EMMC开发环境的搭建与备份

道川贤林2026-06-09 8:11

本文讲述在RK3588 开发板上搭建组合导航开发环境的方法，以及备份EMMC中开发环境的方法。

文章目录

  • [1 开发环境介绍与搭建](#1 开发环境介绍与搭建)
    • [1.1 源码安装方法](#1.1 源码安装方法)
    • [1.2 其他开发库的安装](#1.2 其他开发库的安装)
    • [1.3 源码安装问题](#1.3 源码安装问题)
  • [2 EMMC 开发环境的复制](#2 EMMC 开发环境的复制)
    • [2.1 镜像的制作](#2.1 镜像的制作)
    • [2.2 新EMMC的烧写](#2.2 新EMMC的烧写)
  • 后记

1 开发环境介绍与搭建

OrangePi 5Max 是一款以瑞芯微RK3588 为主控芯片而设计的开发板，其可使用SD卡 、2280型固态硬盘 或EMMC模块 作为系统硬盘。本文则使用Orangepi系列中可插拔的EMMC模块来作为系统硬盘，该模块中的EMMC容量为256GB。

常见的组合导航程序，用到了包括OpenCV 和PCL 在内的众多第三方开发工具库，其中OpenCV主要用于图像的处理与计算，PCL主要用于激光雷达点云的处理与计算。本文以OpenVINS这一带有视觉里程计的组合导航程序为例，来搭建其开发环境。

经过大量实验验证，最切合的第三方开发库以及其对应版本如下：

  • OpenCV：4.2.0，非CUDA版本；
  • Eigen：3.4.0；
  • Sophus：1.24.6；
  • PCL：1.8.1；
  • Ceres-solver：2.2.0

1.1 源码安装方法

在进行源码安装前，需要预先安装编译工具：

shell 复制代码 
sudo apt-get install cmake git g++ libgflags-dev

OpenCV、Eigen、Sophus、PCL与Ceres-solver源码的安装方法是相似的，其主要命令为：

shell 复制代码 
git clone <src_url>
cd <src_dir>
mkdir build && cd build
cmake ..
make -j10
sudo make install

这也是绝大多数第三方开发工具库的源码安装流程。首先，通过从一个Git仓库中获得源码，再在源码根目录下创建build目录，再在build目录下通过cmake配置编译选项，之后再经过make工具编译并安装，就完成了整个源码安装流程。

第三方开发库在经过make编译并安装之后，其所默认存放的路径为/usr/local/lib，上述五个第三方库中，OpenCV、PCL编译生成的是动态库(*.so)，而Ceres-solver 和Sophus安装之后生成的是静态库(*.a)，Eigen安装之后只有相应的头文件(*.h)，不生成库文件。

1.2 其他开发库的安装

如果需要使用特定的传感器，也就需要使用到其对应的开发工具库，这里以Livox激光雷达 和DJI GPS信号接收机为例，讲述其开发工具库的安装方法。

  • Livox SDK

Livox SDK需要在PCL成功安装之后才能进行源码编译安装，其有在ROS1和ROS2两个平台上使用的版本，在ROS2上使用的版本叫Livox-SDK2。与其他第三方库安装的方法类似，其安装步骤为：

shell 复制代码 
git clone https://github.com/Livox-SDK/Livox-SDK.git
cd Livox-SDK
mkdir build && cd build
cmake ..
sudo make install

编译生成的工具库liblivox_sdk_static.a是静态库，同样也默认存放在/usr/local/lib下。

  • Payload SDk

Payload SDK是DJI 针对无人机负载设备挂飞所开发的一款工具包。DJI大型无人机上有包括GPS接收机、气压高度计在内的众多传感器，挂飞的负载设备上Payload SDK负责采集这些数据，在经过二次开发，能实现将数据通过ROS的话题机制进行发布，从而供其他进程使用。

Payload SDK的源码涉及OpenCV函数的应用，因此安装前需预先安装OpenCV。在安装OpenCV之后，便可通过下列命令进行Payload SDK的安装：

shell 复制代码 
git clone https://github.com/dji-sdk/Payload-SDK
cd Payload-SDK
mkdir build && cd build
cmake ..
sudo make install

其安装步骤大体也和其他源码安装方式一致。编译生成的libPayload_sdk.a是静态库，默认存放于路径/usr/local/lib下。有关Payload SDK如何在ROS框架下使用，可参考如下博客：

PSDK的编译与ROS包封装

1.3 源码安装问题

如果严格按照本章开头源码的版本来安装第三方开发库，基本上不会出现编译错误，主要的错误集中在PCL的编译阶段，其解决方法详见如下博客：

Ubuntu20.04安装PCL1.8.0编译错误

同时，在PCL源码安装之前，请先安装下列库，否则在cmake配置阶段会报错：

shell 复制代码 
sudo apt install libvtk7-dev libflann-dev libpcap-dev libboost-all-dev

