本系列教程以「i.MX6ULL」处理器的ARM开发板为实验基础，学习记录嵌入式Linux开发的各种知识与经验，主要内容包括嵌入式Linux移植，嵌入式Linux驱动开发，嵌入式Linux应用开发等。

本系列教程将以野火的i.MX6ULL eMMC开发板为硬件基础，以「野火EBF6ULL Pro开发板教程」和「正点原子i.MX6ULL阿尔法开发板教程」为参考，进行学习实践。

uboot移植初探

Linux 的移植主要包括3部分：

移植「bootloader 代码」， Linux 系统要启动就必须需要一个 bootloader 程序，也就说芯片上电以后先运行一段bootloader程序。 这段bootloader程序会先初始化DDR等外设， 然后将Linux内核从flash(NAND，NOR FLASH，SD，MMC 等)拷贝到 DDR 中，最后启动 Linux 内核。 bootloader 有很多，常用的就是 U-Boot。

bootloader 和 Linux 内核的关系就跟 PC 上的 BIOS 和 Windows 的关系一样，bootloader 就相当于 BIOS。

移植「Linux 内核」，Linux内核由一系列程序组成，包括负责响应中断的中断服务程序、负责管理多个进程从而分享处理器时间的调度程序、负责管理地址空间的内存管理程序、网络、进程间通信的系统服务程序等。内核负责管理系统的硬件设备。

移植「根文件系统(rootfs)」，Linux 中的根文件系统更像是一个文件夹或者叫做目录，在这个目录里面会有很多的子目录。根目录下和子目录中会有很多的文件，这些文件是 Linux 运行所必须的，比如库、常用的软件和命令、设备文件、配置文件等等。根文件系统里面包含了一些最常用的命令和文件。

「U-Boot、Linux kernel和rootfs」 这三者一起构成了一个完整的Linux系统，一个可以正常使用、功能完善的Linux系统。

本测试使用的开发板为野火的i.MX6ULL eMMC开发板

uboot 的全称是「Universal Boot Loader」，遵循 GPL 协议的开源软件。

uboot 是一个裸机代码，可以看作是一个裸机综合例程。现在的 uboot 已经支持「液晶屏、网络、USB」等高级功能。uboot 官网为 https://www.denx.de/wiki/U-Boot/

可以在uboot官网下载uboot源码，点击左侧 Topics 中的“Source Code”，然后点击的“FTP Server” ，进入其 FTP 服务器即可看到 uboot 源码。

但我们移植uboot时一般不会直接用 uboot 官方的源码的，官方的源码是给半导体厂商准备的，半导 体厂商会根据自家的芯片，维护自己芯片对应的uboot。

NXP（freescale）维护的的uboot地址： https://github.com/Freescale/u-boot-fslc

uboot移植并不需要从零开始将 uboot 移植到我们现在所使用的开发板上。因为半导体厂商通常都会自己做一个开发板「原厂开发板」，将uboot移植到他们自己的原厂开发板上，再将这个uboot（原厂BSP 包）发布出去。

市面上的开发板，通常会参考原厂的开发板做硬件，然后在原厂提供的 BSP 包上做修改，如正点原子和野火的 I.MX6ULL 开发板参考的就 是「NXP官方的I.MX6ULL EVK开发板」做的硬件：

嵌入式Linux开发，程序编译通常在电脑端的Linux（如虚拟机中的Ubuntu)下进行编译，Ubuntu 自带gcc 编译器，但该编译器是针对 X86 架构的！而嵌入式Linux是ARM架构的， 所以需要一个在 X86 架构上可以编译 ARM 架构代码的 gcc编译器，即「交叉编译器」。

交叉编译器有很多，本实验使用 Linaro 出品的交叉编译器，下载地址：

https://releases.linaro.org/components/toolchain/binaries/4.9-2017.01/arm-linux-gnueabihf/

在Ubuntu中创建目录：/usr/local/arm，并将下载的gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz复制到此文件中，然后「解压」，解压命令如下：

解压完成以后会生成一个名为“gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf”的文件夹，这个文件夹里面就是我们的交叉编译工具链。

