目录
- 前言
- 一、硬件配置及SDK包
- 1.硬件核心芯片
- 2.瑞芯微原厂SDK包
- 二、环境镜像文件的获取
- 1.镜像文件的组成及启动流程
- 2.获取环境所需的镜像文件
- 2.1 uboot.img
- 2.2 boot.img
- 2.3 rootfs.img
- 2.4 整体编译
- 三、镜像文件烧录
前言
自用自用自用，晚上睡觉前复盘用。当然，也欢迎大家参考指正。积极认错，坚决不该（bushi）。
uboot 版本 — 2017.09
kernel 版本 — linux 5.10.110
一、硬件配置及SDK包
1.硬件核心芯片
芯片：RK3588S，是瑞芯微（Rockchip） 推出的一款高性能系统级芯片（SoC），专为高端嵌入式应用设计。
芯片系列：cortex-A
| 系列 | 应用 | 特点 |
|---|---|---|
| Cortex-A | 高性能计算和多媒体应用，主要用于智能手机、平板电脑、智能电视和高性能嵌入式设备。 | 复杂指令集计算（CISC)，高性能，拥有多媒体和计算能力 |
| Cortex-M | 低功耗、实时响应和嵌入式控制，广泛用于微控制器、传感器、家电和汽车电子等领域。 | 精简指令集计算（RISC），快速响应和低延迟，低功耗 |
| Cortex-R | 实时性能要求极高的嵌入式系统，如汽车控制系统、工业控制和高可靠性应用。 | 精简指令集计算（RISC），高可靠性和容错，优化了实时任务的响应时间和处理能力 |
CPU 架构：四个 ARM Cortex-A76 核心和四个 ARM Cortex-A55 核心。Cortex-A76 核心提供了强大的计算能力，适合处理复杂的应用程序，而 Cortex-A55 核心则用于处理日常任务，优化功耗和效率。
该芯片性能很强悍，主打处理音视频+AI。
2.瑞芯微原厂SDK包
SDK 的全称是 "Software Development Kit"就是软件开发工具包，用于帮助开发者在瑞芯微的处理器平台上开发应用。它包括驱动程序、库文件、示例代码、开发文档和工具，旨在简化开发过程，使开发者能够更容易地实现设备功能、进行系统集成和优化应用性能。这个包是实现硬件功能和软件交互的关键工具。
SDK 包的目录结构（部分）：
| 文件名 | 作用 |
|---|---|
| app | 参考应用程序或预编译应用，帮助理解 SDK 的实际使用 |
| device | 各个设备配置，存放瑞芯微的对应设备的各种配置文件 |
| kernel | 整个系统的内核。也是 Linux 开源内核，内核版本为 5.10 版本 |
| prebuilts | 存放瑞芯微集成在 SDK 上的交叉编译器 |
| tools | 一些辅助工具和脚本，帮助开发和调试过程 |
| buildroot | 用于生成嵌入式 Linux 系统的工具 |
| docs | 原厂提供的各种各样的开发协助文档，里边存储各种所需的开发板文件 |
| external | 瑞芯微原厂支持一些外扩的包 |
| envsetup.sh | 配置脚本 ---- 就是别人提前写好的脚本，编译之前需要做适配时，就可以执行这个脚本，他里面存放了很多不同开发板的配置选项 |
二、环境镜像文件的获取
Linux操作系统的基本构成可以包括 U-Boot、Kernel 和 Rootfs。
U-Boot：这是一个引导加载程序（Bootloader），负责在系统启动时初始化硬件并加载内核。
Kernel：内核是操作系统的核心，负责硬件管理、进程调度、内存管理等基本功能。
Rootfs：根文件系统（Root Filesystem），包含操作系统运行所需的用户空间工具、库、配置文件等。
所以，如果我们想让嵌入式系统跑Linux，只需将这个三个的镜像文件烧录进去即可。
1.镜像文件的组成及启动流程
由上图所示：
- update.img镜像文件是由uboot.img、boot.img和rootfs.img三个镜像文件集合而成，里面存放的就是驱动编程所需的开发环境。
- Linux系统在板子上开始上电运行时，硬件里的厂商写的固有代码BL0会首先运行，之后就是uboot引导程序开始运行，uboot引导程序类似于bios，会唤醒系统**kernel核心（boot）开始运行，核心运行后，会带动根文件系统（rootfs）**运行。
这里简单介绍一下BL0：
IROM (Internal ROM)：芯片内部固化存储代码的存储器