PCL库的代码规模极其庞大，即使在CPU性能较高的机器上也需要至少10分钟完成编译。因此，源码编译期间请耐心等待。

2 EMMC 开发环境的复制

从零开始手动搭建一个VINS开发平台是繁琐而极其耗时的，替代手动搭建开发环境的最好方法就是镜像备份 。所谓镜像备份，是指对一个存储设备的内容进行完整的复制，最终生成克隆文件(镜像文件)的过程，镜像文件的后缀名主要为.iso(常见于Windows系统)或.img。

复制一个EMMC开发环境所需要的条件如下：

  • 一个带有USB接口的EMMC读卡器；
  • 待复制的EMMC模块；
  • 空的EMMC模块；
  • 高性能大容量的Ubuntu系统的主机

对于ARM架构的Linux系统来说，一个完整可用的系统镜像文件包括对boot分区 、rootfs(根文件系统)和bootloader的克隆。

制作镜像的过程也是读取EMMC存储空间的过程，对于已经集成的EMMC模块的读写，则需要对应的转接器，这就是EMMC读卡器。本文使用带有USB TypeA型的读卡器，讲述用其读写EMMC的方法。

将待拷贝的EMMC模块安装上EMMC读卡器，然后接入一个装有Ubuntu系统的主机上，随后，在该Ubuntu主机上通过Linux命令来实现镜像的制作和新EMMC模块的读写。

2.1 镜像的制作

为了弄清楚boot分区和rootfs分区分别是什么类型的文件系统，我们可以用lsblk 命令查看：

shell 复制代码 
XXX@YYY:~$ lsblk -f            
NAME        FSTYPE   LABEL    UUID                          FSAVAIL FSUSE% MOUNTPOINT
loop0       squashfs                                              0   100% /snap/bare/5
loop1       squashfs                                              0   100% /snap/code/233
loop2       squashfs                                              0   100% /snap/gnome-3-38-2004/143
loop3       squashfs                                              0   100% /snap/gnome-3-38-2004/119
loop4       squashfs                                              0   100% /snap/snapd/26382
loop5       squashfs                                              0   100% /snap/gtk-common-themes/1535
loop6       squashfs                                              0   100% /snap/snapd/25935
loop7       squashfs                                              0   100% /snap/core20/2717
loop8       squashfs                                              0   100% /snap/core20/2686
loop9       squashfs                                              0   100% /snap/snap-store/1216
loop10      squashfs                                              0   100% /snap/gnome-42-2204/247
loop11      squashfs                                              0   100% /snap/snap-store/638
loop12      squashfs                                              0   100% /snap/code/237
loop13      squashfs                                              0   100% /snap/core22/2411
loop14      squashfs                                              0   100% /snap/core22/2339
sda         ext4              d87e9732-5e99-48a9-9d8c-20aad9ae5af1    6.8T     1% /media/DISK
sdb                                                                               
├─sdb1      vfat     opi_boot F123-B06C                               1G 0 part            
└─sdb2      ext4     opi_root 7791cc74-4309-4a07-a8ce-efed07698e80    229.6G 0 part            
nvme0n1                                                                           
├─nvme0n1p1 vfat              7C66-0F35                             504.9M     1% /boot/efi
└─nvme0n1p2 ext4              73262acb-0a6c-4eda-bcb8-97d38617f9fe    1.6T     4% /

可以看到，EMMC所对应的设备名为/dev/sdb，该设备有两个分区，其中一个分区为vfat文件系统，另一个是ext4文件系统，为了进一步确认这两个分区哪一个是boot分区，哪一个是rootfs分区，我们可以使用blkid（block id）来查看：

shell 复制代码 
XXX@YYY:~$ sudo blkid /dev/sdb1
LABEL_FATBOOT="opi_boot" LABEL="opi_boot" UUID="F123-B06C" TYPE="vfat" PARTLABEL="bootfs" PARTUUID="845450d3-6819-4b47-bce9-69ace106cfc3" 

XXX@YYY:~$ sudo blkid /dev/sdb2
LABEL="opi_root" UUID="7791cc74-4309-4a07-a8ce-efed07698e80" TYPE="ext4" PARTUUID="b7f709c2-510e-8c4c-8a2e-5ce1e3d5efbe"

以上的结果加上先前lsblk命令的执行结果已经很明了了，/dev/sdb1是boot分区的设备名称，/dev/sdb2是rootfs分区的设备名称，接下来就可以根据分区来生成镜像了。