然后，需要将该目录「添加到环境变量」中。打开/etc/profile 以后，在最后面输入如下所示内容：

使用交叉编译器之前还需要「安装其它的库」，命令如下：

安装完之后，可以「查看交叉编译工具的版本号」，输入如下命令：

可以看到类似如下打印

以看出当前交叉编译器的版本号为 4.9.4，说明交叉编译工具链安装成功。

编译前还要在Ubuntu 中「安装ncurses 库」，安装命令如下：

在Ubuntu中创建存放uboot的目录，如我的目录是:/home/xxpcb/myTest/imx6ull/uboot/nxp_uboot

然后，将「NXP(freescale)的uboot源码」复制进来，这里使用的是「正点原子」提供的NXP官方原版Uboot源码包（ uboot-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga.tar.bz2）

然后进行解压：

解压后的源码文件如下：

首先看下「uboot的配置」，configs 目录下有很多跟 I.MX6UL/6ULL 有关的配置，找到与mx6ull相同的，如下图。

因为我这个开发板是emmc版本的，所有就使用这个mx6ull_14x14_evk_emmc_defconfig。

编译uboot使用下面3条指令：

这3条命令中 :

ARCH=arm 设置目标为 arm 架构

CROSS_COMPILE 指定所使用的交叉编译器。

第1条命令相当于make distclean，目的是清除工程，一般在第一次编译的时候最好清理一下工程。

第2条指令相当于make mx6ull_14x14_evk_emmc_defconfig，用于配置 uboot，配置文件为 mx6ull_14x14_evk_emmc_defconfig。

第3条指令相当于make -j8，也就是使用8核来编译uboot。

为了方便的执行着3条指令，可以「将这些指令写成shell脚本」，比如在uboot源码目录下新建一个build.sh文件，写入如下内容：

然后进行编译：

编译完成以后uboot 源码多了一些文件，其中u-boot.bin就是编译出来的 uboot二进制文件。 uboot是个裸机程序， 因此需要在其前面

加上头部(IVT、 DCD等数据)才能在I.MX6U上执行，u-boot.imx 文件就是添加头部以后的 u-boot.bin。

u-boot.imx 就是我们最终要烧写到开发板中的 uboot 镜像文件。

这是的烧录开发板，实际是要「烧录到SD卡中」，然后将SD卡插入开发板，让开发板从SD卡启动（需要在开发板上设置拨码开关来选择启动方式）。

「正点原子」专门编写了一个小软件用来将编译出来的.bin 文件烧写到 SD 卡中，这个软件叫做“imxdownload”

将imxdownload 复制到 Ubuntu 中的uboot源码文件夹，再使用如下指令，给予 imxdownload 可执行权限：

然后「电脑USB中插入SD卡（读卡器）」，并在虚拟机中设置usb加载（VMware或VirtualBox虚拟机需要先安装「增强功能」才能使用）

然后可以使用如下指令来查看SD卡的挂载标识符：

查看输出结果：

这里的/dev/sdb就是我的SD卡。

注：我第一次使用SD卡烧录时，只多出了/dev/sdb，但不知什么情况，用了几次后，再插入SD卡，就会同时多出来/dev/sdb和/dev/sdb1，但实际测 试，仍然把程序烧录到/dev/sdb也能用）。

imxdownload向SD卡烧写led.bin文件，命令格式如下：

注意不能烧写到/dev/sda或sda1设备里面！那是系统磁盘。

烧写过程会输入如下信息：

烧写的最后一行会显示烧写大小、用时和速度，比如u-boot.bin烧写到SD卡中的大小是 423KB，用时 1.7s，烧写速度是 236KB/s。

注意这个烧写速度，如果这个烧写速度在几百KB/s以下那么就是正常烧写。 如果这个烧写速度大于几十MB/s、甚至几百MB/s那么肯定是烧写失败了！ 重新插拔/格式化SD卡或重启ubuntu再试。

烧写完成以后会在当前工程目录下生成一个load.imx的文件，这个文件就是软件 imxdownload 根据 NXP 官方启动方式介绍的内容， 在 bin 文件前面添加了一些数据头以后生成的。最终烧写到SD卡里面的就是这个imx文件。

