本文约定:以字符‘$’符号开头的为命令,其后以字符‘#’开始的部分为命令说明。
一、Buildroot是什么?
简述
buildroot是一个嵌入式系统构建工具,可以帮助我们快速构建系统映像文件,如rootfs.tar、uImage、uboot.imx以及设备树,同时也可以帮助我们构建对应的应用开发环境(交叉编译工具链以及第三方库,如Qt)。buildroot工程组织方式跟内核类似,即Config.in文件中描述执行make menuconfig时显示的配置菜单,Makefile根据Conifg.in和配置文件*.mk中定义的变量和规则编译整个工程。buildroot构建过程可以概括为下载、解压、配置、编译、安装。同时,buildroot也提供了多种源码下载方式,以提供灵活的定制方式,例如,支持从官方网站下载,从git库下载,从svn库下载或者简单的从本地拷贝。对第三方库包的种类支持也比较广泛,如普通包(Makefile组织)、cmake包(由Cmake组织)、python包(python脚本)等。为了支持更灵活的定制,buildroot提供了参考目录架构(所谓的br2-external tree),即定制部分放在buildroot工程目录的外面,通过变量设置存放位置的方式来连接到buildroot工程。
buildroot工程目录结构
board: 一些典型板子的配置文件或说明文档
output:输出目录,其中有目标映像uboot.imx、uImage、rootfs.tar.gz、xxx.dtb; 编译时源码主目录build; 主机环境host
dl:下载的源码存放目录
support:支持脚本
configs:配置文件,make xxx_defconfig
arch: 架构配置文件,arm、mips、powerpc、x86 etc. 配置选项Target options --->
system:构建rootfs基本目录结构
toolchain:编译器配置目录,支持buildroot自带的,第三方的,自定义的。
fs:各种文件系统,squashfs、yaffs2、ext2 etc
package:rootfs中用到的各种库或命令工具包,如qt、ssh、mplayer、busybox、python etc.
linux: 内核配置目录
二、buildroot可以帮解决哪些问题?
- 轻松构建嵌入式系统(rootfs)
- 把系统各库之间繁杂的依赖关系交给工具处理,解放自己
- 自动部署第三方库,减少体力劳动
- 优化程序启动,根据不同启动等级启动程序,方便程序启动、终止以及重启。(需要添加debian扩展工具包)
- 解决root权限问题,无法上外网和非root权限下服务器上构建rootfs
- 规范rootfs目录和权限管控,自动管理用户及各目录权限
三、如何使用buildroot构建嵌入式系统
- 获取buildroot工程
一般是从官网Index of /downloads (buildroot.org) 或GitHub下载。但我们的服务器不能上网,所以将buildroot工程及第三方库部署到了自己用的服务器192.168.x.x上,此处简述从192.168.x.x服务器上获取buildroot工程及相关代码的步骤。
- 将自己账户的密钥拷贝到远程服务器192.168.x.x上(若已操作的话可省去此步骤)
$ ssh-copy-id git@192.168.x.x
- 获取引导脚本repo(若没有bin目录,创建之)
$ scp git@192.168.x.x:/home/git/tools/repo ~/bin/
$ chmod a+x ~/bin/repo
- 获取repo脚本及表单文件
$ repo init -u git@192.168.x.x:/home/git/tools/manifests --no-repo-verify
- 获取buildroot工程及相关文件
$ repo sync
注:下载完成后,当前目录下会有一个.repo隐藏文件夹和project文件夹,project/buildroot即为buildroot工程目录。
- 配置和编译buildroot工程
- 配置工程
- 进入buildroot工程目录
$ cd project/buildroot
- 配置并编译buildroot工程
$ make xxx_defconfig BR2_EXTERNAL=../external
- 编译工程,构建rootfs
执行make进行编译,编译期间出现的问题及处理方法如下。
- 一开始提示如下类似的信息,均键入y回车即可。
unzip (BR2_PACKAGE_UNZIP) [N/y/?] (NEW) y
libuuid (BR2_PACKAGE_LIBUUID) [N/y/?] (NEW) y
- 出现如下提示:
You have PERL_MM_OPT defined because Perl local::lib
is installed on your system. Please unset this variable
before starting Buildroot, otherwise the compilation of
Perl related packages will fail
解决方法:
$ unset PERL_MM_OPT
- 选择Qt库版本提示和协议提示
Type 'c' if you want to use the Commercial Edition.
Type 'o' if you want to use the Open Source Edition.