BL0：固化在芯片iROM中的启动代码。 作用：初始化PPL和时钟，设置看门狗，关闭中断和看门狗，初始化堆和栈；判断硬件的启动方式，去不同的启动方式的启动设备里面加载BL1。
2.获取环境所需的镜像文件
2.1 uboot.img
uboot.img使用uboot编译生成的镜像文件。U-Boot（Universal Boot Loader）译为“通用引导加载程序”，是一个广泛使用的开源引导程序，主要用于嵌入式系统的启动过程。
uboot.img的获取主要依赖于瑞芯微官方SDK包中的u-boot文件夹。我们需要使用该文件夹去编译生成适配当前芯片的uboot。
首先，我们要选配置文件（开发板是哪个就选哪个）。配置文件一般都在存放在 uboot/configs中，其中，所有的配置文件均是以 配置名_defconfig 结尾。
配置命令操作：
make + 配置文件 即可快速的配置 uboot
由于我使用的开发板是rk3588，所以我的配置命令操作就为：
make rk3588_defconfig
配置完成后，指定架构和编译器进行编译即可。
命令：make -> x86 架构和 gcc 编译器
我的如下：
make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=/home/zht/RK3588S/prebuilts/gcc/linux-x86/aarch64/gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-aarch64-none-linux-gnu/bin/aarch64-none-linux-gnu-
如果编译的时候找不到这个交叉编译工具，就把该编译器的路径导入到etc/profile初始化脚本文件中。
注意：更改初始化脚本文件后，需要重新启动虚拟机才能生效。
这里也可以使用官方写好脚本去编译，但没有上述方法通用。
./make.sh rk3588 ----- rk3588_defconfig
最后，生成文件一般都在u-boot文件夹中。每个厂商移植的 uboot 生成的文件名字都不一样，具体看厂商的帮助文档。
大部分的 uboot 最终生成文件一般是 u-boot.bin、u-boot.img、uboot.img这三种。
2.2 boot.img
boot.img是有kernel编译生成的镜像文件，Linux内核（kernel）是操作系统的核心部分，几乎管理着操作系统的所有的功能。
内核的五大功能：
| 功能 | 作用 |
|---|---|
| 进程管理 | 控制进程的创建、调度、终止以及进程间的通信，确保多任务处理的高效和稳定。 |
| 内存管理 | 负责分配和回收系统内存，包括虚拟内存管理、分页和分段，以优化内存使用和系统性能。 |
| 文件系统管理 | 提供文件和目录的管理，包括读写操作、权限控制和文件系统的抽象，支持多种文件系统格式。 |
| 设备驱动管理 | 控制和管理硬件设备，提供通用接口让应用程序与硬件交互，支持不同类型的设备驱动。 |
| 网络管理 | 实现网络协议栈，处理网络通信，包括数据包的发送和接收，支持各种网络协议和设备。 |
瑞芯微官方 SDK包里内核文件的介绍（部分）：
arch ： 存放的是一些和架构有关的文件夹，例如x86，arm，arm64等。
arch/arm64/boot/dts ：设备树 --用于描述硬件设备的结构和配置，使得内核可以在启动时正确识别和初始化硬件。
xxx.dts ：用于定义设备树的结构和配置相当于C 语言的.c 文件。
xxx.dtsi ：设备树的头文件 相当于 C 语言的.h 文件
xxx.dtb：设备树编译生成的二进制文件 相当于 C 语言的 xxx.o 文件
Kconfig：Kconfig 文件用于配置Linux内核和模块的构建选项。它定义了内核选项的菜单结构、可配置项、默认值和依赖关系，支持用户通过 make menuconfig、make xconfig 等工具自定义内核配置。
因为内核的文件是居多的几万个文件，一个个操作十分麻烦，而通过Kconfig就可以轻松的管理这几万个文件了。
内核是通过图形化界面的方式去管理的，图形化界面工具里的所有的选项都是来自于每一个目录下的每一个 Kconfig。
ipc:进程调度相关代码
mm:内存管理
Documentation：帮助文档
net:网络协议
lib:库
scripts:编译相关脚本工具