烧录完之后，将「SD卡插入开发板启动」，使用「串口连接电脑」，查看uboot启动信息。 设置好串口参数（波特率115200）并打开，按键「复位开发板」。 当串口打印上出现Hit any key to stop autoboot倒计时的时候「按下 键盘上的回车键」，默认是 3 秒倒计时，在 3 秒倒计时结束以后如果没有按下回车键的话 uboot 就会使用默认参数来启动 Linux 内核了。

如果在 3 秒倒计时结束之前按下回车键，那么就会进入 uboot 的命令行模式:

解读一下这些信息的含义：

看过了串口的uboot信息，再来看一下板子是实际运行情况：

由于原厂的uboot驱动的屏幕是TFT43AB (480x272)，与我这里屏幕不一样，所以「屏幕没有正常显示」（现在的屏幕看起来有许多彩色的小点点），接下来，就是对uboot进行屏幕驱动的修改。

在本篇结束之前，再来研究一下uboot的串口指令。

上面说道，在uboot启动的3 秒倒计时内，串口界面如果按下了回车键，uboot就会输出符号=>，则「可以继续与uboot进行命令交互」。那可以输入哪些命令呢？

输入help或？，然后按下回车即可查看当前 uboot 所支持的命令：

命令的具体使用方法，可以输入help 命令名或? 命令名查看，以“bootz”这个命令为例：

常用的和信息查询有关的命令有3个：bdinfo、printenv和version。

从打印信息可以得出DRAM的「起始地址和大小、启动参数保存起始地址、波特率、sp(堆栈指针)起始地址」等信息.

这里有很多的环境变量， 比如「baudrate、 board_name、 board_rec、 boot_fdt、 bootcmd」等。比如bootdelay这个环境变量就表示 uboot 启动延时时间，默认 bootdelay=3，也就默认延时 3秒。前面说的 3 秒倒计时就是由 bootdelay 定义的。另外uboot中的环境变量都是字符串。

当前uboot 版本号为 2016.03，编译日期2021/7/11，编译器为arm-linux-gnueabihf-gcc。

我们介绍了如何使用NXP原厂的uboot进行编译和烧写，将uboot运行在自己的开发板上。NXP原厂的uboot，直接烧录到我的开发板中，LCD的驱动是不正常的，需要进行修改。本篇我们就来继续研究uboot，「使得uboot能匹配我们自己的开发板」。

修改uboot以匹配开发板的方式有两种，一种是在NXP原厂开发板「i.MX 6ULL EVK」的文件上进行修改，另一种仿造NXP的开发板文件，添加自己的开发板文件。

为了能更多的了解uboot，我们使用代码改动较大的第二种方式进行uboot的移植。

在修改uboot之前，先来看一下uboot的源码结构。

uboot的源码如下，这里是源码编译后的结果，包含编译后的文件。

这里文件的含义如下：

首先是「创建自己开发板的配置文件」，该文件可参考原厂开发板的配置文件，在configs文件夹下，将原来的默认配置文件mx6ull_14x14_evk_emmc_defconfig复制一份，并重命名为mx6ull_myboard_defconfig，该文件即用于作为自己开发板的配置文件。

然后进行「内容修改」，将原始内容：

修改为：

在目录 include/configs 下添加自己开发板对应的头文件，复制mx6ullevk.h，并重命名为mx6ull_myboard.h，将文件中的

修改为：

该文件里面有很多宏定义，这些宏定义基本用于配置uboot，如果我们自己要想使能或者禁止uboot的某些功能，那就要在这里面修改。

在ubuntu中，可以安装VS Code软件来辅助查看代码，在ubuntu中安装vscode，需要先下载deb格式的安装包，然后使用类似如下的指令即可进行安装：

安装完之后，我们可以将图标添加到ubuntu桌面上，ubuntu安装的所有软件图标都在目录/usr/share/applications中，找到 Visual Studio Code 的图标，然后点击鼠标右键，选择复制到->桌面即可。

uboot中每个板子都有一个对应的文件夹来存放板级文件(如开发板上外设驱动文件等)。NXP的I.MX系列芯片的所有板级文件夹都存放在 board/freescale/目录下，在这个目录下有个名为mx6ullevk的文件夹，原厂开发板的板级文件夹。

复制 mx6ullevk，将其重命名为mx6ull_myboard，进入mx6ull_myboard目录中， 将其中的mx6ullevk.c文件重命名为mx6ull_myboard.c。

