正点原子安装buildroot构建根文件系统

1：何为 buildroot？

1.1：buildroot 简介

在《第三篇系统移植篇》我们最后讲解了如何使用 busybox 构建文件系统，busybox 仅仅只是帮我们构建好了一些常用的命令和文件，像 lib 库、/etc 目录下的一些文件都需要我们自己手动创建，而且 busybox 构建的根文件系统默认没有用户名和密码设置。在后续的实验中，我们还要自己去移植一些第三方软件和库，比如 alsa、iperf、mplayer 等等。那么有没有一种傻瓜式的方法或软件，它不仅包含了 busybox 的功能，而且里面还集成了各种软件，需要什么软件就选择什么软件，不需要我们去移植。答案肯定是有的，buildroot 就是这样一种工具，buildroot 比 busybox 更上一层楼，buildroot 不仅集成了 busybox，而且还集成了各种常见的第三方库和软件，需要什么就选择什么，就跟我们去吃自助餐一样，想吃什么就拿什么。buildroot 极大的方便了我们嵌入式 Linux 开发人员构建实用的根文件系统。从 busybox 开始一步一步的构建根文件系统适合学习、了解根文件系统的组成，但是不适合做产品(主要是自己构建的话会有很多不完善、没有注意到的细节)。buildroot 会帮我们处理好各种细节，根文件系统也会更加的合理、有效。因此在做产品的时候推荐大家使用 buildroot 来构建自己的根文件系统，当然了，类似 buildroot 的软件还有很多，比如后面要讲的 yocto。 buildroot 和 uboot、Linux Kernel 很类似，我们需要到其官网上下载源码，然后对其进行配置，比如设置交叉编译器、设置目标 CPU 参数等，最主要的就是选择所需要的第三方库或软件。一切配置好以后就可以进行编译，编译完成了以后就会在一个文件夹里面存放好编译结果，也就是根文件系统。

1.2：buildroot 下载

buildroot 源码肯定是要从 buildroot 官网下载，官网地址为 https://buildroot.org/，打开以后的官网界面如图 A1.1.2.1 所示：

点击图 A1.1.2.1 中的“DOWNLOAD”按钮即可打开 buildroot 的下载界面，如图 A1.1.2.2 所示：

可以看出，在写本教程的时候最新的 LTS(长期支持版)版 buildroot 为 2019.02.6，分为.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。我们已经将其放到了开发板光盘中，路径为：1、例程源码-》8、buildroot 源码-》buildroot-2019.02.6.tar.bz2，一切准备好以后就可以使用 buildroot 构建根文件系统了。

2：buildroot 构建根文件系统

2.1：配置 buildroot

将 buildroot 源码 buildroot-2019.02.6.tar.bz2 拷贝到 ubuntu 中，也就是我们前面创建的 tool 目录下。拷贝完成以后对其进行解压，命令如下：

tar -vxjf buildroot-2019.02.6.tar.bz2

解压完成以后就会得到一个名为“buildroot-2019.02.6”的目录，此目录就是我们解压得到的 buildroot 源码，进入到此目录中，此目录下的文件如图 A1.2.1.1 所示：

buildroot 和 uboot、Linux kernel 一样也支持图形化配置，输入如下命令即可打开图形化配置界：

make menuconfig

打开以后的图形化配置界面如图 A1.2.1.2 所示：

接下来我们就依次配置 buildroot，配置完成以后就可以进行编译了。

2.1.1：配置 Target options

首先配置 Target options 选项，需要配置的项目和其对应的内容如下(“=”号后面是配置项要选择的内容！)：

2.1.2：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，这里设置为我们自己所使用的交叉编译器即可。buildroot 其实是可以自动下载交叉编译器的，但是都是从国外服务器下载的，鉴于国内的网络环境，强烈推荐大家设置成自己所使用的交叉编译器。需要配置的项目和其对应的内容如下：

Toolchain 下几个比较重要的选项需要说明一下，如下所示：

Toolchain：设置为 Custom toolchain，表示使用用户自己的交叉编译器。

Toolchain origin：设置为 Pre-installed toolchain，表示使用预装的交叉编译器。

Toolchain path：设置自己安装的交叉编译器绝对路径！buildroot 要用到。

Toolchain prefix：设置交叉编译器前缀，要根据自己实际所使用的交叉编译器来设置，比如我们使用的是 arm-linux-gnueabihf-gcc，因此前缀就是$(ARCH)-linux-gnueabihf，其中 ARCH 我们前面已经设置为了 arm。

