嵌入式Linux系统自动构建框架解析:简化开发流程的关键工具与技术
0 2023-12-05


使用 Buildroot, 让嵌入式Linux系统构建更加便捷。

1、Buildroot 是什么?

Buildroot 是 Linux 平台上一个开源的嵌入式 Linux 系统自动构建框架。整个Buildroot是由 Makefile 脚本和 Kconfig 配置文件构成的。你可以和编译Linux内核一样,通过 buildroot 配置,menuconfig 修改,编译出一个完整的可以直接烧写到机器上运行的Linux系统软件(包含boot、kernel、rootfs以及rootfs中的各种库和应用程序)。

2、Buildroot 使用演示

以 Buildroot 官方开源社区维护的经典 mini2440 开发板的项目为例,演示其使用方法。1)  先从 Buildroot 官网下载最新的稳定版压缩包,放到 Ubuntu 系统下解压。2)  进入解压后的 Buildroot 主目录,其目录结构图如下。 3)  make  mini2440_defconfig4)  make all5)  编译完,生成的可烧写文件镜像,主目录的在output/images/ 文件夹下,截图如下:看起来,只要执行make  *config和make all的命令,u-boot/linuxkernel/rootfs 都能一次性编译好,而且编出来的镜像可以直接烧到mini2440开发板中运行,以后制作uboot, 编译kenrel, 编译各种app, 制作rootfs的繁琐工作都可以自动化一步搞定,妈妈再也不用担心我构建过程出错了。Buildroot不愧是自动构建神器。
3、Buildroot 的优势Buildroot大概有以下几点优势:a). 可以通在make *config 之后,make  menuconfig 配置需要编译的软件包,menuconfig目录如下:

实际上,uboot, linux kernel 还有 ffmpeg等这些应用包,并不是强制都有编译出来的,都可以通过make menuconfig进行选择,编译和构建。Buildroot原则上是提供自动构建框架,具体要编译什么包,都是用户自己可以选择的。b). 对丰富的开源应用软件包的支持,谁说嵌入式软件工程师都是搞内核驱动的,有了Buildroot, 这么多开源应用都能移植构建到你的开发板中去,以下是Buildroot/package/ 目录下支持的自动构建开源项目的截图:boost、python、ffmpeg、redis、opencv、opengl、webkit……这些开源应用软件是不是耳熟能详呢?没错,这些开源应用软件包都可以在Buildroot下通过你的配置脚本,自动完成官网下载à解压à系统环境配置à编译à安装到根文件系统等这一系列机械繁琐的工作。你不用再为某某开源软件如何移植到我的Linux 开发板而到处在QQ群和论坛问人了,哪怕以后还要你自己开发的新的软件包,所有繁琐的移植工作,只要做了一次,都可以用Makefile写成自动构建脚本,移植工作做了一次,就不用做第二次了,交给Buildroot自动来做就可以了。


c). 可以一块开发板多次利用。一块板子,可以配置成手机,机顶盒,监控器,路由器或者各种想不到的有意思的应用。没错,只要把相应的配置文件加到configs/目录下,下次编译的时候,选择该种配置,make all 。那么马上就可以构建出相应的可烧写镜像,烧录的开发板中,让你的开发板瞬间从手机变成路由器,无需每次耗时地移植和改动了。
d). 团队协作的利器。不用手把手告诉你的同事或者合作伙伴如果重头构建某种系统的整个软件包,把你配置好的Buildroot交给他,一切自动完成,不明白的步骤,看看各个软件包的构建脚本,瞬间一目了然。

4、Buildroot 的工作原理

Buildroot 原则上是一个自动构建框架,虽然说 u-boot、linux kernel 这些经典的开源软件包的构建脚本,官方社区都在帮你实现了,但是有时候你还是需要加入你自己特有的 app_pkg 软件包,用以构建自己的应用。Buildroot 提供了函数框架和变量命令框架(下一篇文章将介绍细节),采用它的框架编写的 app_pkg.mk 这种Makefile格式的自动构建脚本,将被package/pkg-generic.mk 这个核心脚本展开填充到buildroot主目录下的Makefile中去。最后 make all 执行 Buildroot 主目录下的 Makefile,生成你想要的 image。package/pkg-generic.mk中通过调用同目录下的pkg-download.mk、pkg-utils.mk文件,已经帮你自动实现了下载、解压、依赖包下载编译等一系列机械化的流程。你只要需要按照格式写Makefile脚app_pkg.mk,填充下载地址,链接依赖库的名字等一些特有的构建细节即可。总而言之,Buildroot 本身提供构建流程的框架,开发者按照格式写脚本,提供必要的构建细节,配置整个系统,最后自动构建出你的系统。

5、Buildroot 目录结构简介

Buildroot主目录截图如下,其中各个目录存放的脚本简要介绍。
arch/ 目录存放CPU架构相关的配置脚本,如arm/mips/x86 ,这些CPU相关的配置,在制作工具链,编译boot和内核时很关键。board/ 目录存放各种board 特有的一些配置脚本,在构建系统时,board默认的boot和Linux kernel配置文件,以及一些板相关特殊构建流程的脚本,都在该目录下,等待自动构建时调用。boot/ 目录存在各种boot软件的自动构建脚本,不只是u-boot,还有grub等,也可以通过Buildroot来构建。configs/ 目录存放这每种方案上层的全局配置文件,之前的make  mini2440_defconfig实际上就是调用了该目录下的mini2440方案的配置。该目录下的配置文件记录着该机器平台或者方案使用的工具栏,boot, kernel,各种应用软件包的配置和是否编译选择的状态,之前所说的某个特殊开发板整个系统的配置文件,就在configs/目录下。dl/ 目录存在从官网上下载的开源软件包,第一次下载后,下次就不会再去从官网下载了,而是从dl/目录下拿开源包,以节约时间。docs/ 存放相关的参考文档。fs/ 存放着各种文件系统的自动构建脚本。linux/ 存放着Linux kernel的自动构建脚本。output/ 是编译出来的输出文件夹,里面的build/目录存放着解压后的各种软件包编译完后的现场。host/目录放着制作好的编译工具链,target/ 目录是用来制作rootfs的,里面放着Linux系统基本的目录结构,以及各种编译好的应用库和bin可执行文件。Images/目录下就是最终生成的可烧写到板子上的各种image。package/ 目录存放着各种第三方开源应用软件包的自动编译构建脚本,这些构建脚本一般都是经过测试,能够构建出相应的软件包的。support/ 目录存放着一些固定的流程脚本,以备构建时调用执行。system/ 目录存放着文件系统目录的和设备节点的模板,这些模板会被拷贝到 output/ 目录下,用于制作根文件系统rootfs。toolchain/ 目录中存放着各种制作工具链的脚本,buildroot可以选择从0开始,用gcc和linux 内核,glibc、uclibc库等原材料制作一个自己工具链,也可以下载第三方制作好的开源工具。



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