首先是修改 board/freescale/mx6ull_myboard 目录下的Makefile文件

将原始内容：

这是因为之前有将环境变量保存到EMMC中，uboot启动以后会先从EMMC中读取环境变量，如果EMMC中没有环境变量的话才会使用 mx6ull_alientek_emmc.h 中的默认环境变量。

如果EMMC中的环境变量panel不等于GT911，那么LCD显示肯定不正常，我们只需要在uboot中修改panel的值为GT911即可，在uboot的命令模式下输入如下命令：

上述命令修改环境变量panel为GT911并保存后，按下复位键重启uboot，此时 LCD 驱动就工作正常了。

I.MX6ULL内部有个以太网MAC外设，也就是ENET，需要外接一个PHY芯片来实现网络通信功能，也就是「内部MAC+外部PHY芯片」的方案。I.MX6ULL有两个网络接口ENET1和ENET2，野火的开发板提供了这两个网络接口，其中ENET1和ENET2都使用是和原厂开发板一样的KSZ8081作为PHY芯片。

因此，网络驱动部分的uboot不需要修改，下面就只是来测试一下网路功能。

首先将开发板通过网线连接到局域网的路由器中（自己的电脑也要在同一个局域网，这样ubuntu虚拟机则也在同一个局域网）。

然后启动uboot，串口查看相关的打印信息，如下图，可以看到网络端口的FEC1（注意是uboot程序中默认设置的，不是因为网线插在了左边就自动识别FEC1），但是提示网络地址未设置。

下面就来设置一下，首先是设置开发板的IP，在设置之前，先借助Windows电脑的cmd的ping+ip指令来测试某个IP是否被使用，如我的192.168.5.102未被使用，就可以设为开发板的IP。

除了设置开发板的IP，还要设置一些其它的网络参数，具体如下：

开发板的MAC地址是一个长度为48位(6个字节)的地址，每个字节间通过冒号间隔，理论上只要局域网内各网络设备不冲突，该地址可任意设置。

局域网的默认网关和子网掩码需要根据自己的实际情况设置（不知道是多少的，可以借助Windows电脑的cmd中的ipconfig指令来查看）

服务器的地址就是ubuntu虚拟机的地址（可以通过linux的ifconfig指令来查看）

打开 include/configs/mx6ull_alientek_emmc.h ，将CONFIG_FEC_ENET_DEV修改为 0， 重新编译uboot并烧写到SD卡中。

将网线连接到开发板右边的网口上，按照之前的测试方法再次测试：

uboot的最终目的就是启动Linux内核，所以需要通过启动Linux内核来判断uboot移植是否成功。

启动Linux内核。我们测试两种启动Linux内核的方法：

「从EMMC启动」也就是将编译出来的「Linux镜像文件zImage」和「设备树文件」保存在EMMC中，uboot从EMMC中读这两个文件并启动。由于我们板子的EMMC中可能还没有linux镜像文件和设备树文件，所以先不测试这种方法。

「从网络启动」，是指将linux镜像文件和根文件系统都放到Ubuntu下某个指定的文件夹中，然后通过nfs或者tftp等传输方式将系统文件（zImage和设备树文件）从Ubuntu中直接下载到开发板的内存中，EMMC中则不需要有系统文件。这种方式的作用就是方便调试，免去将代码固化到开发板的过程。当然，当开发板掉电，内存的系统文件就没了。

下面就来通过网络调试的方法来测试uboot是否能正常启动Linux内核。

「在测试之前，先来介绍一下在ubuntu虚拟机上如何搭建tftp来传输文件」。

Ubuntu上搭建TFTP服务器，需要安装tftp-hpa和tftpd-hpa，命令如下：

TFTP也需要一个文件夹来存放文件，在用户目录下新建一个目录，示例命令如下：

最后配置 tftp， 安装完成以后，新建文件/etc/xinetd.d/tftp， 如果没有/etc/xinetd.d 目录的话自行创建，然后在里面输入如下内容：