在制作镜像前，必须先将设备解挂载：

shell 复制代码 
XXX@YYY:~$ sudo umount /dev/sdb

此时再查看整个系统中的块设备，可以发现/dev/sdb已经不再被挂载：

shell 复制代码 
XXX@YYY:~$ df -h
文件系统        容量  已用  可用 已用% 挂载点
udev            126G     0  126G    0% /dev
tmpfs            26G   43M   26G    1% /run
/dev/nvme0n1p2  1.8T   68G  1.7T    4% /
tmpfs           126G     0  126G    0% /dev/shm
tmpfs           5.0M  4.0K  5.0M    1% /run/lock
tmpfs           126G     0  126G    0% /sys/fs/cgroup
/dev/loop0      128K  128K     0  100% /snap/bare/5
/dev/loop1      362M  362M     0  100% /snap/code/233
/dev/loop2      350M  350M     0  100% /snap/gnome-3-38-2004/143
/dev/loop3      347M  347M     0  100% /snap/gnome-3-38-2004/119
/dev/loop4       49M   49M     0  100% /snap/snapd/26382
/dev/loop5       92M   92M     0  100% /snap/gtk-common-themes/1535
/dev/loop6       49M   49M     0  100% /snap/snapd/25935
/dev/loop7       64M   64M     0  100% /snap/core20/2717
/dev/loop8       64M   64M     0  100% /snap/core20/2686
/dev/loop9       13M   13M     0  100% /snap/snap-store/1216
/dev/loop11      46M   46M     0  100% /snap/snap-store/638
/dev/loop12     381M  381M     0  100% /snap/code/237
/dev/loop10     532M  532M     0  100% /snap/gnome-42-2204/247
/dev/loop13      74M   74M     0  100% /snap/core22/2411
/dev/loop14      74M   74M     0  100% /snap/core22/2339
/dev/nvme0n1p1  511M  6.1M  505M    2% /boot/efi
tmpfs            26G   20K   26G    1% /run/user/29999

bootloader的数据来自于boot分区开头的一段内容，对于RK系列的芯片来说，其bootloader包括uboot.bin在内的多种组件，其总大小在56MB左右，为了能使整个bootloader全部包含，本文将生成的镜像大小设置为64MB。生成bootloader.img的命令为：

shell 复制代码 
sudo dd if=/dev/sdb of=bootloader.img bs=1M count=64 status=progress

以下是执行结果：

shell 复制代码 
41943040字节（42 MB，40 MiB）已复制，1 s，41.9 MB/s 
记录了64+0 的读入 
记录了64+0 的写出 
67108864字节（67 MB，64 MiB）已复制，1.60969 s，41.7 MB/s

此步骤生成了bootloader.img文件。

接下来制作的是boot分区的镜像，因为boot分区的内容全在设备/dev/sdb1上，所以，直接将整个块设备上的内容分块制作为镜像文件即可：

shell 复制代码 
sudo dd if=/dev/sdb1 of=boot.img bs=4M status=progress

以下是执行结果：

shell 复制代码 
1073741824字节（1.1 GB，1.0 GiB）已复制，29 s，37.0 MB/s 
记录了256+0 的读入 
记录了256+0 的写出 
1073741824字节（1.1 GB，1.0 GiB）已复制，29.1 s，36.9 MB/s

此步骤生成了boot.img文件，其大小为1.1GB。

最后制作的是rootfs分区的镜像。dd命令用于定量拷贝数据，其单个块大小和镜像总大小是需要手动设置的，在不了解数据的分布和具体大小的情况下，容易出现数据冗余拷贝或数据拷贝缺失的问题，因此不适合在rootfs分区镜像的制作中使用。

本文使用partclone命令来制作rootfs分区的镜像，该命令可灵活制作数据，仅拷贝有效数据块，而未被写入的数据块不会包含在生成的镜像里。制作rootfs分区的镜像的命令为：

shell 复制代码 
sudo partclone.ext4 -c -s /dev/sdb2 -o rootfs.img

此条命令执行的时间取决于EMMC中存储的具体数据大小，数据量越大，制作时间越长。当终端输出Cloned successfully.的字样时，说明rootfs.img镜像制作完成。

此时，便可以使用命令弹出读卡器：

shell 复制代码 
sudo udisksctl power-off -b /dev/sdb

接下来，就可以开始将新EMMC接在读卡器上，开启新EMMC的烧写工作了。

2.2 新EMMC的烧写

EMMC的烧写实际上是镜像制作的反过程，即将.img文件中的内容输出到对应的设备上。

首先需要确定新EMMC的设备名，同理，使用lsblk命令实现，可以发现，即使更换新EMMC的情况下，设备名依然不变，仍然为/dev/sdb。

烧写EMMC可以使用如下脚本，执行时，请将此脚本文件放在三镜像文件的目录下：

shell 复制代码 
#!/bin/bash

DISK=/dev/sdb

echo "[1/4] Checking files..."
echo ""

FILES=(
    "bootloader.img"
    "boot.img"
    "rootfs.img"
)

for f in "${FILES[@]}"
do
    if [ ! -f "$f" ]; then
        echo "ERROR: Missing $f"
        exit 1
    fi
done

echo "All files exist."
echo ""

echo "[2/4] Restoring bootloader..."
sudo dd if=bootloader.img of=$DISK bs=1M count=64 status=progress
sync

echo ""
echo "[3/4] Restoring boot partition..."
sudo dd if=boot.img of=${DISK}1 bs=4M status=progress
sync

echo ""
echo "[4/4] Restoring root filesystem..."
sudo partclone.ext4 -r -s rootfs.img -o ${DISK}2
sync

echo ""
echo " Restore Completed Successfully "
echo ""

当脚本执行完成之后，原EMMC开发环境已经写入了新EMMC中，随后仍使用udisksctl命令来弹出读卡器。

后记

经过实际测试，新EMMC模块能在接上开发板并上电之后正常开机使用，且开发环境中的相关第三方工具库都可以正常使用。

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