1.STM32MP135入门级环境搭建
1.STM32MP135入门级环境搭建
一、这套环境中一共有四个“系统”
Windows 主机
↓ 运行 VMware
Ubuntu 虚拟机
↓ 编译 ARM Linux 内核
STM32MP135 开发板 Linux
↓ 把新内核保存到 eMMC
STM32MP135 U-Boot
↓ 把新内核加载到 DDR 并启动
它们的作用不同：
|
环境 |
提示符或界面 |
作用 |
|
Windows |
文件资源管理器、PowerShell、VMware |
保存资料、运行虚拟机、运行TFTP服务器 |
|
Ubuntu虚拟机 |
|
解压源码、交叉编译内核 |
|
开发板Linux |
|
接收新内核、写入eMMC boot分区 |
|
U-Boot |
|
加载、校验并启动新内核 |
最容易混淆的是：
Ubuntu虚拟机 ≠ STM32MP135开发板Linux
Ubuntu运行在你的电脑上，CPU通常是x86-64。
STM32MP135运行的是ARM架构，所以Ubuntu不能直接用普通gcc编译，必须使用ARM交叉编译器。
二、虚拟机到底是什么
VMware在Windows里模拟了一台独立电脑，包括：
虚拟CPU
虚拟内存
虚拟硬盘
虚拟网卡
虚拟显示器
你当前虚拟机配置大致是：
Ubuntu 18.04
内存：8GB
处理器：2核
虚拟硬盘：20GB
网络：NAT
Ubuntu虽然运行在Windows里，但它拥有自己的：
文件系统
IP地址
终端
软件包
用户账户
编译环境
所以在Ubuntu中执行：
pwd
ls
cd
make
gcc
与真实Linux电脑基本一样。
三、为什么要使用Ubuntu虚拟机
Linux内核源码依赖很多Linux特性：
GNU Make
Shell脚本
符号链接
Linux文件权限
文件名大小写
交叉编译工具链
设备树编译器
所以不适合直接在Windows文件系统里编译。
Ubuntu虚拟机的主要用途就是：
Windows保存原始资料
↓
共享给Ubuntu
↓
Ubuntu在Linux文件系统中解压和编译
↓
生成uImage、DTB和.ko模块
四、我们首先解决了虚拟机网络
最初虚拟机不能联网，后来确认网卡为：
ens33
获取到地址：
192.168.88.170/24
查看网卡命令：
ip -br addr
作用：
简洁显示所有网卡、状态和IP地址。
你看到：
ens33 UP 192.168.88.170/24
说明虚拟网卡已启用并获取IP。
查看路由
ip route
输出中有：
default via 192.168.88.2 dev ens33
作用：
查看Ubuntu访问其他网段和互联网时走哪个网关。
其中：
192.168.88.2
是VMware NAT网关。
测试网络
正确命令是：
ping -c 4 8.8.8.8
参数含义：
ping 测试网络连通性
-c 4 发送4个数据包
8.8.8.8 目标IP
之前输入过：
ping -c 4.8.8.8
这是错误的，因为-c后面应该先写次数。
不过后来执行：
sudo apt update
成功下载了软件包索引，说明网络已经正常。
apt update的作用是：
从Ubuntu软件源更新可安装软件的软件包列表。
它不会直接升级整个系统。
五、安装了open-vm-tools
执行过：
sudo apt install -y open-vm-tools open-vm-tools-desktop
两个软件包的作用：
open-vm-tools
提供Ubuntu与VMware之间的后台通信
open-vm-tools-desktop
提供桌面复制粘贴、分辨率适配、共享文件夹等功能
检查版本：
vmtoolsd --version
你得到：
VMware Tools daemon, version 10.3.23.676
检查服务：
systemctl is-active open-vm-tools.service
输出：
active
查看详细状态：
systemctl status open-vm-tools.service --no-pager
显示：
Active: active (running)
说明安装和运行都正常。
之前使用：
systemctl is-active open-vm-tool
少写了最后的s，所以错误显示为inactive。
六、处理中途出现的apt锁问题
安装软件时曾出现：
无法获得锁 /var/lib/dpkg/lock-frontend
原因是Ubuntu后台自动更新程序占用软件包管理器。
查看是谁占用：
sudo fuser -v /var/lib/dpkg/lock-frontend
发现进程：
unattended-upgr
这表示Ubuntu自动更新服务正在使用apt/dpkg。
之后停止相关进程或等待锁释放，再重新执行安装。
这里的经验是：
不要看到锁文件就直接删除。必须先确认是否有apt或dpkg进程正在运行。
七、配置了Windows和Ubuntu共享文件夹
Windows共享目录是：
D:\2@WWJ\MP135_SHARE
Ubuntu中挂载为：
/mnt/hgfs/MP135_SHARE
查看共享文件夹：
ls /mnt/hgfs
输出：
MP135_SHARE
查看里面文件：
ls -lh /mnt/hgfs/MP135_SHARE
你已经确认里面有：
linux-5.15.24-g291bfd5bc-v1.2.tar.bz2
gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf.tar.xz
atk-dlmp135-sdk-buildroot...
atk-dlmp135-toolchain...
