i.MX Yocto项目获取、编译流程

之前在使用s3c2440开发板学习Linux时，我们知道如果想让Linux在特定硬件上跑起来，需要去根据硬件去配置、编译uboot、内核，构建根文件系统。这一过程，包括从相应代码仓库下载到源代码，根据硬件进行配置，选择交叉编译器，编译出相关镜像文件，这些都是我们手动完成的。不过，到了i.MX平台，NXP官方为自己硬件平台提供了Yocto环境支持，我们可以依赖Yocto环境创建自定义的Linux系统。

关于Yocto项目，我们可以先去这样简单的理解：Yocto是一个开源协作项目，里面提供了相应的工具集和称为recipe的文件，recipe文件中指定了从哪里去获取源代码、如何进行配置以及构建规则，工具集可以去解析recipe文件内容，并根据里面内容自动的完成操作，输出我们想要的内容，输出的内容可包括构建好的uboot、kenal、设备树、以及定制的根文件系统。

本篇内容就是来讲述如何获取NXP官方提供Yocto，以及在Yocto环境编译目标文件这一流程。至于如何去修改Yocto内容、自定义相应规则，文中并未涉及。

1、环境安装

获取Yocto项目是在Linux环境下进行的，这里我使用的环境是Ubuntu18.04，其它版本的Ubuntu还未做过尝试。由于使用Yocto环境构建映像文件时会下载很多工具包和源代码库到本地，所需要很大的磁盘空间，NXP官方建议至少提供120GB的磁盘空间，这样足以满足带图像界面的根文件系统构建。

1.1 安装相应工具

Yocto Project构建要求为该构建安装一些软件包，这些软件包记录在Yocto Project下。 转到Yocto Project Quick Start，可以查看需要安装哪些计算机安装的软件包。

基本的Yocto Project主机软件包如下所列，Ubuntu环境可执行sudo apt-get install命令进行安装

sudo apt-get install gawk wget git-core diffstat unzip texinfo gcc-multilib \
build-essential chrpath socat libsdl1.2-dev

值得注意的是Yocto Project构建使用git获取远程仓库，你需要保证你的环境里安装了git，并且设置git里的一些信息

git config --global user.name "Your Name"
git config --global user.email "Your Email"
git config --list

同时，配置工具使用主机上的默认grep版本。 如果您的路径中存在其他版本的grep，则可能会导致构建失败。 一种解决方法是将特殊版本重命名为不包含“ grep”的名称。

1.2 设置repo工具

repo是谷歌用Python写的调用Git的脚本，可以更轻松地管理包含多个存储库的项，主要用来下载多个代码仓库内容

这里提供了repo工具的两种安装方法，一种是手动的clone代码仓库中git-repo代码到本地，然后进行手动修改安装，另一种是自动安装，这种方式是直接克隆repo，将它存放的目录添加到环境变量中，每次执行repo init时，它会在从远程下载git-repo，在你运行repo命令的目录下自动创建repo工具使用的环境。

1.2.1 repo init时自动安装

1）下载repo到用户家目录下的bin目录中，如果用户的家目录下没有bin目录，你需要执行mkdir进行创建（也可以存放到其他路径，但后面你需要将该路径添加到PATH环境变量中）

curl https://storage.googleapis.com/git-repo-downloads/repo > ~/bin/repo
chmod u+x ~/bin/repo #设置repo文件用户可执行权限

2）将~/bin/repo目录添加到PATH环境变量（添加环境变量的目的是可以在任何目录下执行repo），并设置repo init时到远程下载git-repo的URL地址

添加下面两行内容到~/.bashrc文件中

export PATH=~/bin:$PATH
export REPO_URL='https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/git-repo/'

为什么需要设置REPO_URL这个环境变量呢？是因为在使用repo init命令时会自动初始化repo工作目录时，首先它会去环境变量中查找是否设置了REPO_URL，REPO_URL表示用户指定的去clone git-repo的地址。如果没指定，repo会使用官方默认给出的获取git-repo的地址，但这个给出的地址需要能访问谷歌，国内ip不能访问，所以这里需要指定一个国内能获取git-repo的地址

grep "REPO_URL" repo
REPO_URL = os.environ.get('REPO_URL', None)
if not REPO_URL:
  REPO_URL = 'https://gerrit.googlesource.com/git-repo'----------------->这个地址国内访问不了
                   help='repo repository location ($REPO_URL)')
  url = opt.repo_url or REPO_URL
            "REPO_URL set correctly?" % url, file=sys.stderr)
  global REPO_URL
  REPO_URL = gitdir