处理方法:
键入o,然后回车即可,出现协议
Do you accept the terms of the license? y
键入y,回车即可。
- 生成文件说明
生成的文件主要有目标映像文件output/images/*和主机开发环境目录../host。
注意事项:
- buildroot工程中不要使用make –j选项进行多线程编译,若要加快编译速度,可以进行如下配置
$ make menuconfig
选择Build options ---> (8) Number of jobs to run simultaneously (0 for auto),此处的8表示8线程编译,同-j8
- 在buildroot工程中使用make clean会清楚生成目录output和外部编译器所在目录../host,若使用了,只需要切换到.repo所在目录并执行repo sync即可。
- 若下载中出现问题,请先删除.repo目录,再重新操作。
- 如何重新编译安装包
buildroot完成每个流程后都会在对应的工作目录下建立标志文件,如uboot:
编译安装完成后在output/build/uboot-custom/目录下会有以下标志文件:
.stamp_rsynced
.stamp_configured
.stamp_built
.stamp_target_installed
.stamp_images_installed
因此,若要重新执行有两种方法:
- 对于make show-targets列表中存在的包,可以执行make <pkg>-reconfigure或make <pkg>-rebuild进行重新配置或编译
- 对于对于make show-targets列表中不存在的包,可以手动删除output/build/<pkg>目录中的对应标志文件,然后执行make,buildroot会重新启动操作,并建立标志文件。
- 如何编译安装单个包
buildroot本身不支持单个包安装,但有时候编译和安装单个包又为必须工作,此处提供一种方式。
- 编译整个buildroot工程。
- 进入output/build/<pkg>目录中
- 执行命令make DESTDIR=<distdir> install
distdir为将要安装包<pkg>的目录。
四、如何自定义自己的buildroot工程
- 推荐的目录结构
为了适用于自己的项目,buildroot工程支持高度自定义,但为了结构清晰,buildroot推荐将自定义的部分单独放到buildroot工程外部,而不是与buildroot工程本身混杂起来,即buildroot中所谓的br2-external架构目录,以下是推荐的目录结构。
本项目中的目录结构如下:
├── buildroot # buildroot主目录
│ ├── configs
│ ├── downloads
│ ├── output
│ ├── package
│ └── ...
├── external # br2-external架构目录
│ ├── Config.in
│ ├── external.desc
│ ├── external.mk
│ ├── board
│ │ └── xxx_imx6qp
│ │ ├── local.mk # package override file定义目录
│ │ ├── rootfs_overlay
│ │ ├── scripts
│ │ └── users_table
│ ├── configs
│ │ └── xxx_imx6qp_defconfig
│ └── package
│ ├── Config.in
│ ├── libuuid
│ └── ...
├── host # 选项Build options ---> (${TOPDIR}/../host)Host dir
│ └── opt # 外部编译器所在目录
│ └── gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf
└── source # local.mk中所定义的本地包目录
├── kernel
└── uboot
- 自定义外部编译器
buildroot自己带有编译器,也支持外部编译器(本地编译器)
当配置为buildroot内部编译器时,构建过程中会从相关网站上下载编译器,并先编译编译器,再利用编译器构建系统;当配置为外部编译器时,会下载其他编译器或拷贝本地编译器到buildroot工程。
Buildroot编译器的配置选项如下:
Toolchain ---> Toolchain type (External toolchain) --->
Toolchain ---> Toolchain (Custom toolchain) --->
Toolchain ---> (${TOPDIR}/../host/opt/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf)Toolchain path
Toolchain ---> ($(ARCH)-linux-gnueabihf)Toolchain prefix
此处配置为本地编译器,并使用buildroot工程上层目录中host目录中的编译器。
- 自定义uboot和内核
uboot和内核的定义使用buildroot的<pkg>_OVERRIDE_SRCDIR机制来实现。uboot和内核源码使用git管控,在配置文件local.mk中指定变量uboot_OVERRIDE_SRCDIR的值为uboot的实际路径,linux_OVERRIDE_SRCDIR变量的值为linux路径,并在buildroot的配置选项中指定local.mk的路径和uboot和内核的获取方式即可,具体配置自定义步骤如下:
- 新建文件$(BR2_EXTERNAL)/ board/xxx_imx6qp/local.mk
其内容为:
UBOOT_SITE_METHOD := local
UBOOT_OVERRIDE_SRCDIR = $(BR2_EXTERNAL)/../source/uboot
LINUX_SITE_METHOD := local
LINUX_OVERRIDE_SRCDIR = $(BR2_EXTERNAL)/../source/kernel
- 配置buildroot选项
Build options -->($(BR2_EXTERNAL)/board/xxx_imx6qp/local.mk) location of a package override file
Kernel ---> Kernel version (Local directory) --->
($(TOPDIR)/../source) Path to the local directory
Bootloaders ---> U-Boot Version (Local directory) --->
($(TOPDIR)/../source) Path to the local directory
- 自定义rootfs
rootfs自定义方式比较灵活,大概有以下几种:
- 通过基本目录架构定制(不推荐)
buildroot会从一个基础的系统目录架构开始构建rootfs,这个基础目录架构默认为system/skeleton目录,可以通过修改该目录达到定制的目的。相关配置选项如下:
System configuration ---> Root FS skeletoon (custom target skeleton) --->
System configuration ---> (your rootfs path)custom target skeleton path
- 通过rootfs覆盖目录机制
buildroot提供在最终打包rootfs之前添加文件到rootfs中的机制,可以通过该机制添加文件到rootfs中。相关配置选项如下:
System configuration ---> ($(BR2_EXTERNAL)/board/xxx_mx6qp/overlay-rootfs) Root filesystem overlay directories
这样,在最终打包之前,buildroot会先拷贝$(BR2_EXTERNAL)/board/xxx_mx6qp/overlay-rootfs文件夹中的内容到rootfs,然后再打包。