完了以后启动tftp服务，命令如下：

打开/etc/default/tftpd-hpa文件，将其修改为如下所示内容：

TFTP_DIRECTORY就是我们上面创建的tftp文件夹目录，以后我们就将所有需要通过TFTP传输的文件都放到这个文件夹里面，并且要给予这些文件相应的权限。

最后输入如下命令， 重启 tftp 服务器：

至此，tftp服务器已经搭建好了，可以先来测试一下功能是否正常。

测试tftp功能是否正常，主要分为两步：

首先是「将某个zImage镜像文件拷贝到ubuntu虚拟机的tftpboot文件夹中」，并且给予 zImage 相应777的权限。

然后是「通过开发板uboot的串口交互指令将文件从ubuntu传输到开发板的内存」。

uboot串口交互指令中的「tftp命令格式」如下：

loadAddress是文件在DRAM中的存放地址，[[hostIPaddr:]bootfilename]是要从Ubuntu中下载的文件。

tftp传输文件，不需要输入文件在Ubuntu中的完整路径，只需要输入文件名即可。

比如我们现在「将tftpboot文件夹里面的zImage文件下载到开发板DRAM的0X80800000地址处」，命令如下：

注：此次测试时，我的ubuntu虚拟机（作为tftp服务器）的IP变了，所以我又重新设置了ubuntu的IP

设置环境变量

这两个环境变量的具体含义先不展开讨论。

通过tftp将zImage和设备树下载到板子的RAM中

就是通过网路的方式（tftp）将系统文件下载到板子的内存中，这里使用的「野火提供的yocto的zImage和dtb文件」，将两个文件辅助到ubuntu的tftp服务器目录，依次输入如下指令：

可以看到「Starting kernel ...」 的字样，表示内核已经启动。

再看看下板子，已经有启动画面了：

在过一会儿，会出现系统的图形界面，只是现在还不能操作，触摸没反应。

至此，uboot的移植基本完成，可以启动Linux内核。启动内核之后，uboot的使命就完成了。

官网：https://www.kernel.org/

NXP 会从linux内核官网下载某个版本，然后将其移植到自己的 CPU上，测试成功后就会将其开放给NXP的CPU开发者。开发者下载 NXP 提供的 Linux 内核，然后将其移植到自己的产品上。

本文我们就使用NXP提供的Linux源码，文件名为：linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga.tar.bz2

编译内核之前需要先在ubuntu上安装lzop库，另外，图形化配置工具还需要ncurses库支持，安装命令为：

在Ubuntu中新建一个文件夹，然后将linux内核压缩包拷贝到文件夹中并解压，解压命令为：

解压完成后

进入该文件夹，新建一个build.sh脚本文件来编译，脚本中的内容如下：

给予该脚本可执行权限，然后运行，编译的时候会弹出Linux图形配置界面， 这里不需要做任何的配置， 直接按两下ESC键退出图形界面

之后会自动开始编译Linux内核。

编译完成以后就会在arch/arm/boot这个目录下生成一个zImage文件，该文件就是要用的Linux镜像文件。另外也会在arch/arm/boot/dts下生成很多.dtb 文件，这些.dtb 就是设备树文件。

vmlinux 、Image ，zImage 、uImage  的区别

vmlinux是ELF格式的文件，是编译出来的最原始的内核文件，编译出来 差不多有16MB，是未压缩的。在实际中我们不会使用vmlinux，而是使用zImage或uImage这样的 Linux 内核镜像文件。

Image是Linux内核镜像文件，但是Image仅包含可执行的二进制数据。Image就是使用objcopy取消掉vmlinux中的一些其他信息，比如符号表什么的。但是 Image 是没有压缩过的，Image保存在arch/arm/boot目录下，其大小大概在12MB 。

zImage是经过gzip压缩后的Image，经过压缩以后其大小大概在6MB左右。

uImage是老版本uboot专用的镜像文件，uImag是在zImage前面加了一个长度为 64字节的“头” ，这个头信息描述了该镜像文件的类型、加载位置、生成时间、大小等信息。但是新的uboot已经支持了 zImage 启动！所以已经很少用到uImage了。

