嵌入式 Linux 系统移植与 SD 卡量产镜像制作-育师

1. 项目目标

2. 整个系统启动流程理解

3. 整体流程概览（五步走）

3.1 存储分区规划（以32GB SD卡为例）

3.2 Uboot启动流程设计（上电自动运行）

3.3 修改Uboot源码并编译

3.4 制作完整镜像文件（.img）

3.5 烧录到目标SD卡（工厂操作）

3.6 启动后的额外挂载（自动化脚本）

1. 项目目标

将已经调试好的嵌入式 Linux 系统（Uboot + Linux Kernel + Device Tree + Rootfs）制作成一个完整 SD 卡镜像文件，交付给工厂进行批量烧写。

最终产物：imx6ull.img

工厂拿到这个文件后：

SD卡 ↓ 烧写 imx6ull.img ↓ 上电 ↓ 自动启动Linux系统

2. 整个系统启动流程理解

一个嵌入式 Linux 开机过程：

上电 | BootROM： | 读取SD卡中的Uboot Uboot启动： | 加载Linux内核 | 加载设备树DTB | 设置启动参数bootargs Linux Kernel启动： | 挂载Rootfs 用户空间启动： | Linux系统运行

3. 整体流程概览（五步走）

规划存储布局– 决定SD卡上每个分区放什么，多大。
配置Uboot启动参数– 让上电后自动加载内核和文件系统。
编译并烧写新的Uboot– 把配置写进代码，生成新的Uboot二进制。
打包所有文件成一个镜像– 将Uboot、内核、设备树、根文件系统按分区布局打包成单一文件。
烧录与验证– 用工具把镜像烧进SD卡，上电测试。

3.1 存储分区规划（以32GB SD卡为例）

分区	大小	格式	存放内容
第1分区（FAT）	~50MB	FAT32	Uboot二进制（`u-boot.imx`）、内核镜像（`zImage`）、设备树（`.dtb`）、可选的initrd（`ramdisk.gz`）
第2分区（EXT4）	~150MB	EXT4	根文件系统（即完整的Linux系统文件，如`/bin`,`/etc`,`/lib`,`/usr`等）
剩余空间	未分配或后续使用	—	留给用户数据或其他分区（忽略）

为什么这么分？
第1分区用FAT，因为Uboot可以轻松读取FAT分区来加载内核和设备树。
第2分区用EXT4作为根文件系统，稳定且支持读写。

3.2 Uboot启动流程设计（上电自动运行）

Uboot（引导加载程序）启动后，需要自动完成三件事：

设置启动参数（bootargs）– 告诉内核根文件系统在哪里、控制台串口参数等。
从SD卡第1分区加载内核（zImage）和设备树（.dtb）到内存。
启动内核（bootz命令），内核随后挂载第2分区作为根文件系统。

关键环境变量解释（新手勿怕，只需知道它们控制启动行为）：

bootdelay– 倒计时秒数，超时后自动执行bootcmd中的命令。
bootcmd– 倒计时结束后自动执行的命令。
bootargs– 传递给内核的启动参数（例如 root 路径、控制台、文件系统类型）。
load– 从存储设备加载文件到内存指定地址。
bootz– 启动ARM Linux内核的命令。
run：负责执行一个环境变量里预先写好的命令脚本（它可以包含一条或多条load、setenv、bootz等命令）。

设计的启动命令序列（简化版）：

1. 设置 bootargs：root=/dev/mmcblk0p2 rw rootfstype=ext4 init=/linuxrc console=ttymxc0,115200 2. 加载内核：load mmc 0:1 0x80800000 zImage 3. 加载设备树：load mmc 0:1 0x83000000 imx6ull-mmc-npi.dtb 4. 启动内核：bootz 0x80800000 - 0x83000000

注：mmc 0:1表示第0个MMC设备（即SD卡）的第1个分区。

3.3 修改Uboot源码并编译

我们需要把上述启动命令固化到Uboot源码中，这样生成的Uboot二进制自带这些配置。

在Uboot源码目录下，找到板级配置文件（例如include/configs/mx6ullfire.h），添加或修改以下宏定义：

"bootdelay=2\0" \ "args_sd_boot=setenv bootargs console=ttymxc0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rw rootfstype=ext4 init=/linuxrc\0" \ "bootcmd_mmcx=load mmc 0:1 0x80800000 zImage;load mmc 0:1 0x83000000 imx6ull-mmc-npi.dtb;run args_sd_boot;bootz 0x80800000 - 0x83000000;\0" \ "bootcmd=run bootcmd_mmcx\0"

然后重新编译Uboot，得到新的u-boot.imx文件。

3.4 制作完整镜像文件（.img）

将以上所有文件按分区布局打包成一个镜像文件（例如imx6ull.img）。
常用工具是dd配合分区表（如使用fdisk或sgdisk创建分区，再逐个写入数据）。

简化制作流程（假设你有一张已分区的SD卡，并已将各文件拷入对应分区）：

将该脚本设为可执行，并添加到启动项即可，烧录完成后，将SD卡插入开发板，上电即可自动启动系统。

3.6 启动后的额外挂载（自动化脚本）

为了方便后期更新内核和调试，可以在根文件系统中加入一个开机自启动脚本（如/etc/init.d/auto_mount.sh），自动挂载NFS共享目录和SD卡的第1分区（FAT分区），以便拷贝新内核或设备树。

示例脚本内容：

#!/bin/sh # 设置IP（如果需要） ifconfig eth0 192.168.10.50 # 挂载NFS共享目录（开发机共享文件夹） mount -t nfs -o nolock 192.168.10.100:/home/rocky/ebf/shared /opt # 挂载SD卡第一个分区（FAT）到/mnt，方便更新内核 mount -t vfat /dev/mmcblk0p1 /mnt