后面执行repo init命令时，会自动的在执行该命令的目录创建repo工具运行所需的环境了，如下所示：

repo init
Downloading Repo source from https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/git/git-repo/
remote: Counting objects: 6151, done.
remote: Compressing objects: 100% (3118/3118), done.
remote: Total 6151 (delta 4000), reused 4914 (delta 2964)
Receiving objects: 100% (6151/6151), 2.34 MiB | 2.26 MiB/s, done. 
Resolving deltas: 100% (4000/4000), done.
fatal: manifest url (-u) is required.
ls -la
total 12
drwxr-xr-x  3 vmuser vmuser 4096 3月   2 09:16 .
drwxr-xr-x 28 vmuser vmuser 4096 3月   2 09:16 ..
drwxr-xr-x  3 vmuser vmuser 4096 3月   2 09:16 .repo

.repo就是该工具需要使用的目录，里面包含一些源码和工具集，出现了这个表示你的repo工具已经能正常运行

1.2.1 下载git-repo，手动设置运行环境

这种方式比较麻烦，其实做的就是前面方式1里通过软件自动化完成的内容，了解即可，不太建议使用

1）创建yocto目录，后面yocto工程和repo工具都下载到该目录

mkdir ~/yocto
cd ~/yoctogit clone https://gerrit-googlesource.lug.ustc.edu.cn/git-repo #克隆代码git-repo代码仓库到~/yocto目录

2）在创建的yocto目录下安装repo工具

mkdir .repo
mv git-repo .repo/repo #将"git-repo"移动到刚刚创建的".repo"文件中，并将名称改为"repo"
cp .repo/repo/repo . 
chmod u+x repo

2、Yocto项目安装

1）下载NXP官方的Yocto项目清单到~/yocto目录

./repo init -u https://source.codeaurora.org/external/imx/imx-manifest -b imx-linux-sumo -m imx-4.14.98-2.0.0_ga.xml

可以通过repo help来查看repo支持哪些命令，以及各个命令的含义；再通过repo help xxx，来详细查看xxx命令使用形式和支持的命令行选项

init 表示初始化repo资源，并将远程仓库内容拷贝到repo资源相应目录。-u表示要clone远程仓库的地址，-b表示该仓库下的哪个分支，-m表示使用该分支下那个.xml文件作为最终同步代码使用的清单文件，-m指定的清单文件名到会在manifest.xml中被包含

远程仓库的imx-linux-sumo分支的内容被下载的内容存放到~/yocto/.repo/manifests目录下，详细内容如下所示：

以上的所有后缀为.xml文件，都是清单文件，里面指定了到哪些仓库去下载Yocto项目的文件和工具，下载到本地的那个目录

imx-4.14.98-2.0.0_ga.xml文件内容如下：

-------------------------------------------------------------------------------------->①

  sync-j="2"/>------------------------------------------------------------------------->②

  "git://git.yoctoproject.org" name="yocto"/>------------------------------------->③
  "git://github.com/Freescale" name="community"/>
  "git://github.com/openembedded" name="oe"/>
  "git://github.com/OSSystems" name="OSSystems"/>
  "git://github.com/meta-qt5"  name="QT5"/>
  "https://source.codeaurora.org/external/imx" name="CAF"/>


  "yocto" revision="c9bd4984f8f471ca2c43052714f4413ba99cf171" name="poky" path="sources/poky"/>------------------------->④
  "yocto" revision="27ca94f8a4336790ba117b4298566f6820e7e74c" name="meta-freescale" path="sources/meta-freescale"/>

  "oe" revision="8760facba1bceb299b3613b8955621ddaa3d4c3f" name="meta-openembedded" path="sources/meta-openembedded"/>

  "community" revision="70535e13dd2aabbad53243518f4cc5064d284592" name="fsl-community-bsp-base" path="sources/base">
    "README" src="README"/>
    "setup-environment" src="setup-environment"/>
  

  "community" revision="82037216280a39957fb4272581637abec734ad50" name="meta-freescale-3rdparty" path="sources/meta-freescale-3rdparty"/>
  "community" revision="f7e2216e93aff14ac32728a13637a48df436b7f4" name="meta-freescale-distro" path="sources/meta-freescale-distro"/>

  "OSSystems" revision="75640e14e325479c076b6272b646be7a239c18aa" name="meta-browser" path="sources/meta-browser" />
  "QT5" revision="d4e7f73d04e8448d326b6f89908701e304e37d65" name="meta-qt5" path="sources/meta-qt5" />

  "CAF" revision="8eeb420fad668b733ab95b460895e1c337c66b25" name="meta-fsl-bsp-release" path="sources/meta-fsl-bsp-release" >
     "imx/tools/fsl-setup-release.sh" dest="fsl-setup-release.sh"/>
     "imx/README" dest="README-IMXBSP"/>

① manifest

这个是配置顶层元素，即根标志

② default

设定所有projects的默认属性值，如果在project元素里没有指定一个属性，则使用default元素的属性值

  • sync_j ： 在repo sync中默认并行的数目

③ remote

  • name：在每一个.git/config文件的remote项中用到这个name，即表示每个git的远程服务器的名字(这个名字很关键，如果多个remote属性的话，default属性中需要指定default remote)。git pull、get fetch的时候会用到这个remote name
  • fetch：所有git url真正路径的前缀，所有git 的project name加上这个前缀，就是git url的真正路径