Linux内核编译过程会生成一些文件，下面来看一下编译后的内核源码结构，可以看出多出了一些编译文件

具体描述如下：

arch目录

这个目录是和架构有关的目录，比如arm、arm64、avr32、x86等等架构。每种架构都对应一个目录，在这些目录中又有很多子目录，比如boot、common、configs等等。

block目录 block是Linux下块设备目录， 像SD卡、EMMC、NAND、硬盘等存储设备就属于块设备，block目录中存放着管理块设备的相关文件。

crypto目录 crypto目录里面存放着加密文件，比如常见的crc、crc32、md4、md5、hash等加密算法。

Documentation目录 此目录里面存放着Linux相关的文档，如果要想了解Linux某个功能模块或驱动架构的功能，就可以在Documentation目录中查找有没有对应的文档。

drivers目录 驱动目录文件，此目录根据驱动类型的不同，分门别类进行整理，比如drivers/i2c就是I2C相关驱动目录，drivers/gpio就是GPIO相关的驱动目录，这是我们学习的重点。

firmware 目录 此目录用于存放固件。

fs目录 此目录存放文件系统，比如fs/ext2、fs/ext4、fs/f2fs等，分别是ext2、ext4 和 f2fs等文件系统。

将编译出来的zImage和imx6ull-14x14-evk.dtb复制到Ubuntu中的tftp目录下，之后会通过uboot 的tftp命令将其下载到开发板中。

在测试之前确保uboot中的环境变量bootargs内容如下（使用print指令查看）：

如果不是的话，可以使用如下指令设置一下：

然后可以测试了，启动开发板，串口中进入uboot命令行模式，然后输入如下命令将zImage和imx6ull-14x14-evk.dtb下载到开发板中并启动：

可以看到内核启动了

最后到了系统登录处，说明Linux系统正常启动了（这次LCD上没有了野火的图形界面，可能是某些固件不匹配吧，先忽略）

Linux内核启动以后是需要根文件系统的，根文件系统存在哪里是由uboot的bootargs环境变量指定， bootargs会传递给Linux内核作为命令行参数 。比如之前设置的root=/dev/mmcblk1p2，也就是说根文件系统存储在/dev/mmcblk1p2中，即EMMC的分区2中。

因为上一篇的测试时，EMMC的分区2中烧写好了根文件系统，所以设置root=/dev/mmcblk1p2，并且内核正常启动。如果我们不设置根文件系统路径，或者说根文件系统路径设置错误的话会出现什么问题？

我们将uboot中的bootargs环境变量改为“console=ttymxc0,115200” ，也就是不填写root的内容了，命令如下：

修改完成以后重新从网络启动，可以看到也是先启动了内核：

但启动以后会有类似如下的错误：

最后会有下面这一行：

提示内核崩溃，因为VFS(虚拟文件系统)不能挂载根文件系统，目录不存在。即使目录存在，如果根文件系统目录里面是空的依旧会提示内核崩溃。

编译NXP官方I.MX6ULL EVK开发板对应的Linux内核，发现其可以在野火的EMMC版本开发板启动。为了进一步了解Linux内核，我们可以参考官方开发板的设置，在Linux内核中添加自己的开发板。

将arch/arm/configs目录下的imx_v7_mfg_defconfig重新复制一份 ， 命名为自己开发板，如imx_myboard_defconfig。

进入arch/arm/boot/dts目录中，复制一份imx6ull-14x14-evk.dts，然后将其重命名为imx6ull-myboard.dts。

然后还需要修改文件arch/arm/boot/dts/Makefile，找到 dtb-$(CONFIG_SOC_IMX6ULL)配置项，在此配置项中加入“imx6ull-myboard.dtb” ：

这样编译Linux的时候就可以从imx6ull-myboard.dts 编译出 imx6ull-myboard.dtb 文件了。

总结一下以上的修改主要包括：

主要就是对文件复制一份并重命名，唯一修改的是Makefile文件。

新建一个build_myboard.sh，写入如下内容：

编译出zImage（arch/arm/boot目录）和imx6ull-myboard.dtb (arch/arm/boot/dts目录)后再次进行Linux启动测试，可以到登录提示，说明Linux内核启动成功。

本篇进行根文件系统的构建，这是Linux移植三大组成部分的最后一步，根文件系统构建好后，就构成了一个基础的、可以运行的嵌入式Linux最小系统。

Linux的根文件系统一般也叫做 rootfs，Linux的根文件系统更像是一个文件夹或者叫做目录，在这个目录里面会有很多的子目录。根目录下和子目录中会有很多的文件，这些文件是Linux运行所必须的，比如库、常用的软件和命令、设备文件、配置文件等等。

