[Linux]從零開始的STM32MP157 Buildroot根文件系統構建

一、前言

? ? ? ? 在前面的教程中，教了大家如何移植一個LInux的內核并且正確啟動，我們發現Linux內核在啟動后會出現一個錯誤，提示我們沒有找到根文件系統。那么什么是根文件系統呢？之前我們使用Ubuntu編譯了STM32MP157的TF-A,UBOOT,LINUX內核相信大家對Ubuntu已經不陌生了，我們可以看到Ubuntu的路徑都是從“/”開始寫的，然而這個“/”就被我們叫做根，“/”與它下面掛載的文件并稱為根文件系統。可以看到，根文件系統構建了我們系統的整個文件管理系統，我們的所有操作都是建立在根文件系統之上的，所以Linux內核一般與根文件系統一起出現，那么本次教程就來教大家如何為STM32MP157移植一個根文件系統并且正確啟動，如果你準備好了，就讓我們開始吧！

二、誰適合本次教程

? ? ? ? 根文件系統已經處于Linux內核的上層了，本質上是一些較為上層的操作，移植起來也比較簡單，甚至需要我們改動的地方都很少，所以難度是比較低的，至少比移植前面幾個模塊的難度要低。所以如果你能完成前面模塊的移植，那么本次移植肯定是沒問題的。如果你使用的是別的開發板，也可以參考本次教程，上層的操作都大同小異，但是也僅僅只是作為參考，中間肯定有不一樣的地方。

三、資料的準備

? ? ? ? 本次我們依然會使用正點原子的官方資料，下載方式在搭建編譯環境時就講過了，如果還不知道如何下載，可以看下面的文章中的資料下載部分：

STM32MP157交叉編譯環境搭建：[Linux]從零開始的STM32MP157交叉編譯環境配置-CSDN博客

資料下載完成以后如圖所示：

準備好資料以后，就可以進行下一步了。

四、根文件系統的選擇

? ? ? ? 目前主流的根文件系統有兩個，分別是Busybox和Buildroot。我們應該如何選擇這兩種根文件系統呢，下面會分別探討一下這兩種根文件系統的優缺點。首先時Busybox，這是一款比較老的根文件系統，里面整理了常用的工具，缺點也很明顯，許多鏈接庫或者系統文件需要我們自己進行復制，不利于新手，但Busybox可以讓我們更好的理解根文件系統中每個文件夾的作用，畢竟每個文件夾都是自己來構建的嘛！然后是Buildroot，Buildroot中集成了我們常用的模塊，它將Busybot甚至Uboot與Linux內核都集成到了其中。所以可以看出Buildroot的集成度是非常高的，這也為我們編譯省去了非常多不必要的步驟，在本次教程中也會使用Buildroot來進行演示，當然在后面的教程中也會為大家講解Busybox。

五、Buildroot的編譯與掛載

? ? ? ? 與前面幾個模塊一樣，Buildroot是需要我們自己編譯并且掛載的。當然，編譯的第一步我們還是先找源碼，Buildroot的源碼在它的官網可以直接下載到，但是有一些問題，如果現在去官網下載Buildroot的源碼的話，下載下來的源碼是2025年2月份的，如果使用正點原子提供的2019年的gcc編譯器去編譯這個源碼的話，就可能出現一些路徑找不到的問題，這里除非換編譯器，不然編譯肯定是會失敗的，這里我已經替大家測試過了。所以我們這里就使用正點原子提供給我們的源碼。Buildroot的源碼被放在了正點原子資料目錄下的“01、程序源碼\07、Buildroot源碼”目錄下，如圖所示：