④ project

指定需要克隆的单独git

  • name ：git 的名称，用于生成git url。URL格式是：${remote fetch}/${project name}.git 其中的 fetch就是上面提到的remote 中的fetch元素，name 就是此处的name
  • path ：clone到本地的git的工作目录，如果没有配置的话，跟name一样
  • remote ：定义remote name，如果没有定义的话就用default中定义的remote name
  • revision ：指定需要获取的git提交点，可以定义成固定的branch，或者是明确的commit 哈希值

2）同步清单中仓库的代码到本地

./repo sync

这里执行./repo sync同步代码，此时repo会解析.repo目录下的manifest.xml，使用manifest.xml文件中包含的清单文件，根据清单文件去到不同代码仓库下载yocto项目相关内容

./repo sync将清单中指定的内容clone到source文件夹下，source目录下所包含文件夹如下：

这些文件夹就是Yocto工程所包含的内容，里面涵盖了recipes和工具的集合。使用Yocto构建Linux系统就是使用Yocto提供的工具去解析这些文件夹中的recipes，按照其中内容去获取源码、编译源码、打包等等

3、Image构建

Image构建分为配置和构建两部分，在构建之前需要先进行配置操作

3.1 构建配置

i.MX提供了一个脚本fsl-setup-release.sh，可简化i.MX机器的设置。 要使用该脚本，需要指定要为其构建的特定机器的名称以及所需的图形后端。 该脚本为指定的机器和后端设置目录和配置文件。

fsl-setup-release.sh脚本的语法如下所示：

DISTRO= MACHINE= source fsl-setup-release.sh -b dir>

DISTRO=是发行版，用于配置构建的环境，并将其存储在meta-fsl bsp-release/ imx/meta-sdk/conf/distro中。下面是DISTRO可使用的配置

  • fsl-imx-x11 - X11
  • fsl-imx-wayland - Wayland weston
  • fsl-imx-xwayland - Wayland  and X11
  • fsl-imx-fb - Frame Buffer

MACHINE=是指向meta-freescale和meta-fsl-bsp-release中conf/machine中配置文件的机器名称。下面列出的是可以选择的i.MX机器配置文件

  • imx6qpsabreauto
  • imx6qpsabresd
  • imx6ulevk
  • imx6ulz14x14evk
  • imx6ull14x14evk
  • imx6ull9x9evk
  • imx6dlsabreauto
  • imx6dlsabresd
  • imx6qsabreauto
  • imx6qsabresd
  • imx6slevk
  • imx6solosabreauto
  • imx6solosabresd
  • imx6sxsabresd
  • imx6sxsabreauto
  • imx6sllevk
  • imx7dsabresd
  • imx7ulpevk
  • imx8qmmek
  • imx8qxpmek
  • imx8mqevk
  • imx8mmevk

-b 指定由fsl-setup-release.sh脚本创建的构建目录的名称。

如使用的SOC是imx6ull，可使用NXP官方的评估板imx6ull14x14evk的配置，按照以下形式执行fsl-setup-release.sh脚本

DISTRO=fsl-imx-x11 MACHINE=imx6ull14x14evk source fsl-setup-release.sh -b Build_x11

3.2 构建image

Yocto项目在不同层中都提供了可供使用的构建映像方法， poky层提供了一些映像，meta-freescale和meta-freescale-distro提供了其他一些，并且在meta-fslbsp-release层中也提供了构建映像的配方。 下表列出了各种关键映像，其内容以及提供图像配方的图层。

 i.MX Yocto工程映像

知道了有哪些可以构建的映像，现在就可以开始构建了。Yocto Project构建使用bitbake命令。 例如，bitbake 生成命名的组件。

使用以下命令，构建core-image-base映像，-k表示发生错误时不退出，继续构建部件

bitbake -k core-image-base

由于每个组件构建都具有多个任务，例如取代码，配置，编译，打包以及部署到目标rootfs。 bitbake映像构建将收集映像所需的所有组件，并按每个任务的依存关系进行构建， 第一个构建是工具链以及构建组件所需的工具。这一过程需要花费很长时间，时间的长短很大程度上取决于网速的快慢

bitbake也提供了各种有用的选项来开发单个组件，这需要使用bitbake参数运行，这里就不进行展开了。构建完成了，相关部署好的包会保存在配置时指定目录下的tmp/deploy/images/imx6ull14x14evk目录中，里面包含了编译好的uboot、内核镜像、设备树，根文件系统等等，可直接烧写到启动设备上。

构建好的相关内容如下图所示：

4、总结

介绍了i.MX官方提供的Yocto工程的构建流程，至于构建的细节并没有详细的进行展开。如果想深入的理解Yocto，达到能够使用Yocto为自己的硬件定制映像的境界，这仅仅是一个开始。还需要去阅读Yocto官方手册，弄懂配置脚本中做了哪些工作，Yocto项目中的recipes是如何编写的

参考：i.MX_Yocto_Project_User's_Guide.pdf

Yocto

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