根文件系统的这个“根”字就说明了这个文件系统的重要性，它是其他文件系统的根，没有这个“根” ，其他的文件系统或者软件就别想工作。比如我们常用的 ls、mv、ifconfig 等命令其实就是一个个小软件，只是这些软件没有图形界面，而且需要输入命令来运行。这些小软件就保存在根文件系统中。

在构建根文件系统之前，先来看一下根文件系统里面都有些什么内容，根文件系统的目录名字为‘/’ ，就是一个斜杠:

根文件系统的各个文件夹的作用如下：

BusyBox是一个集成了大量的Linux命令（如ls、mv、ifconfig 等命令）和工具的软件。借助BusyBox，进行配置和编译，就可以方便的构建一个嵌入Linux平台所需要的根文件系统。

课程BusyBox官网https://busybox.net/下载源码，如下图。

左侧的“Get BusyBox”栏有一行“Download Source” ，点击“Download Source”即可打开 BusyBox 的下载页。

目前最新的 BusyBox 版本是1.33.1，但这里使用正点原子提供的1.29.0版本的BusyBox（busybox-1.29.0.tar.bz2）

一般在Linux驱动开发的时候都是通过NFS挂载根文件系统的，当调试好之后再将根文件系统烧写到 EMMC或者NAND中，因此需要先在ubuntu虚拟机中构建NFS服务：

等待安装完成，在合适的地方新建一个名为“nfs”的文件夹，供NFS服务器使用。

如我的创建目录为：/home/xxpcb/myTest/nfs

在使用NFS之前，还需要先配置NFS，修改配置文件/etc/exports，在后面添加如下所示内容：

最后重启NFS服务即可：

正常情况会出现如下图，表示设置成功:

注：我第一次设置时，文件路径中的一个大小写字母搞错了，导致重启NFS时提示失败（如下图），所以在设置时要注意细节！

在nfs服务器目录中创建一个名为rootfs的子目录，用来存放我们的根文件系统。

将busybox-1.29.0.tar.bz2发送到Ubuntu中的合适位置（我存放在 /home/xxpcb/myTest/imx6ull/dts）并解压：

解压后的文件如下:

注：这一步可以不修改，这里修改Makefile的目的是为了在编译时，可以不用在指定编译器的架构，从而可以缩短手动输入指令的长度。但我此次测试时，修改Makefile后，输入make指令的命令进行编译时，不指定编译器，还是会提示编译器找不到之类的问题。所以，此次的测试，我就没有修改这个Makefile。

如果坚持要修改Makefile，就是修改如下的地方，指定编译器与架构（本篇进行实验时没有修改）。

现在如果直接编译busybox的，在使用串口工具的时候是不支持中文显示的，中文字符会显示为“?” 。可以通过busybox源码，来取消 busybox对中文显示的限制。

打开文件busybox-1.29.0/libbb/printable_string.c，找到函数printable_string，吧某些程序注释掉，修改后的函数内容如下：

主要就是禁止字符大于0X7F以后 break 和输出‘?’

接着打开文件busybox-1.29.0/libbb/unicode.c，修改如下内容：

有以下几种配置选项：

一般使用默认配置即可，因此使用如下命令先使用默认配置来配置一下 busybox：

busybox也支持图形化配置，通过图形化配置我们可以进一步选择自己想要的功能，输入如下命令打开图形化配置界面：

选项“Build static binary (no shared libs)”用来决定是静态编译还是动态编译，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。这里我们不使用静态编译，所以保持默认不选即可。

这个要勾选，通过按键“y”实现勾选，使得方括号内出现星号

默认会选中“Simplified modutils” ，这里我们要取消勾选！使用键盘上的“n”键取消方括号中的星号。

确保下面的全部选中，默认都是选中的

要将默认没有勾选的Check $LC_ALL项选中！

最后按两下ESC退出设置，并选择YES保持存。

输入如下指令进行编译：

编译完成以后， busybox的所有工具和文件就会被安装到rootfs目录中，如下图：

rootfs目录下有bin、sbin和usr三个目录，以及linuxrc文件。Linux内核linit进程最后会查找用户空间的init程序，找到以后就会运行这个用户空间的init程序，从而切换到用户态。如果bootargs设置init=/linuxrc，那么linuxrc就是可以作为用户空间的init程序。

busybox编译完成后，此时的根文件系统还不能使用， 还需要一些其他的文件。

上面的busybox使用的是动态库编译，所以还需要向根文件系统中添加动态库。

先在rootfs中创建一个名为“lib”的文件夹。lib库文件从交叉编译器中获取，之前搭建交叉编译环境的时候将交叉编译器存放到了“/usr/local/arm/”目录中，进入对应的目录：