其中当前编译内核主要使用：
linux-5.15.24-g291bfd5bc-v1.2.tar.bz2
gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf.tar.xz
八、为什么不能直接在共享目录编译
/mnt/hgfs实际上还是Windows文件系统映射。
直接在这里编译可能出现：
权限异常
符号链接异常
文件名大小写问题
编译速度慢
时间戳异常
所以我们创建了Ubuntu本地工作目录：
mkdir -p ~/mp135
其中：
~
表示当前用户的主目录：
/home/wwj
所以：
~/mp135
实际是：
/home/wwj/mp135
九、安装了ARM交叉编译工具链
STM32MP135使用ARM Cortex-A7，Ubuntu电脑通常是x86-64，因此需要交叉编译。
交叉编译器文件：
gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf.tar.xz
解压后放在：
/home/wwj/toolchains/
加入环境变量：
export PATH=$HOME/toolchains/gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf/bin:$PATH
作用：
告诉Shell去这个目录中查找编译器命令。
检查编译器位置：
which arm-none-linux-gnueabihf-gcc
输出类似：
/home/wwj/toolchains/.../bin/arm-none-linux-gnueabihf-gcc
检查版本：
arm-none-linux-gnueabihf-gcc --version
输出：
arm-none-linux-gnueabihf-gcc 10.3.1
说明交叉编译器安装成功。
永久保存PATH
执行：
echo 'export PATH=$HOME/toolchains/gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf/bin:$PATH' >> ~/.bashrc
作用：
把环境变量配置追加到用户Shell启动文件中。
再执行：
source ~/.bashrc
作用：
不重启终端，立即重新加载
.bashrc配置。
以后每次打开Ubuntu终端，都能直接使用：
arm-none-linux-gnueabihf-gcc
十、解压了Linux内核源码
先创建目录：
mkdir -p ~/mp135/src
作用：
创建内核源码存放目录；如果上级目录不存在，也一并创建。
解压：
tar -xjf \
~/mp135/linux-5.15.24-g291bfd5bc-v1.2.tar.bz2 \
-C ~/mp135/src
参数含义：
tar 压缩包工具
-x 解压
-j 使用bzip2格式
-f 后面指定压缩包文件
-C 解压到指定目录
源码最终位于类似：
/home/wwj/mp135/src/linux-5.15.24-g291bfd5bc-v1.2/linux-5.15.24
或者你当前实际进入的是：
/home/wwj/mp135/src/linux-5.15.24
判断标准是目录中存在：
arch/
drivers/
include/
kernel/
net/
scripts/
Makefile
Kconfig
十一、查找了正点原子默认配置文件
执行过：
DEFCONFIG=$(find ~/mp135/src \
-path '*/arch/arm/configs/stm32mp1_atk_defconfig' \
| head -n 1)
这条命令分为几部分：
find ~/mp135/src
在源码目录中搜索文件
-path '*/arch/arm/configs/stm32mp1_atk_defconfig'
只匹配这个具体路径
head -n 1
如果找到多个，只取第一个
DEFCONFIG=$(...)