tools：编译相关工具
drivers:设备驱动
drivers/char — 他里边主要是存放咱们编写的字符设备驱动的代码
fs:管理文件系统的内容
COPYING：版本模块的一些介绍
CREDITS:光荣板信息(也就是哪些对内核做过贡献)
MAINTAINERS:记录了内核的每一个部分有哪些人员在维护
内核镜像的获取
想要获取内核的镜像文件，需要按照当前需求对内核进行配置和裁剪。配置和裁剪内核是为了优化内核镜像的大小和性能。通过选择合适的选项和剔除不必要的功能，可以减少内核的体积、提高启动速度，并减少内存占用，使得内核更适合特定硬件和应用场景。这样可以提升系统的整体效率和响应能力。
这里内核提供了一个图像化裁剪配置工具 menuconfig。它提供了一个基于文本的界面，允许用户通过选择和取消选择选项来配置内核功能。
只需在内核中输入make menuconfig即可启动。
menuconfig工具选项讲解：
[ ]:他是一个二值选项,按空格或输入y出现 * 号就代表选择上了。
<>：他是一个三值选项，和[ ]相比多了一个M选项，代表动态编译这个功能。
| 动态编译 | 生成镜像时，会单独生成一个可执行文件，需要手动添加到内核中，多用于测试。 |
|---|---|
| 静态编译 | 生成镜像后会直接集成到内核镜像中。 |
清空配置信息：
make distclean 清空编译内容 还原内核配置的最原始状态
make distclean ARCH=arm
内核配置文件路径：
SDK/kernel/arch/arm64/configs/rockchip_linux_defconfig
选型配置命令格式：
make 配置文件 ARCH=arm64
例程：make rockchip_linux_defconfig ARCH=arm64
内核编译命令:
make ARCH=arm64
CROSS_COMPILE=/home/lyx/RK3588S/prebuilts/gcc/linuxx86/aarch64/gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-aarch64-none-linuxgnu/bin/aarch64-none-linux-gnu-
所有版本的内核都可以通过 make menuconfig ARCH=arm64即可进入内核配置界面
内核最原始的生成的镜像是：
32bit 的芯片： arch/arm/boot/zImage(uImage)
64bit 的芯片： arch/arm64/boot/zImage(uImage)
最原始的内核生成的设备树文件：
32bit 的芯片： arch/arm/boot/dts/xxxxxx.dtb
64bit 的芯片： arch/arm64/boot/dts/rockchip/xxxxxx.dtb
瑞芯微修改过内核使用脚本将内核镜像 + 设备树二进制文件合成了一个文件 boot.img在内核的最开始的目录。
2.3 rootfs.img
上图是Linux下的根文件系统（Root Filesystem）整体文件结构，下图是部分文件的作用。
| 文件名 | 作用 |
|---|---|
| / | 根目录是文件系统的顶层，所有其他目录都从这个目录派生。它是文件系统的起点。 |
| /bin | 存放系统启动和运行所需的基本命令和程序，也就是一些二进制可执行文件，如 ls, cp, mv, rm 等。 |
| /boot | 存放启动加载器（bootloader）和内核文件，如 vmlinuz（压缩内核镜像）和 initrd（初始 RAM 磁盘）。 |
| /dev | 包含了系统识别的所有设备，设备文件是与硬件设备（如磁盘、打印机、串口等）进行交互的接口。Linux 下一切皆文件 — 你操作任何东西其实都是在操作文件，硬件同时也被抽象为了一个文件，他是一个特殊的文件，设备节点文件 |
| /etc | 存放系统配置文件和启动脚本，如 passwd（用户信息）、fstab（文件系统表）和 network 配置文件。 |
| /home | 每个用户的家目录都位于 /home 目录下，如 /home/user1。主要存放普通用户的个人文件和配置。 |
| /lib | 存放共享库（libraries），这些库是供系统工具和应用程序使用的动态链接库。 |
| /media | 用于挂载可移动媒体（如 CD-ROM、USB 驱动器）。系统自动挂载设备到这个目录下。 |
