编译 Buildroot 固件

本章介绍 Buildroot 固件的编译流程,推荐在 Ubuntu 16.04 系统环境下进行开发,若使用其它系统版本,可能需要对编译环境做相应调整。

准备工作

下载 Firefly_Linux_SDK

Firefly_Linux_SDK 源码包比较大,可以通过如下方式获取 Firefly_Linux_SDK 源码包:下载链接

下载完成后先验证一下 MD5 码:

$ md5sum firefly-sdk-20200629.7z

d8c52272725ff8a2216fc2be7a92ffc4  firefly-sdk-20200629.7z

确认无误后,就可以解压:

mkdir -p ~/proj/PX30
cd ~/proj/PX30
7z x /path/to/firefly-sdk-20200629.7z -r -o ./
git reset --hard
  • 更新

注意:解压后务必要先更新下远程仓库。以下为从 github 处更新的方法:

#1. 进入 SDK 根目录
cd ~/proj/PX30

#2. 下载远程 bundle 仓库
git clone https://github.com/FireflyTeam/bundle.git -b px30-linux-bundle

#3. 若 clone 失败,可以前往 github 下载 bundle.zip:

#4. 更新 SDK,并且后续更新不需要再次拉取远程仓库,直接执行以下命令即可
./bundle/update px30-linux-bundle

#5. 按照提示已经更新内容到 FETCH_HEAD,同步 FETCH_HEAD 到 firefly 分支
git rebase FETCH_HEAD

#6. 更新共用仓库
./bundle/update common-linux-bundle
git rebase FETCH_HEAD

目录结构

$ tree -L 1
.
├── app
├── buildroot                                               # Buildroot 根文件系统编译目录
├── build.sh -> device/rockchip/common/build.sh             # 编译脚本
├── debian                                                  # Debian 根文件系统编译目录
├── device                                                  # 编译相关配置文件
├── distro
├── docs                                                    # 文档
├── envsetup.sh -> buildroot/build/envsetup.sh
├── external
├── kernel
├── Makefile -> buildroot/build/Makefile
├── mkfirmware.sh -> device/rockchip/common/mkfirmware.sh   # 链接脚本
├── prebuilts                                               # 交叉编译工具链
├── rkbin
├── rkflash.sh -> device/rockchip/common/rkflash.sh         # 烧写脚本
├── tools                                                   # 工具目录
├── u-boot
└── yocto

搭建编译环境

sudo apt-get install repo git-core gitk git-gui gcc-arm-linux-gnueabihf u-boot-tools device-tree-compiler \
gcc-aarch64-linux-gnu mtools parted libudev-dev libusb-1.0-0-dev python-linaro-image-tools \
linaro-image-tools autoconf autotools-dev libsigsegv2 m4 intltool libdrm-dev curl sed make \
binutils build-essential gcc g++ bash patch gzip bzip2 perl tar cpio python unzip rsync file bc wget \
libncurses5 libqt4-dev libglib2.0-dev libgtk2.0-dev libglade2-dev cvs git mercurial rsync openssh-client \
subversion asciidoc w3m dblatex graphviz python-matplotlib libc6:i386 libssl-dev texinfo \
liblz4-tool genext2fs lib32stdc++6 expect

编译 SDK

编译前配置

device/rockchip/px30/ 目录下,有不同板型的配置文件,选择配置文件:

./build.sh px30-lvds-buildroot.mk

配置文件会链接到 device/rockchip/.BoardConfig.mk,检查该文件可以验证是否配置成功。

相关配置介绍:

# Target arch
export RK_ARCH=arm64                                            # 64位 ARM 架构
# Uboot defconfig
export RK_UBOOT_DEFCONFIG=evb-px30                              # u-boot 配置文件
# Kernel defconfig
export RK_KERNEL_DEFCONFIG=px30_linux_defconfig                 # kernel 配置文件
# Kernel dts
export RK_KERNEL_DTS=px30-firefly-lvds                          # dts 文件
# Buildroot config
export RK_CFG_BUILDROOT=rockchip_px30_64                        # Buildroot 配置
# Recovery config
export RK_CFG_RECOVERY=rockchip_px30_recovery                   # recovery 配置
# parameter for GPT table
export RK_PARAMETER=parameter.txt                               # 分区表
# rootfs image path
export RK_ROOTFS_IMG=buildroot/output/$RK_CFG_BUILDROOT/images/rootfs.$RK_ROOTFS_TYPE     # 根文件系统路径

部分编译

  • 编译 u-boot

./build.sh uboot
  • 编译 kernel

./build.sh kernel
  • 编译 recovery

./build.sh recovery
  • 编译 Buildroot 根文件系统

编译 Buildroot 根文件系统,将会在 buildroot/output 生成编译输出目录:

./build.sh buildroot

# 注:确保作为普通用户编译 Buildroot 根文件系统,避免不必要的错误。

打包固件

更新各部分镜像链接到 rockdev/ 目录:

./mkfirmware.sh

打包固件,生成的完整固件会保存到 rockdev/pack/ 目录。

./build.sh updateimg

全自动编译

全自动编译会执行上述编译、打包操作,生成完整固件。

./build.sh

分区说明

parameter 分区表

parameter.txt 文件中包含了固件的分区信息,以 parameter.txt 为例:

路径:device/rockchip/px30/parameter.txt

FIRMWARE_VER: 8.1
MACHINE_MODEL: PX30
MACHINE_ID: 007
MANUFACTURER: PX30
MAGIC: 0x5041524B
ATAG: 0x00200800
MACHINE: px30
CHECK_MASK: 0x80
PWR_HLD: 0,0,A,0,1
TYPE: GPT
CMDLINE: mtdparts=rk29xxnand:0x00002000@0x00004000(uboot),0x00002000@0x00006000(trust),0x00002000@0x00008000(misc),0x00010000@0x0000a000(boot),0x00010000@0x0001a000(recovery),0x00010000@0x0002a000(backup),0x00020000@0x0003a000(oem),0x00c00000@0x0005a000(rootfs),-@0x00c5a000(userdata:grow)
uuid:rootfs=614e0000-0000-4b53-8000-1d28000054a9

CMDLINE 属性是我们关注的地方,以 uboot 为例, 0x00002000@0x00004000(uboot) 中 0x00004000 为uboot 分区的起始位置,0x00002000 为分区的大小,以此类推。

package-file

package-file 文件用于打包固件时确定需要的分区镜像和镜像路径,同时它需要与 parameter.txt 文件保持一致。

路径:tools/linux/Linux_Pack_Firmware/rockdev/px30-package-file

# NAME          Relative path
#
#HWDEF          HWDEF
package-file    package-file
bootloader      Image/MiniLoaderAll.bin
parameter       Image/parameter.txt
trust           Image/trust.img
uboot           Image/uboot.img
misc            Image/misc.img
boot            Image/boot.img
recovery        Image/recovery.img
rootfs          Image/rootfs.img
oem             Image/oem.img
userdata:grow   Image/userdata.img
backup          RESERVED

Buildroot 介绍

output 目录

Buildroot 编译输出结果保存在 output 目录,具体目录由配置文件决定,本例保存在 buildroot/output/rockchip_px30_64 目录,后续可以在该目录执行 make 编译根文件系统。

子目录说明:

  • build/ 包含所有的源文件,包括 Buildroot 所需主机工具和选择的软件包,这个目录包含所有 模块源码。

  • host/ 主机端编译需要的工具包括交叉编译工具。

  • images/ 包含压缩好的根文件系统镜像文件。

  • staging/ 这个目录类似根文件系统的目录结构,包含编译生成的所有头文件和库,以及其他开发文件,不过他们没有裁剪,比较庞大,不适用于目标文件系统。

  • target/ 包含完整的根文件系统,对比 staging/,它没有开发文件,不包含头文件,二进制文件也经过 strip 处理。

自定义 Buildroot

下文将介绍一些自定义 Buildroot 的方法。

模块配置

默认编译好的根文件系统不一定满足我们的需求,我们可能需要增加一些第三方软件包,或者修改软件包的配置选项,Buildroot 支持图形化方式去做选择配置:

cd buildroot/output/rockchip_px30_64/

# 进入图形化配置界面,选择所需模块,保存退出
make menuconfig

# 保存到配置文件 'buildroot/configs/rockchip_px30_64_defconfig'
make savedefconfig

#编译 Buildroot 根文件系统
make

需要了解的是:

  • 进行编译时,Buildroot 根据配置,会自动从网络获取相关的软件包,包括一些第三方库,插件,实用工具等,放在 dl/ 目录。

  • 软件包会解压在 output/build/ 目录下,然后进行编译。

  • 如果要修改软件包的源码,可以通过打补丁的方式进行修改,补丁集中放在 package/ 目录,Buildroot 会在解压软件包时为其打上相应的补丁。

busybox 配置修改

busybox 用于管理系统的命令工具,可按如下方式修改:

cd buildroot/output/rockchip_px30_64/

# 进入图形化配置界面,选择所需工具,退出保存
make busybox-menuconfig

# 保存到配置文件 `board/rockchip/common/base/busybox.config`
make busybox-update-config

make

文件系统覆盖

文件系统覆盖是指在目标文件系统编译完成后将文件覆盖到文件系统目录。通过这种方式,我们可以简单的添加或修改一些文件:

例如,我们添加文件 overlay-test 到目录 buildroot/board/rockchip/px30/fs-overlay-64/etc/overlay-test,之后重新编译文件系统。编译完成后,通过查看 target/ 目录可以发现,在文件系统的对应目录生成了文件 /etc/overlay-test

