【系统移植】SD卡烧录uboot、linux内核、根文件系统

原创已于 2023-05-21 18:53:49 修改 · 6.7k 阅读

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#linux #运维 #服务器

于 2023-05-19 15:28:43 首次发布

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本文详细介绍了如何对SD卡进行分区，烧录uboot、linux内核和根文件系统，以及如何修改uboot环境变量以实现启动。步骤包括SD卡分区、烧录uboot到SD卡的特定扇区、拷贝内核和设备树到相应分区，以及设置bootcmd和bootargs环境变量来引导系统启动。

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参考链接：IMX6Q的SD卡启动使用教程_mayue_csdn的博客-优快云博客

一、SD卡分区

无论是EMMC还是SD卡启动，总体流程是

先运行uboot引导程序，一般是对内存做一些初始化操作
uboot再引导加载linux内核镜像以及设备树文件
linux 内核在运行的时候需要一些配置文件，这些配置文件保存在根文件系统中，所以最后会加载根文件系统

为了方便 uboot 找到镜像文件、设备树文件以及根文件系统，我们可以把zImage、imx6null.dtb 放在分区 sdb1，分区格式为 vfat；将根文件系统放在 sdb2，分区格式为 ext4。

具体分区操作参考：【系统移植】SD卡分区_仲夏夜之梦~的博客-优快云博客

二、SD卡烧录uboot

烧录uboot需要用到dd命令，我们的目的是将uboot-imx 文件中的内容拷贝到SD卡中，拷贝时需要注意，我们得跳过前两个扇区，每个扇区是512个字节。

dd命令参考：dd 命令详解

sudo dd if=uboot-imx of=/dev/sdb bs=512 seek=2 conv=sync

if：uboot源文件
of：输出文件或设备
bs：块的大小（这里和扇区大小保持一致）
seek：跳过一定数量的块再开始拷贝（imx6null 要跳过2个扇区，跳过1个扇区似乎会出错）
conv：输入输出同步，输出时可能会和输入有差异，不足部分用NULL补全

到这一步可以先测一下，如果无法载入uboot，后续的便也无法进行，如果看到如下内容说明uboot加载成功。

三、SD卡烧录linux内核

这里说的 linux内核包含两部分：linux 内核镜像、设备树。现在我们要把Linux内核拷贝到 sdb1 分区

mkdir tmpdir                        # 挂载点必须存在
sudo mount /dev/sdb1 tmpdir/        # 将外部设备 /dev/sdb1 挂载到 tmpdir         
 
sudo cp zImage imx6null.dtb tmpdir/        # 将linux内核拷贝到 /dev/sdb1
 
sudo umount tmpdir                # 使用完以后，取消挂载

zImage 和 uImage 的区别：

        zImage是一般情况下默认的压缩内核映像文件，加上一段解压启动代码得到

        uImage则是使用工具mkimage对普通的压缩内核映像文件（zImage）加工而得，它是在zImage之前加上一个长度为64字节的“头”，说明这个内核的版本、加载位置、生成时间、大小等信息

四、SD卡烧录根文件系统

一般根文件系统是放在 nfs 服务端，因为我们可能时常需要修改文件系统中的文件。我们可以通过设置uboot环境变量让uboot在启动的时候可以找到nfs服务端上的根文件系统。

这里烧录到SD卡的目的是为了熟悉SD卡分区以及学习如何操作uboot环境变量来加载根文件系统。其实根目录就是我们所熟知的根文件系统

sudo mount /dev/sdb2 tmpdir      # 将外部设备 /dev/sdb2 挂载到 tmpdir
 
sudo cp -r rootfs/* tmpdir/        # 将rootfs下的所有内容拷贝到 /dev/sdb2
 
sudo umount tmpdir                # 使用完以后，取消挂载

五、修改uboot环境变量

假设现在uboot 可以正常启动，我们在倒计时之前按下任意键进入到uboot的交互模式，接下来我们要修改环境变量来让uboot找到linux内核、设备树文件、根文件系统的位置。

uboot 中有两个很重要的环境变量，一个是 bootcmd，另一个是 bootargs。修改环境变量使用的是setenv 命令

1、设置 bootcmd

设置该环境变量的目的是找到 Linux 内核和设备树文件。

setenv bootcmd 'mmc dev 0; fatload mmc 0:1 80800000 zImage; fatload mmc 0:1 83000000 imx6null.dtb; bootz 80800000 - 83000000'

接下来依次解读上述命令：

mmc dev 0：

mmc dev表示切换设备，0 表示 SD卡，1 表示 EMMC

fatload mmc 0:1 80800000 zImage：

fatload 用于加载 vfat 文件系统的文件
mmc 表示接口
0:1 表示SD卡上的第1分区（前者的 0 是设备编号，后者的 1 代表分区）
80800000：表示要加载到DDR的哪个位置
zImage：表示要加载分区中的哪个文件（文件名必须和SD卡中保存的文件名一致）

fatload mmc 0:1 83000000 imx6null.dtb：

加载SD卡中第一分区的 imx6null.dtb 文件，保存到DDR的0x83000000位置

bootz 80800000 - 83000000：

bootz 表示运行 zImage 内核文件，原本的格式是“bootz 内核根文件系统设备树”

但是根文件系统以其他方式加载，所以使用“-” 填充

2、设置 bootargs

 setenv bootargs 'console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rootwait rw'

接下来依次解读上述命令：

console=ttymxc0,115200

通过串口打印控制台信息，串口波特率为115200

root=/dev/mmcblk0p2 rootwait rw

指定根文件系统的位置

        mmcblk0p2 表示从SD卡的第2分区加载根文件系统

- mmcblk         表示设备类型为mmc

- 0 指定了设备（0 表示 SD卡，1 表示 EMMC）

- p2 指定分区，这里表示第2分区

rootwait 表示等待 mmc 设备初始化完成以后再挂载

rw 指定文件系统的权限可读可写

最终启动的效果如下：