把结果保存到变量DEFCONFIG
查看变量应该使用：
echo "$DEFCONFIG"
查看文件：
ls -lh "$DEFCONFIG"
之前误输入：
$DEFCONFIG
Shell就把路径当成程序运行，所以提示：
权限不够
这个配置文件不是程序，不应该直接执行。
十二、进入Linux内核源码根目录
通过配置文件路径计算源码目录：
SRC_DIR="${DEFCONFIG%/arch/arm/configs/stm32mp1_atk_defconfig}"
作用：
从完整配置文件路径中删除后面的固定部分，只保留Linux内核源码根目录。
然后进入：
cd "$SRC_DIR"
查看当前位置：
pwd
查看文件：
ls
十三、设置内核编译目标
执行：
export ARCH=arm
作用：
告诉Linux内核构建系统，目标架构是32位ARM。
执行：
export CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf-
作用：
告诉内核构建系统，所有交叉编译工具使用这个前缀。
例如：
gcc → arm-none-linux-gnueabihf-gcc
ld → arm-none-linux-gnueabihf-ld
objcopy→ arm-none-linux-gnueabihf-objcopy
检查：
echo "$ARCH"
echo "$CROSS_COMPILE"
应该分别显示：
arm
arm-none-linux-gnueabihf-
十四、创建独立输出目录
执行：
mkdir -p out
作用：
把编译结果放到
out目录，而不是直接混在源码目录里。
好处：
源码保持干净
方便清理
方便比较
方便重新编译
十五、生成内核配置
执行：
make O=out stm32mp1_atk_defconfig
它的作用是：
读取：
arch/arm/configs/stm32mp1_atk_defconfig
生成：
out/.config
stm32mp1_atk_defconfig是正点原子为该开发板准备的默认配置。
配置中决定：
哪些驱动编进内核
哪些驱动编成.ko模块
哪些功能关闭
是否启用I2C、CAN、网卡、USB等
你已经看到：
configuration written to .config
这说明配置生成成功。
由于使用了：
O=out
真正生成的文件是：
out/.config
检查命令：
ls -lh out/.config
十六、这里曾经出现的误操作
你输入过：
arch/arm/configs/stm32mp1_atk_defconfig
Shell提示：
权限不够
原因是它是配置文本，不是程序。
又输入过：
chomd 777 ...
这里有两个问题：
chomd拼写错误，正确是chmod
但即使拼写正确，这里也不需要修改权限
还输入过：
stm32mp1_atk_defconfig
Shell提示：
未找到命令
因为它只能作为make的目标使用：
make O=out stm32mp1_atk_defconfig
不能单独运行。
十七、下一步真正的内核编译命令
当前配置已经生成，接下来执行：
make ARCH=arm \
CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf- \
O=out \
LOADADDR=0xC2000040 \
-j2 \
uImage vmlinux dtbs modules
也建议保存完整日志：
make ARCH=arm \
CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf- \
O=out \
LOADADDR=0xC2000040 \
-j2 \
uImage vmlinux dtbs modules \
2>&1 | tee build.log
参数作用：
|
参数 |
含义 |
|
|
目标是32位ARM |
|
|
使用ARM交叉编译器 |
|
|
编译结果放在out目录 |
|
|
设置uImage内部内核加载地址 |
|
|
使用两个并行编译任务 |
|
|
生成U-Boot使用的内核镜像 |
|
|
生成带调试符号的内核ELF |
|
|
编译设备树 |
|
|
编译配置为模块的驱动 |
|
|
把错误输出合并到标准输出 |
|
|
屏幕显示的同时保存到日志 |
编译过程中会出现：
CC
LD
AR
DTC
MODPOST
分别表示：
CC 编译C源文件
LD 链接文件
AR 生成静态目标集合
DTC 编译设备树
MODPOST 处理内核模块信息
十八、编译完成后会生成什么
1. Linux内核
out/arch/arm/boot/uImage
这是开发板U-Boot加载的内核。
检查：
ls -lh out/arch/arm/boot/uImage
2. 原始压缩内核
out/arch/arm/boot/zImage
uImage通常可以理解为：
U-Boot头部
+
zImage
你的STM32MP135原厂启动流程使用：
uImage + bootm
3. 设备树
out/arch/arm/boot/dts/*.dtb
查找命令：
find out/arch/arm/boot/dts \
-name "stm32mp135d-atk*.dtb"
可能包括：
stm32mp135d-atk.dtb
stm32mp135d-atk-hdmi.dtb
stm32mp135d-atk-wifi-bluetooth.dtb
4. 内核模块
后缀是：
.ko
查找：
find out -type f -name "*.ko" | head -n 20
5. 调试文件
out/vmlinux
它包含符号信息，主要用于：
GDB调试
崩溃地址分析
addr2line定位
它不是直接给开发板启动使用的文件。
十九、如何检查生成的uImage
执行：
mkimage -l out/arch/arm/boot/uImage
作用：
读取uImage头部信息。
正常应显示：
Image Type: ARM Linux Kernel Image
Load Address: c2000040
Entry Point: c2000040
计算MD5：
md5sum out/arch/arm/boot/uImage
作用：
生成文件校验值，后面传输到Windows和开发板后用于比较。