2.1.3：配置 System configuration

此选项用于设置一些系统配置，比如开发板名字、欢迎语、用户名、密码等。需要配置的项目和其对应的内容如下：

在 System configuration 选项中可以配置平台名字，登录密码等信息。

2.1.4：配置 Filesystem images

此选项配置我们最终制作的根文件系统为什么格式的，配置如下：

对于 I.MX6U 来说此选项不用配置，因为我们是通过 Mfgtool 工具将根文件系统烧写到开发板上的 EMMC/SD 卡中，烧写的时候需要自己对根文件系统进行打包。

2.1.5：禁止编译 Linux 内核和 uboot

buildroot 不仅仅能构建根文件系统，也可以编译 linux 内核和 uboot。当配置 buildroot，使能 linux 内核和 uboot 以后 buildroot 就会自动下载最新的 linux 内核和 uboot 源码并编译。但是我们一般都不会使用 buildroot 下载的 linux 内核和 uboot，因为 buildroot 下载的 linux 和 uboot 官方源码，里面会缺少很多驱动文件，而且最新的 linux 内核和 uboot 会对编译器版本号有要求，可能导致编译失败。因此我们需要配置 buildroot，关闭 linux 内核和 uboot 的编译，只使用 buildroot 来构建根文件系统，首先是禁止 Linux 内核的编译，配置如下：

接着禁止编译 Uboot，配置如下：

2.1.6：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、ffmpeg、iperf 等工具，但是现在我们先不选择第三方库，防止编译不下去！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。否则一口吃太多会容易撑着的，编译出问题的时候都不知道怎么找问题

2.2：编译 buildroot

配置完成以后就可以编译 buildroot 了，编译完成以后 buildroot 就会生成编译出来的根文件系统压缩包，我们可以直接使用。输入如下命令开始编译：

sudo make //注意，一定要加 sudo，而且不能通过-jx 来指定多核编译！！！

buildroot 编译的时候会先从网上下载所需的软件源码，有些软件源码可能下载不下来，这个时候就需要我们自行处理，这个后面会详细的讲解。 buildroot 编译过程会很耗时，可能需要几个小时，请耐心等待！ buildroot 因为要从网上下载源码，因此可能存在有些源码无法下载或下载很慢的情况，比如如图 A1.2.2.1 所示：

我是第一个zlib都下载不下来，然后我挂梯子下的。

可以看出图 A1.2.2.1 中正在下载 cmake-3.8.2.tar.gz 这个压缩包，大小是 7.2MB，当前下载网速是 1.6KB/S ，需要用时 71 分钟，显然这是无法忍受的！我们可以自行到 https://cmake.org/files/v3.8/cmake-3.8.2.tar.gz 这个网站上去将 cmake-3.8.2.tar.gz 这个源码下载下来，然后拷贝到 Ubuntu 中 buildroot 源码目录下的 dl 文件夹中，dl 文件夹专用用于存放下载下来的源码。等待编译完成，编译完成以后就会在 buildroot-2019.02.6/output/images 下生成根文件系统，如图 A1.2.2.2 所示：

从图 A1.2.2.2 可以看出，编译出来了多种格式的 rootfs，比如 ext2、ext4、ubi 等。其中 rootfs.tar 就是打包好的根文件系统，我们就使用 rootfs.tar 进行测试。在 nfs 目录下新建一个名为 buildrootfs 的文件夹，然后将图 A1.2.2.2 中的 rootfs.tar 拷贝到 buildrootfs 目录下并解压，命令如下：

图 A1.2.2.3 就是使用 buildroot 编译出来的根文件系统，我们可以通过 nfs 挂载到开发板上，然后对其进行测试。

2.3：buildroot 根文件系统测试

buildroot 制作出来的根文件系统已经准备好了，接下来就是对其进行测试。测试方法也是通过 nfs 挂载的方式，启动 uboot，修改 bootargs 环境变量，设置 nfsroot 目录为 Ubuntu 中的 buildrootfs 目录，命令如下：