使用dd将整个SD卡（包括分区表）导出为镜像文件：这样得到的imx6ull.img就是完整的量产镜像。
```
sudo dd if=/dev/sdb of=imx6ull.img bs=4M status=progress
```
3.5 烧录到目标SD卡（工厂操作）
工厂会使用两种方式之一：
使用dd命令（在Linux烧录机）：
```
sudo dd if=imx6ull.img of=/dev/sdX bs=4M status=progress oflag=sync
```
其中/dev/sdX是SD卡设备（注意不要选错）。
使用专用烧录工具（如Win32DiskImager或厂家提供的工具），直接选择.img文件烧录。

3.6 shell脚本参考

一定要注意是自己的loop 不一定是loop0

# 创建两个目录用于挂载镜像的分区 mkdir -p sd/boot sd/root # 生成一个 200MB 的空白镜像文件（bs=512, count=409600 => 200MiB） # 其中约 50MB 给 boot 分区，150MB 给 rootfs 分区 dd if=/dev/zero of=./imx6ull.img bs=512 count=409600 # 在镜像上创建 MS-DOS（MBR）分区表 sudo parted imx6ull.img --script -- mklabel msdos # 创建第一个分区（FAT32），用于 /boot # 起始于 2048 扇区（为了对齐，2048*512=1MB），结束于 104447 扇区 # 大小约为 (104447 - 2048 + 1) * 512 ≈ 50MB sudo parted imx6ull.img --script -- mkpart primary fat32 2048s 104447s # 创建第二个分区（ext4），用于根文件系统 # 起始于 104448 扇区，结束于最后一个可用扇区（-1） sudo parted imx6ull.img --script -- mkpart primary ext4 104448s -1 # 将镜像文件关联到第一个可用的 loop 设备，并显示设备名（如 /dev/loop0） sudo losetup -f --show imx6ull.img # 为 loop 设备创建分区映射（生成 /dev/mapper/loop0p1 和 loop0p2） sudo kpartx -va /dev/loop0 # 格式化第一个分区为 vfat（FAT32） sudo mkfs.vfat /dev/mapper/loop0p1 # 格式化第二个分区为 ext4 sudo mkfs.ext4 /dev/mapper/loop0p2 # 挂载两个分区到先前创建的目录 sudo mount /dev/mapper/loop0p1 ./sd/boot/ sudo mount /dev/mapper/loop0p2 ./sd/root/ # 将 U-Boot 镜像（u-boot-dtb.imx）写入镜像的偏移 2 个扇区处（跳过前 1KB） # 因为 i.MX6ULL 从偏移 1KB（即第 2 个 block）处加载 U-Boot #U-Boot 不是放在SD卡分区里面的文件，而是放在SD卡最前面的固定裸地址区域，i.MX6ULL芯片上电后会直接#去这个位置找它。 sudo dd if=/opt/out/u-boot-dtb.imx of=/dev/loop0 bs=512 seek=2 conv=fsync # 复制启动相关文件（内核、设备树等）到 boot 分区 sudo cp ./all/boot/* ./sd/boot/ # 复制根文件系统内容到 rootfs 分区（保留属性，-a 表示归档模式） sudo cp -a ./all/rootfs/* ./sd/root/ # 卸载两个分区 sudo umount ./sd/boot/ ./sd/root/ # 移除分区映射 sudo kpartx -d /dev/loop0 # 释放 loop 设备 sudo losetup -d /dev/loop0 # 提示打包开始（压缩镜像，使用 xz 格式，减少体积） echo "正在打包,需要一定时间,请勿中断" xz -zf ./imx6ull.img # 清理临时目录（这里删除的是 ./gxa，但脚本中并未创建该目录，可能是用户失误或额外清理） rm -rf ./gxa ---------------------------------------备用 # 创建两个目录用于挂载镜像的分区 mkdir -p sd/boot sd/root # 创建 200MB 镜像 dd if=/dev/zero of=./imx6ull.img bs=512 count=409600 # 创建 MBR 分区表 sudo parted imx6ull.img --script -- mklabel msdos # 创建 boot 分区 sudo parted imx6ull.img --script -- mkpart primary fat32 2048s 104447s # 创建 rootfs 分区 sudo parted imx6ull.img --script -- mkpart primary ext4 104448s -1 # 绑定 loop LOOP=$(sudo losetup -f --show imx6ull.img) echo "使用设备: $LOOP" # 创建分区映射 sudo kpartx -av $LOOP # 获取分区设备名字 PART1="/dev/mapper/$(basename $LOOP)p1" PART2="/dev/mapper/$(basename $LOOP)p2" echo "boot分区: $PART1" echo "root分区: $PART2" # 格式化 sudo mkfs.vfat $PART1 sudo mkfs.ext4 $PART2 # 挂载 sudo mount $PART1 ./sd/boot/ sudo mount $PART2 ./sd/root/ # 写入 U-Boot sudo dd if=/home/xingxinliao/ebf/out/u-boot-dtb.imx of=$LOOP bs=512 seek=2 conv=fsync # 拷贝 boot 文件 sudo cp /home/xingxinliao/ebf/out/* ./sd/boot/ # 拷贝 rootfs sudo cp -a /home/xingxinliao/ebf/rootsfs/* ./sd/root/ # 卸载 sudo umount ./sd/boot/ sudo umount ./sd/root/ # 删除分区映射 sudo kpartx -d $LOOP # 释放 loop sudo losetup -d $LOOP echo "正在打包,需要一定时间,请勿中断" xz -zf ./imx6ull.img rm -rf ./gxa