榴莲派f1c100s 系统极致精简

原创已于 2025-08-25 10:41:48 修改 · 946 阅读

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#单片机 #嵌入式硬件 #学习 #stm32

于 2025-08-21 16:24:12 首次发布

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由于我们项目的需求十分的简单，但是因为涉及到图像分析，所以又需要一个linux作为载体，这样软件编写简单，开发难度小，于是乎，构建一个成本最低的linux的平台，就成为了我们的迫切所需。
目前我们选定使用榴莲派的f1c100s作为基本开发平台，计划先从flash入手，系统系统的flash是16MB，我们经过评估，希望将其裁剪到4MB的样子。这样可以节省成本，由于系统内存是32MB的，并且不可更换，所以我们可以尽量地利用内存，以使得在现有的成本之上榨干性能。
整体的计划如下：
1.编译所有镜像，并且构建原生的系统。以熟悉其系统的开发功能
2.裁剪每一个部分，其中uboot最好在200k内，内核在1.8m内，文件系统在1.8m内，
3.移植busybox文件系统，以使得整个根文件系统更小！！！！！

首先。编译下载所有镜像
1.编译下载uboot

git clone https://gitee.com/monke/u-boot.git
cd u-boot
git checkout master

配置：make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- liulianpi_f1c100s_norflash_defconfig
编译：make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- -j8

此时：u-boot-sunxi-with-spl.bin：448K
2.编译下载内核

git clone https://gitee.com/monke/linux-5.4.77.git
cd linux-5.4.77
git checkout master

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- liulianpi_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- -j8

此时： arch/arm/boot/zImage：3.4M
3.编译文件系统

wget https://buildroot.org/downloads/buildroot-2023.02.3.tar.gz
tar xvf buildroot-2023.02.3.tar.gz

cd buildroot-2023.02.3/
make menuconfig

做如下配置：
　　Target options —->
　　　　Target Architecture (ARM (little endian)) —->　　// ARM架构，little endian模式
　　　　Target Architecture Variant (arm926t) —->　　// arm926ejs架构
　　　　Enable VFP extension support　　　　// 不要勾选！F1C100S 没有 VFP单元，勾选会导致某些应用无法运行
　　　　Target ABI (EABI) —->
　　　　Floating point strategy (Soft float) —->　　// 软浮点
　　Toolchain —->
　　　　Toolchain Type (Buildroot toolchain) —-> // 这里使用buildroot内部编译链
　　　　External toolchain C library (musl) —-> // 可以选择自己希望使用的库：这里的musl可以使得整体的系统减小
　　　　Kernel Headers (Linux 5.4.x kernel headers) —->　　// 内核版本，这里是指当前目标板系统的版本

tar -xvf rootfs.tar -C output
mkfs.jffs2 -s 0x100 -e 0x10000 -X zlib -d output/ -o rootfs.jffs2

此时: rootfs.jffs2:2016K

那么为了将其放入到4MB的flash中，就需要进行一些精简。
目前大小：

文件	大小
u-boot-sunxi-with-spl.bin	448K
suniv-f1c100s-liulianpi-spinor.dtb	16K
arch/arm/boot/zImage	3404K
rootfs.jffs2	2016K

后面的优化方向：
1.uboot：想办法将其优化到20k以内，可能最好是spl就可以直接执行。
2.内核：优化到2M以内。
3.rootfs：最好是1500K左右

具体优化步骤：
uboot

内核
目标是2m以下：
修改了内核的compressmode为xz（genenal setup，kernel compress mode）用空间换时间。
arch/arm/boot/zImage，变成了2.5M
经过各种config的删除，文件系统的删除，devicedriver的删除
zImage：1997960

rootfs
1.buildroot下面执行make busybox-menuconfig.然后setting，build options，里面选定build static，然后执行后解压rootfs.tar 通过命令：readelf -d busybox | grep NEEDED确定busybox已经是静态链接的了（大小是1.1M）
或者：

file busybox 
busybox: ELF 32-bit LSB executable, ARM, EABI5 version 1 (SYSV), statically linked, stripped

然后删除lib里面的文件后继续执行制作filesystem的命令：

# 当前设置
mkfs.jffs2 -s 0x100 -e 0x10000 -X zlib -d output/ -o rootfs_zlib.jffs2
# 改成 2KB 页，看差异
mkfs.jffs2 -s 0x800 -e 0x10000 -X zlib -d output/ -o rootfs_zlib_2k.jffs2
# 再换成 lzo 算法
mkfs.jffs2 -s 0x800 -e 0x10000 -X lzo -d output/ -o rootfs_lzo_2k.jffs2