Buildroot 官网

更加详细具体的开发技巧可到 Buildroot 官网学习。

Buildroot 官网

Buildroot 开发手册

交叉编译 Qt-5.12.2

交叉编译工具链

Firefly 提取了 Buildroot 的交叉编译工具链,用户可以直接使用该工具链开发 Buildroot 上的 Qt 应用程序,而无需下载编译 SDK 代码。

工具链支持 EGLFS、LinuxFB、Wayland 等插件。

使用环境:

主机:x86-64 / Ubuntu 16.04/18.04
设备: Firefly RK3399 RK3288 PX30 .. / Buildroot

下载

对于 32位芯片,如 rk3288,下载 firefly-qt-5.12.2-arm.tar.gz;对于其它 64位芯片,如 rk3399,下载 firefly-qt-5.12.2-aarch64.tar.gz。

下载链接(提取码:6dg7)

下文将以 firefly-qt-5.12.2-aarch64.tar.gz 为例进行说明。

目录结构

解压下载好的压缩包:

tar -zxvf firefly-qt-5.12.2-aarch64.tar.gz

目录结构:

firefly-qt-5.12.2-aarch64/
├── aarch64.tar.gz # 用于 Qt 程序运行的库文件、插件等
├── demo
│   └── mainwindow # demo 程序
├── firefly-qt-5.12.2-aarch64 # 交叉编译工具链
└── ReadMe # 使用说明

配置交叉编译环境

将工具链拷贝到主机的指定目录:

cd firefly-qt-5.12.2-aarch64/
# 该目录 `/opt/` 不可修改
cp -rdf firefly-qt-5.12.2-aarch64 /opt/

若拷贝失败,先修改下目录权限,再执行上述操作:

sudo chmod 777 /opt/

交叉编译

以 demo 程序为例,运行如下命令:

cd demo/mainwindow/
/opt/firefly-qt-5.12.2-aarch64/host/bin/qmake
make

编译完成后,会生成可执行程序 demo/mainwindow/mainwindow

配置运行环境

使用 U盘将 aarch64.tar 拷贝到设备上:

cp /media/usb0/aarch64.tar /userdata/

解压:

cd /userdata/
tar -xvf aarch64.tar

将文件拷贝到对应目录:

cd aarch64/
cp -rdf usr/lib/* /usr/lib/
cp -rdf usr/qml/* /usr/qml/
cp usr/bin/gdbserver /usr/bin/

运行程序

将编译好的可执行程序 mainwindow 拷贝到设备上。

默认板子运行了 Wayland 桌面环境,按如下方式运行:

# 设置环境变量
export XDG_RUNTIME_DIR=/tmp/.xdg
# 运行
./mainwindow -platform wayland

使用 eglfs 插件运行:

# 退出 Wayland 桌面环境
/etc/init.d/S50launcher stop
# 运行
./mainwindow -platform eglfs

Qt Creator

下面介绍 Qt Creator 的使用说明,在操作前,请先按前面的步骤配置好交叉编译环境和运行环境。

安装

进入 Qt 官方下载页面,下载 qt-opensource-linux-x64-5.12.2.run,下载完成之后,运行安装。

配置

安装完成后,启动 Qt Creator,打开菜单 Tools -> Options,找到 Kits。

  • 配置 Qt Versions

    qmake:/opt/firefly-qt-5.12.2-aarch64/host/bin/qmake

_images/Qt-config-Versions.png

  • 配置 Compilers

    g++:/opt/firefly-qt-5.12.2-aarch64/host/bin/aarch64-buildroot-linux-gnu-g++

    gcc:/opt/firefly-qt-5.12.2-aarch64/host/bin/aarch64-buildroot-linux-gnu-gcc

_images/Qt-config-Compilers_1.png

_images/Qt-config-Compilers_2.png

为方便调试,配置 Debuggers 和 Devices 用于在线调试:

  • 配置 Debuggers

    gdb:/opt/firefly-qt-5.12.2-aarch64/host/bin/aarch64-buildroot-linux-gnu-gdb

_images/Qt-config-Debuggers.png

  • 配置 Devices

设置好设备的 IP、用户名(root)和密码(rockchip)。为了方便调试,可以在设备上设置静态 IP。

_images/Qt-config-Devices.png

  • 配置 Kits

将前面设置的配置项添加到 Kits。

_images/Qt-config-Kits.png

编译运行

打开 demo 程序,Welcome -> Open Project,选择要使用的 Kits:

_images/Qt-Choose-Kit.png

之后打开 Projects -> Run,配置命令行参数,这里设置为 -platform wayland

_images/Qt-command_line_arguments.png

配置环境变量,即 export XDG_RUNTIME_DIR=/tmp/.xdg

_images/Qt-set-environment.png

编译运行:

点击 Build 交叉编译 Qt 程序;点击 RunDebug 在设备上运行或调试程序。要重新运行程序时,记得手动点击 Stop 关闭已经运行的程序。

_images/Qt-Compile.png

编译生成目录在 demo/build-mainwindow-qt_5_12_2_aarch64-Debug