驱动程序开发：Buildroot根文件系统构建并加载驱动文件xxx.ko测试

一、buildroot根文件系统简介

  buildroot 构建的根文件系统相对比较齐全，很多东西需要它会自行添加，比如 lib 库文件。并且，如果单纯使用busybox的话，在后面的驱动开发中很多第三方软件也需要我们自己去移植，这些第三方软件有很多又依赖其他的库文件，导致移植过程非常的繁琐，而buildroot可以为我们省去这些大部分的麻烦。

二、buildroot下载

  buildroot 官网下载地址为https://buildroot.org/。如下图所示：

三、buildroot构建根文件系统

1、配置 buildroot

  将下载的buildroot源码拷贝到ubuntu中，然后对其进行解压，操作命令如下：

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，此目录如下图所示：

  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下图所示：

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！)：

Target options
 -> Target Architecture = ARM (little endian)
 -> Target Binary Format = ELF
 -> Target Architecture Variant = cortex-A7
 -> Target ABI = EABIhf
 -> Floating point strategy = NEON/VFPv4
 -> ARM instruction set = ARM

  配置完成以后如下图所示：

②配置 Toolchain

③配置 System configuration

④配置 Filesystem images

⑤禁止编译 Linux 内核和 uboot

2、 buildroot 下的 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，如下图所示：

  可以看出， buildroot 下载的 busybox 版本为 1.29.3。要想编译 busybox，必须对上图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，文件内容如下图所示：

①修改 Makefile，添加编译器

  打开 busybox 的顶层 Makefile，添加 ARCH 和 CROSS_COMPILE的值，如下所示：

164 CROSS_COMPILE ?= /usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin/arm-linux-gnueabihf-
…
190 ARCH ?= arm

注意：CORSS_COMPILE 使用了绝对路径！主要是为了防止编译出错。

②busybox 中文字符支持

  修改 busybox 源码，取消 busybox 对中文显示的限制，打开文件 busybox-1.29.3/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
56 return auto_string(dst);
57 }

  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：

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) {
......
30 if (c < ' ')
31 break;
32 /* 注释掉下面这个两行代码 */
33 /* if (c >= 0x7f)
34 break; */
35 s++;
36 }
37
38 #if ENABLE_UNICODE_SUPPORT
39 dst = unicode_conv_to_printable(stats, str);
40 #else
41 {
42 char *d = dst = xstrdup(str);
43 while (1) {
44 unsigned char c = *d;
45 if (c == '\0')
46 break;
47 /* 修改下面代码 */
48 /* if (c < ' ' || c >= 0x7f) */
49 if( c < ' ')
50 *d = '?';
51 d++;
52 }
......
59 #endif
60 return auto_string(dst);
61 }

  接着打开文件 busybox1.29.3/libbb/unicode.c，找到如下内容（修改后）：

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 /* 修改下面一行代码 */
1023 /* *d++ = (c >= ' ' && c < 0x7f) ? c : '?'; */
1024 *d++ = (c >= ' ') ? c : '?';
1025 src++;
1026 }
1027 *d = '\0';
1028 } else {
1029 d = dst = xstrndup(src, width);
1030 while (*d) {
1031 unsigned char c = *d;
1032 /* 修改下面一行代码 */
1033 /* if (c < ' ' || c >= 0x7f) */
1034 if(c < ' ')
1035 *d = '?';
1036 d++;
1037 }
1038 }
......
1044 return dst;
1045 }
......
1047
1048 return dst;
1049 }

③配置 busybox

  配置 buildroot 下的 busybox，因此打开 busybox 的配置界面，命令（两种打开方式）如下：

sudo make busybox-menuconfig 在buildroot根目录下
sudo make menuconfig 在/output/build/busybox-1.29.3 目录下

  配置界面如下图所示：

---

  不采用静态编译，配置路径如下：

  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，配置如图下所示：

---

  选择vi风格的行编辑命令，配置路径如下：

---

  取消勾选Simplified modutils，配置路径如下：

---

  使能系统启动和热插拔或动态加载驱动程序时，自动产生驱动程序所需的节点文件作用的选项mdev，配置路径如下：

---

  使能 busybox 的 unicode 编码以支持中文，配置路径如下：

---

注意！
  退出 linux Modules Utilites后 返回步骤 1 界面；在步骤 1界面选择最后一项 Save configuration to an alternate file,进入如下图界面：


  在buildroot-2019.02.6/output/build/busybox-1.29.3目录下会生成busybox.config文件，如下图所示：

  将buildroot-2019.02.6/package/busybox/busybox.config文件替换成上一步生成的buildroot-2019.02.6/output/build/busybox-1.29.3/busybox.config文件，如下图所示：

④编译busybox

  查看当前 buildroot 所有配置了的目标软件包，也就是 packages，命令如下：

sudo make show-targets

  单独编译并安装 busybox 如下命令：

sudo make busybox

3、编译buildroot

  编译 buildroot，主要是对其进行打包，输入如下命令：

sudo make

  然后在output/images目录下查看是否生成了rootfs.tar压缩包，如下图所示：

  在 nfs 目录下新建一个名为 buildrootfs 的文件夹，然后将上图 中的 rootfs.tar 拷贝到 buildrootfs 目录下并解压，命令如下：

cd /home/djw/linux/nfs //进入到 nfs 目录下
mkdir buildrootfs //创建 buildrootfs 目录
cd buildrootfs //进入到 buildrootfs 目录
cp …/…/IMX6ULL/tool/buildroot-2019.02.6/output/images/rootfs.tar ./ //拷贝到 rootfs.tar
tar -vxf rootfs.tar //解压缩 rootfs.tar
rm rootfs.tar //删除 rootfs.tar

  解压缩完成以后的 buildrootfs 目录如下图所示：

4、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：

setenv bootargs 'console=tty1 console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.1.111:
/home/djw/linux/nfs/buildrootfs rw ip=192.168.1.119:192.168.1.111:192.168.1.1:255.255.
255.0::eth0:off

  这里我们重点说一下另外一个问题，我们使用构建的根文件系统启动以后会发现，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：

  由上面可知，有两个问题，第一个是缺少/lib/modules文件夹，第二个是命令行不显示当前目录路径。

①创建/lib/modules/4.1.15文件夹

  modprobe 命令主要智能在提供了模块的依赖性分析、错误检查、错误报告等功能，推荐使用 modprobe 命令来加载驱动。 modprobe 命令默认会去/lib/modules/目录中查找模块，我使用的 Linux kernel 的版本号为 4.1.15，因此 modprobe 命令默认会到/lib/modules/4.1.15 这个目录中查找相应的驱动模块，一般自己制作的根文件系统中是不会有这个目录的，所以需要自己手动创建，如下图所示：

①让命令行显示当前目录路径

  先了解一下“PS1”这个环境变量， PS1 用于设置命令提示符格式，格式如下：

  打开/etc/profile 文件，修改好后如下图所示：

etc/profile 文件修改完成以后重启开发板，这个时候我们就如到某个目录的时候命令行就会有提示，如下图所示：

四、加载驱动程序xxx.ko文件测试

1、将icm20608.ko文件拷贝到/buildroot/lib/modules/4.1.15目录下，如下图所示：

2、使用depmod命令驱动挂载

  输入“depmod”命令以后会自动生成 modules.alias、modules.symbols 和 modules.dep 这三个文件，如下图所示：

3、使用modprobe命令加载驱动，如下图所示：

4、使用icm20608APP应用程序测试，如下图所示：

5、使用lsmod查看当前加载的驱动程序和使用rmmod卸载驱动程序，如下图所示：