這里我們在Ubuntu的用戶目錄下的“Linux”目錄下新建一個名為“BUILDROOT”的文件夾，使用下面的命令即可：

mkdir BUILDROOT

新建完成以后如圖所示：

然后我們將一開始找到的Buildroot的源碼拷貝的這個目錄中，這里不管是使用sftp還是直接復制都可以，將文件傳輸過去就行，完成以后如圖所示：

我們使用下面的命令來解壓這個壓縮包：

tar -xvf buildroot-2020.02.6.tar.bz2

解壓完成以后，得到以下文件夾：

進入這個文件夾中，可以看到以下文件：

這些就是Buildroot的源碼文件，下面我們來配置Buildroot，Buildroot是支持圖形化配置的，所以我們可以直接在Buildroot的源碼目錄下輸入下面的命令來啟動圖形化配置：

make menuconfig

關于圖形化配置，在之前的UBOOT圖像化配置中已經講得很詳細了，這里就不多說了，如果你還不會圖形化配置，或者不知到圖像化配置的原理，可以看下面的文章：

UBOOT圖形化配置及原理講解：[Linux]從零開始的STM32MP157 U-Boot圖形化配置及Kconfig文件講解_kconfig圖形化配置應用于應用層軟件代碼項目中-CSDN博客

下面我們繼續回到正題。?

圖形化配置啟動以后，如圖所示：

下面我們開始配置，首先我們來配置“Target options”：

進入“Target options”后，可以看到以下配置項：

這里我們選擇“Target Architecture (i386) ?---> ”回車進入，進圖后可以看到以下選項：

針對STM32MP157來說我們需要選擇“( ) ARM (little endian) ”，如圖所示：

將選框移動到該位置然后按下回車就可以選中這個選項了，選擇以后，我們界面中就會出現下面這些選項：

這里我們需要對這些選項進行以下配置：

這里選項都是一一對應，大家直接跟著圖上配即可，配置完成以后，如圖所示：

這樣我們“Target options”的配置就完成了。下面我們來配置“Toolchain”位置如圖所示：

“Toolchain”主要用于配置交叉編譯器，進入后，可以看到以下選項：

這里的配置我們只需要修改幾項即可，大家跟著我操作，首先就是“Toolchain type”我們將其配置為“(External toolchain) ?---> ?”配置完成以后如圖所示：

然后將“Toolchain”配置為“(Custom toolchain) ?--->?”，表示使用用戶自己的編譯器，完成后如圖：

隨后的“Toolchain origin”要配置為“(Pre-installed toolchain) ?--->?”：

隨后我們要將“Toolchain path (NEW)?”配置為我們自己交叉編譯器的路徑，這里如果大家之前也是跟著我配的的話，那么路徑就是：

/usr/local/arm/gcc-arm-9.2-2019.12-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf

我們直接填入即可：

完成以后如圖所示：

此后我們還需要將“Toolchain prefix”修改為“$(ARCH)-none-linux-gnueabihf”，如圖：

下方的“External toolchain gcc version?”我們選項“9.x”,“External toolchain kernel headers series”我們選擇“4.20.x”，完成后如圖所示：

然后下方的“External toolchain C library”我們選擇“glibc/eglibc”：

最后我們需要將下方的“Toolchain has SSP support? (NEW)”、“Toolchain has RPC support? (NEW)”、“Toolchain has C++ support?”、“Enable MMU support (NEW)?”都選中，如圖所示：

至此，我們的“Toolchain”就配置完成了。下面我們來配置“System configuration”，位置如圖所示：

進入以后，可以看到以下選項：

同樣的，這里只需要修改幾個選項即可，首先是“System hostname”這是我們平臺的名字，大家可以自行設置：

“System banner”表示系統的歡迎語，大家自行設置即可：

“Init system”我們這里選擇“Busybox”:

“/dev management”我們選擇“Dynamic using devtmpfs + mdev”：

這里我們選中“Enable root login with password”表示使能root用戶的登錄密碼，在下方我們可以設置root用戶的登錄密碼：

當然，這里的密碼會在我們做Linux驅動開始時取消掉，不然我們每次進入系統都需要輸入密碼，非常不利于開發。這里作為測試，所以使能了密碼。

至此，“System configuration”配置就完成了，下面我們來配置“Filesystem images”，在如圖所示位置：

進入以后可以看到以下選項：

這里我們選中“ext2/3/4 root filesystem”，然后在下方新彈出的“ext2/3/4 variant”選項中選擇“ext4”：

然后我們將下方的“exact size”改為1G：

至此“Filesystem images”配置就完成了。下面我們來配置“Target packages”，在如圖所示位置：

進入以后，可以看到以下選項：

我們往下滑找到“System tools”選項并且進入，在如圖所示位置：

進入以后，可以看到以下選項：

我們往下滑找到“kmod”并且選中：

因為buildroot在編譯時會在一些國外的網站下載東西，因為網絡問題可能會下載失敗，所以這里我們需要將下載連接配置為國內鏡像，這里我們進入“Build options”選項，在如圖所示位置：