此目录下有很多的so和.a 文件，这些就是库文件，将此目录下所有的so和.a文件都拷贝到 rootfs/lib 目录中:

后面的“-d”表示拷贝符号链接，这里有个比较特殊的库文件：ld-linux-armhf.so.3，此库文件也是个符号链接，相当于 Windows 下的快捷方式。会链接到库 ld-2.19-2014.08-1-git.so 上，输入命令如下指令查看此文件详细信息:

ld-linux-armhf.so.3 后面有个“->” ，表示其是个软连接文件，链接到文件ld-2.19-2014.08-1-git.so，因为其是一个“快捷方式” ，因此大小只有 24B。但是，ld-linux-armhf.so.3不能作为符号链接，否则的话在根文件系统中执行程序无法执行！所以我们需要重新复制ld-linux- armhf.so.3，替换掉这个软链接。

先删除这个软连接文件:

然后重新进入到 /usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/arm- linux-gnueabihf/libc/lib 目录中，重新拷贝ld-linux-armhf.so.3，命令如下：

拷贝完成以后再到 rootfs/lib 目录下查看ld-linux-armhf.so.3文件详细信息，此时ld-linux-armhf.so.3 已经不是软连接了，而是实实在在的一个库文件，而且文件大小为 724392B。

继续进入如下目录中：

此目录下也有很多的的so和.a 库文件，我们将其也拷贝到 rootfs/lib 目录中，命令如下：

rootfs/lib 目录的库文件就这些了，完成以后的rootfs/lib目录如图：

在rootfs/usr目录下创建一个名为lib的目录， 将如下目录中的库文件拷贝到rootfs/usr/lib目录下：

将此目录下的so和.a 库文件都拷贝到rootfs/usr/lib目录中：

完成以后的rootfs/usr/lib目录为：

至此，根文件系统的库文件就全部添加好了，可以在rootfs目录下使用“du”命令来查看一下/lib和/usr/lib 这两个目录的大小：

在根文件系统中创建其他文件夹，如 dev、proc、mnt、sys、tmp 和 root 等，创建完后的效果：

使用NFS挂载的方式来测试上面创建好的根文件系统rootfs。

uboot里面的bootargs环境变量会设置root的值，需要将root的值改为NFS挂载，设置格式如为：

根据上面的格式bootargs环境变量的root值如下：

启动开发板，串口连接开发板，进入uboot命令行模式，然后设置bootargs环境变量，命令如下：

设置好以后使用“boot”命令启动Linux内核

Linux内核的启动还是按照上一篇介绍的，使用tftp将zImage和设备树传输到开发板中运行。

这里注意一下，因为此次测试，我将zImage和dtb文件移入了tftp目录中的nxp文件夹中，所以传输指令需要修改一下：

然后就可以使用boot命令来进行tftp传输了。

在使用boot命令来进行tftp传输了，启动内核时，出现了NFS根文件系统不能挂载的错误：

VFS: Unable to mount root fs  via NFS, trying floppy.

VFS: Cannot open root device "nfs" or unknown-block(2,0): error -6

先是尝试了多种方法，都不能解决问题，这些无效的方法包括：

最后，参考这篇博文：https://blog.csdn.net/InFoport/article/details/90317697

通过在bootargs添加中添加nfsvers=4，这个选项，就可以正常挂载nfs的文件系统了：

注：无效方法中的Linux System Utilities  ->Support mounting NFS file，因开启后也不起作用，后续测试就将其改为默认的不勾选。

按下回车键，就进入了文件系统，使用ls命令就可以看到了系统文件。

再使用touch命令来新建一个中文名称的文件，也是OK的。

本篇使用BusyBox来构建根文件系统，并通过NFS网络调试的方式实现根文件系统挂载测试，实测时解决了NFS根文件系统不能挂载的问题，最终根文件系统基本功能测试正常。