| /mnt | 提供一个临时的挂载点，通常用于手动挂载文件系统。 |
| /opt | 用于安装第三方应用程序和软件包。如QT、交叉编译器。 |
| /root | 是超级用户（root）的家目录，和 /home 中的用户目录类似，但它是系统管理员使用的目录。 |
| /sbin | 存放系统管理员使用的系统二进制文件和工具，这些工具通常用于系统管理和维护，如 fsck, reboot, ifconfig。 |
想要制作根文件我们需要使用开源工具Buildroot，使用Buildroot可以极大加速我们构建linux根文件系统的速度。PS：制作根文件系统的三大神器：busybox、buildroot、yocto。
Buildroot 除了能够制作根文件系统，还能制作kernel和uboot，不过其制作根文件系统制作的最好，其他都是后来附加的功能。
Buildroot的获取—官网下载：https://buildroot.org/
编译文件之前需要安装的必要库
sudo apt-get install gitk git-gui u-boot-tools device-tree-compiler gccaarch64-linux-gnu mtools parted libudev-dev libusb-1.0-0-dev autoconf
autotools-dev libsigsegv2 m4 intltool libdrm-dev curl sed make binutils buildessential gcc g++ bash patch gzip gawk bzip2 perl tar cpio python unzip rsync
file bc wget libncurses5 libglib2.0-dev libgtk2.0-dev libglade2-dev cvs git
mercurial rsync openssh-client subversion asciidoc w3m dblatex graphviz
libc6:i386 libssl-dev expect fakeroot cmake flex bison liblz4-tool libtool keychain
expect-dev
Buildroot启动
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
剩下就是按需配置生成了。生成完后，该文件会在/output/images下生成一个压缩包，需要用官方给的指令制作生成
2.4 整体编译
除了上述讲的三个单独编译，我们也可以使用瑞芯微官方给的工具进行整体编译，直接生成update.img。
先配置环境：
./envsetup.sh
启动编译器：
./build.sh lunch
整体编译命令：
./build.sh
PS：其实这里也可以单独编译uboot，kernel和rootfs，不过该方法不通用，仅适用于官方提供工具的情况下。
./build.sh uboot — uboot.img
./build.sh kernel — boot.img / zboot.img
./build.sh rootfs — rootfs.img
三、镜像文件烧录
文件烧录需要借助第三方工具，此处使用的是瑞芯微官方提供烧写工具,使用烧录工具前记得先安装一下驱动。
烧录工具界面介绍：
1.ADB烧录模式
一般设备正常时，插线上电后的默认模式就是该模式。在此模式下，我们可以通过终端命令和硬件设备进行交互。
2.LOADER模式
想进入该模式，只需在ADB烧录模式下，点击切换即可。
此模式下，我们可以单独的去烧写 uboot、kernel、rootfs这三个的镜像文件。
但是在烧录之前我们需要导入烧录到的硬件地址，烧录位置的地址文件在rockdev目录下。
如何导入？
将鼠标放到烧录工具面板上，鼠标右键，点击导入配置即可。
3.MASKROM 模式
想进入该模式，我们需要在LOADER模式下，先点击高级功能，再点击进入Maskrom即可。
进入到该模式，我们点击升级固件
此处我们就可以导入update镜像文件进行整体烧录了。
烧录时，不小心将设备烧成砖了怎么办？
设备上电后，同时按着 reset 和 boot 按键，然后先松开 reset 再松开 boot。此时我们就可以直接进入到Maskrom模式，重新进行镜像烧录。
