嵌入式 Linux 系统移植与 SD 卡量产镜像制作

目录

[1. 项目目标](#1. 项目目标)

[2. 整个系统启动流程理解](#2. 整个系统启动流程理解)

[3. 整体流程概览（五步走）](#3. 整体流程概览（五步走）)

[3.1 存储分区规划（以32GB SD卡为例）](#3.1 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）](#3.2 Uboot启动流程设计（上电自动运行）)

[3.3 修改Uboot源码并编译](#3.3 修改Uboot源码并编译)

[3.4 制作完整镜像文件（.img）](#3.4 制作完整镜像文件（.img）)

[3.5 烧录到目标SD卡（工厂操作）](#3.5 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）](#3.6 启动后的额外挂载（自动化脚本）)

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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）

1. 规划存储布局 -- 决定SD卡上每个分区放什么，多大。

2. 配置Uboot启动参数 -- 让上电后自动加载内核和文件系统。

3. 编译并烧写新的Uboot -- 把配置写进代码，生成新的Uboot二进制。

4. 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。

5. 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：

1. 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。

2. 从SD卡第1分区加载内核（zImage）和设备树（.dtb）到内存。

3. 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。

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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

3.7 shell脚本语法解析参考

dd就是复制

• 可以复制磁盘
• 可以复制分区
• 可以按指定大小复制数据块
• 可以制作镜像文件

dd if=/dev/zero of=./imx6ull.img bs=512 count=409600 的作用就是：创建一个200MB大小的空白SD卡镜像文件 imx6ull.img。

dd if=输入文件 of=输出文件

if=/dev/zero of输入0

输出到of=./imx6ull.img