進入以后，可以看到以下選項：

我們進入“Mirrors and Download locations”選項，可以看到以下界面：

我們進行下面的修改：

Backup download site  :http://sources.buildroot.net
Kernel.org mirror     :https://mirror.bjtu.edu.cn/kernel/
GNU Software mirror   :http://mirrors.nju.edu.cn/gnu/
LuaRocks mirror       :https://luarocks.cn
CPAN mirror (Perl packages) :http://mirrors.nju.edu.cn/CPAN/

修改完成以后，如圖所示：

至此，我們所有的配置都已經完成，我們將配置文件保存到“./configs/stm32mp1_atk_defconfig”目錄中，作為默認配置，后面直接加載即可：

保存完成以后，我們使用下方的命令加載配置文件：

make stm32mp1_atk_defconfig

加載完成以后，可以看到，相關配置已經被寫到了“.config”文件中：

我們使用下面的命令，這里的編譯線程數大家根據自己的情況寫即可：

make -j16

編譯完成以后，如圖所示：

這里我們進入Buildroot項目文件夾的“output/image”文件夾中，可以看到以下文件：

在“rootfs.tar”內就是我們編譯的根文件系統了，下面來教大家如何掛載根文件系統。

這里我們要使用nfs來掛載根文件系統，所以這里大家需要確保自己的網絡和nfs配置都沒有問題，如果你還不會配置Uboot的網絡和nfs可以看下面的文章：

UBOOT網絡配置：[Linux]從零開始的STM32MP157 U-Boot網絡命令講解及相關配置_stm32mp157 聯網-CSDN博客

這里我們在開發板一側是可以ping到ubuntu的：

現在我們首先在nfs目錄中新建一個名為“rootfs”的文件夾用來存放我們的根文件系統：

這里我們將剛才編譯出來的“rootfs.tar”復制到新建的“rootfs”中：

然后使用下方的命令解壓這個壓縮包：

tar -xvf rootfs.tar

解壓后我們可以看到以下文件夾，這些文件夾都是Linux的根文件，想必大家已經非常熟悉了：

最后我們使用下面的命令將原本的壓縮包刪掉：

rm -rf ./rootfs.tar

這里我們還需要修改以下nfs的配置文件，使用下面的命令打開配置文件：

sudo nano /etc/default/nfs-kernel-server

打開后可以看到以下內容：

我們在最后一行加上下面的內容：

RPCNFSDOPTS="--nfs-version 2,3,4 --debug --syslog"

修改完以后如圖所示：?

最后我們保存退出即可。

修改完配置文件以后，我們使用下面的命令重新啟動軟件：

sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server restart

這里顯示ok以后，nfs的配置就修改完成了：

現在在開發板端，我們需要修改一下bootargs環境變量，使用下面的命令：

setenv bootargs console=ttySTM0,115200 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.1.100:/home/chulingxiao/linux/nfs/rootfs,proto=tcp rw ip=192.168.1.106:192.168.1.100:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off

這里大家注意，這是一行命令，不要換行。大家使用時，需要修改幾個地方，下面一一來講，首先是“nfsroot=192.168.1.100:/home/chulingxiao/linux/nfs/rootfs”這里大家需要把這里的IP地址修改為自己Ubuntu的地址。后面的路徑大家寫自己的rootfs文件夾的路徑。然后是“ip=192.168.1.106:192.168.1.100:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off”這里有三個地址，按照從前到后的順序是“開發板的IP地址”，“Ubuntu的IP地址”，“網關的IP地址”，大家根據自己的情況配置即可。

輸入命令后，使用“saveenv”將環境變量保存到EMMC中：