二十、为什么要把文件命名为uImage.test
编译成功后执行：
cp out/arch/arm/boot/uImage ~/mp135/uImage.test
我们不直接覆盖原厂文件，而是命名为：
uImage.test
这样开发板中可以同时保存：
uImage 原厂内核
uImage.test 新测试内核
如果新内核不能启动，重新上电仍可自动运行旧的uImage。
二十一、将新内核复制回Windows
执行：
cp ~/mp135/uImage.test /mnt/hgfs/MP135_SHARE/
sync
Windows中就会看到：
D:\2@WWJ\MP135_SHARE\uImage.test
这里：
sync
作用是：
把系统缓存中的文件数据真正写入存储设备或共享目录。
二十二、之后怎样传到开发板
Windows运行Tftpd64，并把：
uImage.test
放在TFTP目录中。
开发板Linux配置网口：
ifconfig eth1 down
ifconfig eth1 192.168.10.50 netmask 255.255.255.0 up
Windows有线网卡：
192.168.10.100
测试：
ping -c 4 192.168.10.100
下载：
busybox tftp -g \
-r uImage.test \
-l /tmp/uImage.test \
192.168.10.100
参数含义：
-g
下载文件
-r uImage.test
TFTP服务器中的远端文件名
-l /tmp/uImage.test
开发板上的保存路径
192.168.10.100
Windows TFTP服务器IP
检查：
ls -lh /tmp/uImage.test
md5sum /tmp/uImage.test
MD5必须和Ubuntu中的一致。
二十三、怎样写入开发板eMMC
你的开发板中：
/dev/mmcblk1p4
挂载到了：
/lib/modules
所以复制：
cp /tmp/uImage.test /lib/modules/uImage.test.tmp
sync
然后检查：
md5sum /lib/modules/uImage.test.tmp
无误后改名：
mv /lib/modules/uImage.test.tmp /lib/modules/uImage.test
sync
这样实际就是把新内核写入：
eMMC第4分区boot
Linux中看到：
/lib/modules/uImage.test
U-Boot中看到的是：
mmc 1:4 /uImage.test
它们是同一个文件。
二十四、U-Boot如何测试新内核
开发板Linux执行：
sync
reboot
重启时按回车进入：
STM32MP>
先查看：
ext4ls mmc 1:4 /
加载新内核：
ext4load mmc 1:4 ${kernel_addr_r} /uImage.test
含义：
eMMC第4分区/uImage.test
↓
加载到DDR的kernel_addr_r地址
你的地址是：
kernel_addr_r=0xC2000000
检查镜像：
iminfo ${kernel_addr_r}
必须看到：
Verifying Checksum ... OK
加载原设备树：
ext4load mmc 1:4 ${fdt_addr_r} /stm32mp135d-atk.dtb
加载原uInitrd：
ext4load mmc 1:4 ${ramdisk_addr_r} /uInitrd
设置启动参数：
setenv bootargs 'root=/dev/mmcblk1p5 rootwait rw console=ttySTM0,115200'
启动：
bootm ${kernel_addr_r} ${ramdisk_addr_r} ${fdt_addr_r}
不要执行：
saveenv
因为当前只是临时测试。
二十五、新内核启动后怎样确认
启动完成进入：
[root@ATK-DLMP135 /]#
执行：
uname -a
作用：
查看当前运行内核版本、架构和编译信息。
再执行：
cat /proc/version
作用：
查看详细内核版本、编译器和编译时间。
原内核编译日期是2023年，新编译内核应显示新的编译日期。
检查驱动：
dmesg | grep -Ei "i2c|stm32f7-i2c"
dmesg | grep -Ei "can|m_can"
dmesg | grep -Ei "eth|phy|dwmac"
二十六、当前已经完成到哪里
目前已经完成：
1. VMware虚拟机可以正常启动
2. Ubuntu网络已经恢复
3. apt软件源可以正常访问
4. open-vm-tools安装并运行正常
5. Windows共享目录已经挂载
6. ARM 10.3.1交叉编译器已经安装
7. PATH环境变量已经保存
8. Linux 5.15.24源码已经解压
9. 已找到stm32mp1_atk_defconfig
10. 已成功生成out/.config
目前还没有最终确认完成的是：
完整编译uImage、DTB和modules
将新内核传到开发板
在U-Boot中启动测试内核
正式替换原内核
二十七、你现在接着执行的命令
当前位于内核源码根目录时，先检查：
ls -lh out/.config
然后执行完整编译：
make ARCH=arm \
CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabihf- \
O=out \
LOADADDR=0xC2000040 \
-j2 \
uImage vmlinux dtbs modules \
2>&1 | tee build.log
编译成功后执行：
ls -lh out/arch/arm/boot/uImage
mkimage -l out/arch/arm/boot/uImage
md5sum out/arch/arm/boot/uImage
find out/arch/arm/boot/dts -name "stm32mp135d-atk*.dtb"
整个流程最核心的一句话是：
Windows负责保存和传输
Ubuntu负责交叉编译
开发板Linux负责写入eMMC
U-Boot负责加载和启动新内核
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