用第二个，第一个是原来的


setenv bootargs 'console=tty1 console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.31.197:/home/zhulinux/linux/nfs/rootfs,proto=tcp rw ip=192.168.31.190:192.168.31.197:192.168.31.1:255.255.255.0::eth0:off'

setenv bootargs 'console=tty1 console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.31.197:/home/zhulinux/linux/nfs/buildrootfs,proto=tcp rw ip=192.168.31.190:192.168.31.197:192.168.31.1:255.255.255.0::eth0:off'

设置好以后启动系统，进入根文件系统以后如图 A2.2.3.1 所示：

在图 A2.2.3.1 中，首先要进入到/lib/modules 目录，但是默认没有，因此需要我们自行创建此目录。buildroot 构建的根文件系统启动以后会输出我们前面设置的欢迎语“Welcome to alpha i.mx6ull”。然后需要输入用户名和密码，用户名是“root”，密码就是我们前面配置 buildroot 的时候设置的“123456”。输入用户名和密码以后就可以进入系统中，如图 A2.2.3.2 所示：

可以看出的 buildroot 构建的根文件系统运行基本没有问题，但是这个根文件系统是最简单的，我们并没有在 buildroot 里面配置任何第三方的库和软件，接下来我们就配置 buildroot，使能一些常见的第三方软件。

3：buildroot 第三方软件和库的配置

我在前面学习的时候需要自行移植一些第三方的库和软件，比如 alsa-lib、alsa-utils 等等，现在我们不需要自行移植这些第三方软件和库了，可以直接在 buildroot 里面配置使能。比如我们现在配置使能 alsa-lib、alsa-utils 这两个软件和库。

3.1：使能 alsa-lib

输入 make menuconfig，打开 buildroot 配置界面，配置路径如下：

3.2：使能 alsa-utils

接下来使能 alsa-utils，路径如下：

等待编译完成就可以使用新的根文件系统进行测试了，将 buildroot/images/rootfs.tar 拷贝到 nfs 目录下的 buildroot 目录中，然后重新解压。注意，以前自己添加的文件并不会被删除掉的，解压命令如下：

tar -vxf rootfs.tar

解压完成以后就可以使用 alsa-utils 相关的软件了，比如 alsamixer，想想我们曾经在第六十五章中自行移植 alsa-utils 的时候，那个过程叫一个复杂。通过 buildroot 的话直接一个配置就可以搞定全部，方便快捷，大家可以自行尝试去配置使能一些其他的第三方库和软件。

4：buildroot 下的 busybox 配置

4.1：busybox 配置

buildroot 在构建根文件系统的时候也是要用到 busybox 的，既然用到了 busybox 那么就涉及到 busybox 的配置。buildroot 会自动下载 busybox 压缩包，buildroot 下载的源码压缩包都存放在/dl 目录下，在 dl 目录下就有一个叫做“busybox”的文件夹，此目录下保存着 busybox 压缩包，如图 A1.4.1.1 所示：

可以看出，buildroot 下载的 busybox 版本为 1.29.3。要想编译 busybox，必须对图 A1.4.1.1 中的压缩包进行解压缩，buildroot 将所有解压缩后的软件保存在/output/build 软件中，我们可以在找到/output/build/busybox-1.29.3 这个文件夹，此文件夹就是解压后的 busybox 源码，文件内容如图 A1.4.1.2 所示：

如果大家想要修改 busybox 源码的话就直接在图 A1.4.1.2 中找到相应的文件，然后修改即可。我们现在是要配置 buildroot 下的 busybox，因此肯定要打开 busybox 的配置界面，在 buildroot 下打开 busybox 的配置界面输入如下命令：