结果是：

output/        → 解开的目录（真实文件内容）
output.tgz     → 589 KB  (tar + gzip 压缩，很紧凑)
rootfs.tar     → 2.49 MB (纯 tar，无压缩)
rootfs.jffs2   → 1.31 MB (参数 -s 0x100 -e 0x10000 -X zlib)
rootfs_lzo_2k  → 856 KB  (参数 -s 0x800 -e 0x10000 -X lzo)
rootfs_zlib_2k → 784 KB  (参数 -s 0x800 -e 0x10000 -X zlib)

后面选择
mkfs.jffs2 -s 0x800 -e 0x10000 -d output/ -o rootfs_2k.jffs2即使不压缩，仍旧可以得到784KB大小的文件系统
加入了我们的目标app：
1576 rootfs_2k.jffs2
1032 rootfs_2k_nolib.jffs2
我们暂定给到的rootfs分区1600K，后续如果kernel优化的不明显，则选择1032版本。

经过思考后：

第一个版本，保证4MB可以跑的起来，最小化风险。
1.针对rootfs，先修改busybox的static library，然后将目标可执行文件拷贝并删除文件系统库通过命令生成jffs2的文件系统，

mkfs.jffs2 -s 0x800 -e 0x10000  -d output/ -o rootfs_2k.jffs2

得到的结果是：1032 rootfs_2k.jffs2，那么我们为其分区是1056KB（32KB对齐）
2.针对内核。我们仅仅修改压缩方式测试下，general setup->compress kernel :XZ.得到的内核大小是2460KB（2464），dtb的大小是16K，这样uboot的空间是充足的！

镜像	实际大小	分区大小	地址范围
u-boot-sunxi-with-spl.bin	457676	15*32=480KB	0 - 0x7 7FFF
suniv-f1c100s-liulianpi-spinor.dtb	15109	32KB	0x7 8000 - 0x7 FFFF
zImage	2515496	77*32 = 2464KB	0x8 0000 - 0x2E 7FFF
rootfs_2k.jffs2	1055004	35*32=1120KB	0x2E 8000 - 0x40 0000

此时我们需要根据上表修改uboot和内核的分区表后再次编译
uboot：

CONFIG_BOOTCOMMAND="sf probe 0 50000000; sf read 0x80C00000 0x78000 0x4000; sf read 0x80008000 0x80000 0x268000; bootz 0x80008000 - 0x80C00000"

内核:arch/arm/boot/dts/suniv-f1c100s-liulianpi-spinor.dts

                        partition@0 {
                                label = "u-boot";
                                reg = <0x000000 0x78000>;
                                read-only;
                        };

                        partition78000 {
                                label = "dtb";
                                reg = <0x78000 0x8000>;
                                read-only;
                        };

                        partition@80000 {
                                label = "kernel";
                                reg = <0x80000 0x268000>;
                                read-only;
                        };

                        partition@2E8000 {
                                label = "rootfs";
                                reg = <0x2E8000 0x118000>;
                        };

打包脚本package.sh

#!/bin/sh
dd if=/dev/zero of=f1c100s_spiflash_4M.bin bs=1M count=4 &&\
dd if=u-boot-sunxi-with-spl.bin of=f1c100s_spiflash_4M.bin bs=1K conv=notrunc &&\
dd if=suniv-f1c100s-liulianpi-spinor.dtb of=f1c100s_spiflash_4M.bin bs=1K seek=480 conv=notrunc &&\
dd if=zImage of=f1c100s_spiflash_4M.bin bs=1K seek=512 conv=notrunc &&\
dd if=rootfs_2k.jffs2 of=f1c100s_spiflash_4M.bin bs=1k seek=2976 conv=notrunc &&\
sync

最后生成了f1c100s_spiflash_4M.bin
只等东西到了烧写测试下

后续极端优化步骤：
1.rootfs只有基本的busybox，再使用squash压缩文件系统，控制在500kb以内
2.内核控制在1MB以内。内核最大可以1400kb
3.dtb还是会16k。就算极致也只能到8k
4.uboot最好是使用spl，这样可以控制在100kb以内。