- 通过自定义脚本
buildroot提供在rootfs打包前和打包后执行脚本的机制,只需要通过以下配置方式指定要执行的脚本即可:
System configuration ---> ($(BR2_EXTERNAL)/scripts/before-create-rootfs-tar.sh) Custom scripts to run before creating filesystem
System configuration ---> ($(BR2_EXTERNAL)/scripts/after-create-rootfs-tar.sh) Custom scripts to run after creating filesystem
此种方式中,自定义脚本中可能需要使用buildroot本身的一些变量(如文件路径),可以通过以下配置传递变量到自定义脚本中:
System configuration ---> (TARGET_DIR HOST_DIR BASE_DIR) Extra post-{build,image} arguments
- 添加自定义外部包
buildroot包含了绝大多数包(第三方库或工具),尽管如此,你也可以添加自己的包到buildroot工程中,步骤如下:
- 添加包目录external/package/<pkg>
- 拷贝buildroot/package目录下某个包中的Config.in和*.mk到目录external/package/<pkg>下,并按规则修改。
注:根据包的类型和所属系统(包将在target中使用,还是在host中使用,或者两者都有)选择对应的模板文件
包的种类有:
$(eval $(generic-package)) # make
$(eval $(autotools-package))
$(eval $(cmake-package))
$(eval $(python-package))
buildroot会根据包的类型选择编译工具
所属系统有:
$(eval $(generic-package))
$(eval $(host-generic-package))
添加hash文件到目录external/package/<pkg>下
注:内核模块也可以添加为外部包,参考[buildroot文档](The Buildroot user manual)
五、附录
- 参考文档
[1] The Buildroot user manual
[2] buildroot-slides.pdf
[3] buildroot-xxx/docs/*
[4] Buildroot用户手册-将软件包添加到Buildroot_buildroot添加软件包
- buildroot命令
配置:
$ make xxx_defconfig # 拷贝一个已有的配置
$ make menuconfig # 配置buildroot
$ make uboot-menuconfig # 配置uboot,自己添加
$ make linux-menuconfig # 配置内核
$ make busybox-menuconfig # 配置busybox
编译:
$ make show-targets # 显示可单独编译的包
$ make uboot # 单独编译uboot
$ make linux # 单独编译linux
$ make rootfs-tar # 构建rootfs-tar
$ make <pkg>-rebuild # 重新编译包pkg
$ make <package>-reconfigure # 重新配置包package
$ make source # 只下载包源码
执行流:
$ make source # 获取源码
$ make extract # 解包到output/build目录
$ make pactch # 应用补丁,如果有的话
$ make configure # 运行配置命令
$ make build # 运行编译命令
$ make install-target # 运行target目录的安装包
依赖图:
$ make show-depends # 显示依赖关系, 需要先编译
$ make graph-depends #生成已经编译的全系统依赖图, 存储在output/graph目录
$ make <pkg>-graph-depends #生成pkg包的依赖图
$ BR2_GRAPH_OUT=svg/png make pulseaudio-graph-depends #生成svg格式或png格式的依赖图
这两个命令要求在系统中已经安装了dot 工具
- 注意事项
1、buildroot-2018版本中external/Config.in中
变量引用为source "$BR2_EXTERNAL_xxx_PATH/package/Config.in"
变量引用没有括号,也不能直接写成相对路径"package/Config.in"
原因:buildroot主目录下Config.in中的相对路径是相对于主目录而言,即便是在package目录下;
2、external中的Config.in中的相对路径也是相对于buildroot主目录而言的,因此即便是在external目录下的Config.in文件中包含本目录下的Config.in也必须加$BR2_EXTERNAL_xxx_PATH指定时external目录
3、make clean会清空output下的所有内容,谨慎使用
- 一个buildroot配置例子
$ make menuconfig
Build options
-->Host dir-->$(TOPDIR)/../host
-->(8)Numbers of jobs...
Toolchain
-->Toolchain type (External toolchain) -->
Toolchain (custom toolchain) -->
($(TOPDIR)/../host/opt/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf)Toolchain path
($(ARCH)-linux-gnueabihf) Toolchain prefix
External toolchain gcc version (4.8.x) -->
External toolchain kernel headers series (3.1.x) -->
External toolchain C library (glibc/eglibc) -->
[*] Toolchain has SSP support?
[*] Toolchain has RPC support?
[*] Toolchain has C++ support? #QT依赖此选项
($(TOPDIR)/../host/opt/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf/arm-linux-gnueabihf/libc/lib) \
Extra toolchain libraries to be copied to target
[*] Copy gdb server to the Target
System configuration
(root) System hostname
(Welcome to root) System banner
Kernel
(3.14.52) Kernel version
(0x10008000)load address (for 3.7+ multi-platform image)
(imx6q-sabresd imx6q-sabrelite) In-tree Device Tree Source file names
[*] Install kernel image to /boot in target
Bootloaders
(mx6qsabresd) U-Boot board name
(2015.04) U-Boot version
U-Boot binary format -->[*]u-boot.imx
[] Install U-Boot SPL binary image
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