sudo make busybox-menuconfig

输入以后就会打开 buildroot 下的 busybox 配置界面，如图 A1.4.1.3 所示：

图A1.4.1.3就是我们最熟悉的busybox配置界面了，大家想要配置什么就直接操作就行了，或者参考第三十八章即可。

4.2:busybox 中文字符的支持

4.2.1:修改 Makefile，添加编译器

同 Uboot 和 Linux 移植一样，打开 busybox 的顶层 Makefile，添加 ARCH 和 CROSS_COMPILE 的值，如下所示：

在示例代码 38.2.2.1 中 CORSS_COMPILE 使用了绝对路径！主要是为了防止编译出错。

4.2.2:busybox 中文字符支持

如果默认直接编译 busybox 的话，在使用 SecureCRT 的时候中文字符是显示不正常的，中文字符会显示为“?”，比如你的中文目录，中文文件都显示为“?”。不知道从哪个版本开始 busybox 中的 shell 命令对中文输入即显示做了限制，即使内核支持中文但在 shell 下也依然无法正确显示。所以我们需要修改 busybox 源码，取消 busybox 对中文显示的限制，打开文件 busybox-1.29.0/libbb/printable_string.c，找到函数 printable_string，缩减后的函数内容如下：

12 const char* FAST_FUNC printable_string(uni_stat_t *stats, const char
*str)
13 {
14 char *dst;
15 const char *s;
16
17 s = str;
18 while (1) {
19 unsigned char c = *s;
20 if (c == '\0') {
......
28 }
29 if (c < ' ')
30 break;
31 if (c >= 0x7f)
32 break;
33 s++;
34 }
35
36 #if ENABLE_UNICODE_SUPPORT
37 dst = unicode_conv_to_printable(stats, str);
38 #else
39 {
40 char *d = dst = xstrdup(str);
41 while (1) {
42 unsigned char c = *d;
43 if (c == '\0')
44 break;
45 if (c < ' ' || c >= 0x7f)
46 *d = '?';
47 d++;
48 }
......
55 #endif

第 31 和 32 行，当字符大于 0X7F 以后就跳出去了。第 45 和 46 行，如果支持 UNICODE 码的话，当字符大于 0X7F 就直接输出‘?’。所以我们需要对这 4 行代码进行修改，修改以后如下所示：

示例代码 38.2.2.3 中红色部分的代码就是被修改以后的，主要就是禁止字符大于 0X7F 以后 break 和输出‘?’。接着打开文件 busybox-1.29.0/libbb/unicode.c，找到如下内容：

1003 static char* FAST_FUNC unicode_conv_to_printable2(uni_stat_t 
*stats, const char *src, unsigned width, int flags)
1004 {
1005 char *dst;
1006 unsigned dst_len;
1007 unsigned uni_count;
1008 unsigned uni_width;
1009
1010 if (unicode_status != UNICODE_ON) {
1011 char *d;
1012 if (flags & UNI_FLAG_PAD) {
1013 d = dst = xmalloc(width + 1);
......
1022 *d++ = (c >= ' ' && c < 0x7f) ? c : '?';
1023 src++;
1024 }
1025 *d = '\0';
1026 } else {
1027 d = dst = xstrndup(src, width);
1028 while (*d) {
1029 unsigned char c = *d;
1030 if (c < ' ' || c >= 0x7f)
1031 *d = '?';
1032 d++;
1033 }
1034 }
......
1040 return dst;
1041 }
......
1130
1131 return dst;
1132 }

第 1022 行，当字符大于 0X7F 以后，*d++就为‘?’。第 1030 和 1031 行，当字符大于 0X7F 以后，*d 也为‘?’。修改示例代码 38.2.2.4，修改后内容如下所示：

示例代码 38.2.2.5 中红色部分的代码就是被修改以后的，同样主要是禁止字符大于 0X7F 的时候设置为‘?’。busybox 中文字符支持跟代码修改有关的就改好了，最后还需要配置 busybox 来使能 unicode 码，这个稍后我们配置 busybox 的时候在设置。

4.2.3:配置 busybox

根我们编译 Uboot、Linux kernel 一样，我们要先对 busybox 进行默认的配置，有以下几种配置选项：

①、defconfig，缺省配置，也就是默认配置选项。

②、allyesconfig，全选配置，也就是选中 busybox 的所有功能。

③、allnoconfig，最小配置。我们一般使用默认配置即可，因此使用如下命令先使用默认配置来配置一下 busybox：

选项“Build static binary (no shared libs)”用来决定是静态编译 busybox 还是动态编译，静态编译的话就不需要库文件，但是编译出来的库会很大。动态编译的话要求根文件系统中有库文件，但是编译出来的 busybox 会小很多。这里我们不能采用静态编译！因为采用静态编译的话 DNS 会出问题！无法进行域名解析，配置如图 38.2.2.3 所示：