同，U 盘插入电脑后需要挂载 U 盘，在拔掉 U 盘前需要先卸载。 首先启动开发板，我们将 U 盘插入 USB 口，可以看到开发板打印信息提示。如下图：
然后使用命令“fdisk -l”，我们可以看到，U 盘设备为/dev/sda4，在插入 U 盘是也可以看到这一信息。如下图所示：
接着使用命令“mount /dev/sda4 /mnt/”将 U 盘挂载到“/mnt/”，使用命令“df -Th”命令可以查看挂载的目录，然后使用命令“ls /mnt/” 即可查看 U 盘内容，如下图所示：
挂载之后我们就可以对 U 盘进行其他操作，在使用完毕之后要安全卸载 U 盘，使用命令“umount /dev/sda4”，如下图所示：
74.5.5.3 创建自启动文件
busybox 根文件系统是在/etc/init.d/rcS 里面添加自启动相关命令的，但是 buildroot 构建的根文件系统中是直接在/etc/init.d/rcS 中添加自启动命令，默认情况下 buildroot 构建的根文件系统中 rcS 文件内容如图所示，我们打开/etc/init.d/rcS 文件。
上图中可以看出，rcS 默认会在/etc/init.d 目录下查找所有以‘S’开头的脚本，然后依次执行这些脚本。所以我们可以自己创建一个以‘S’开头的自启动脚本文件，比如我创建一个名为 Sautorun 的自启动文件，命令如下：
cd /etc/init.d/ //进入/etc/init.d 目录
touch Sautorun //使用 touch 命令创建Sautorun脚本
chmod 777 Sautorun //给Sautorun脚本可执行权限
然后在Sautorun脚本里面输入要执行的命令，比如要在根目录创建helloworld文件夹，然后在helloworld文件夹里面创建test文件，那么Shello脚本内容如图所示：
#！/bin/sh
cd /
mkdir helloworld
cd helloworld
touch test
开发板重新上电，文件创建成功，如下图所示：
74.5.5.4 显示主机名
现在我们构建的文件系统，发现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并不会显示当前目录路径。如下图所示：
但是我们如果想要显示当前所在的路径呢，接下来我们来演示一下。
打开根目录下/etc/profile文件，如下图所示：
如上图所示，PS1 用于设置命令提示符格式，格式如下所示：
PS1 = ‘命令列表’
命令列表参数可以选以下：
\!：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$符作为提示符，如果用户是 root 的话，则显示#号。
\\：显示反斜杠。
\d：显示当前日期。
\h：显示主机名。
\n：打印新行。
\nnn：显示 nnn 的八进制值。
\s：显示当前运行的 shell 的名字。
\t：显示当前时间。
\u：显示当前用户的用户名。
\W：显示当前工作目录的名字。
\w：显示当前工作目录的路径
我们可以直接修改第二行PS1的值，但是不建议大家这么做，因为后面如果修改了buildroot系统，profile文件就会被覆盖。
我们在/etc/profile.d 目录下新建一个名为“topeetprofile.sh”的 shell 脚本文件，并且给予此文件可执行权限，命令如下：
cd /etc/profile.d
touch topeetprofile.sh
chmod 777 topeetprofile.sh
然后在topeetprofile.sh内容中写下如下内容：
#!/bin/sh
PS1='[\u@\h]:\w$ '
export PS1
这里设置 PS1 环境变量，\u：显示当前用户的用户名，\h：显示主机名，\w：显示当前工作目录的路径。
重启开发板，启动后如下所示：
74.5.5.5 优化系统
进过上面的步骤，相信大家已经用buildroot工具成功制作出最简单的文件系统了，而且我们还学会了创建自启动文件和显示主机名，但是我们后面还会在buildroot中添加功能，rootfs.tar.bz2是变化的，我们总不能每编译一次再修改文件，这样大大降低了效率，为了简化步骤，我们提供了打包脚本pack.sh
脚本内容分如下所示：
我们来解释一下脚本的意思。pack.sh是放在linux源码根目录下的。如下图所示：
脚本意思是首先进入源码根目录下的buildroot文件夹，然后删除里面的文件，然后将buildroot制作的文件系统压缩包拷贝到buildroot文件夹，最后解压缩，删除压缩包。最终，buildroot文件夹的内容如下所示：
然后我们在linux源码的根目录，建立一个over_rootfs文件夹，这个文件夹是放置自己配置好的文件，每次编译完，我们可以用这个文件夹的内容去覆盖解压缩后的文件系统。注意放置文件的路径要一模一样。
如下图所示：
pack.sh脚本的最后俩行，是编译文件系统buildroot。这个脚本大家也可以根据自己的需求自定义。
提供好的pack.sh和over_rootfs在网盘资料“iTOP-i.MX8MM开发板\02-i.MX8MM开发板网盘资料汇总(不含光盘内容)\嵌入式Linux开发指南(iTOP-i.MX8MM)手册配套资料\4.文件系统构建配套资料\4 Buildroot文件系统构建配套资料\3_优化脚本和文件”目录下。
