[Linux]从零开始的STM32MP157 Buildroot根文件系统构建

一、前言

在前面的教程中，教了大家如何移植一个LInux的内核并且正确启动，我们发现Linux内核在启动后会出现一个错误，提示我们没有找到根文件系统。那么什么是根文件系统呢？之前我们使用Ubuntu编译了STM32MP157的TF-A,UBOOT,LINUX内核相信大家对Ubuntu已经不陌生了，我们可以看到Ubuntu的路径都是从“/”开始写的，然而这个“/”就被我们叫做根，“/”与它下面挂载的文件并称为根文件系统。可以看到，根文件系统构建了我们系统的整个文件管理系统，我们的所有操作都是建立在根文件系统之上的，所以Linux内核一般与根文件系统一起出现，那么本次教程就来教大家如何为STM32MP157移植一个根文件系统并且正确启动，如果你准备好了，就让我们开始吧！

二、谁适合本次教程

根文件系统已经处于Linux内核的上层了，本质上是一些较为上层的操作，移植起来也比较简单，甚至需要我们改动的地方都很少，所以难度是比较低的，至少比移植前面几个模块的难度要低。所以如果你能完成前面模块的移植，那么本次移植肯定是没问题的。如果你使用的是别的开发板，也可以参考本次教程，上层的操作都大同小异，但是也仅仅只是作为参考，中间肯定有不一样的地方。

三、资料的准备

本次我们依然会使用正点原子的官方资料，下载方式在搭建编译环境时就讲过了，如果还不知道如何下载，可以看下面的文章中的资料下载部分：

STM32MP157交叉编译环境搭建：[Linux]从零开始的STM32MP157交叉编译环境配置-CSDN博客

资料下载完成以后如图所示：

准备好资料以后，就可以进行下一步了。

四、根文件系统的选择

目前主流的根文件系统有两个，分别是Busybox和Buildroot。我们应该如何选择这两种根文件系统呢，下面会分别探讨一下这两种根文件系统的优缺点。首先时Busybox，这是一款比较老的根文件系统，里面整理了常用的工具，缺点也很明显，许多链接库或者系统文件需要我们自己进行复制，不利于新手，但Busybox可以让我们更好的理解根文件系统中每个文件夹的作用，毕竟每个文件夹都是自己来构建的嘛！然后是Buildroot，Buildroot中集成了我们常用的模块，它将Busybot甚至Uboot与Linux内核都集成到了其中。所以可以看出Buildroot的集成度是非常高的，这也为我们编译省去了非常多不必要的步骤，在本次教程中也会使用Buildroot来进行演示，当然在后面的教程中也会为大家讲解Busybox。

五、Buildroot的编译与挂载

与前面几个模块一样，Buildroot是需要我们自己编译并且挂载的。当然，编译的第一步我们还是先找源码，Buildroot的源码在它的官网可以直接下载到，但是有一些问题，如果现在去官网下载Buildroot的源码的话，下载下来的源码是2025年2月份的，如果使用正点原子提供的2019年的gcc编译器去编译这个源码的话，就可能出现一些路径找不到的问题，这里除非换编译器，不然编译肯定是会失败的，这里我已经替大家测试过了。所以我们这里就使用正点原子提供给我们的源码。Buildroot的源码被放在了正点原子资料目录下的“01、程序源码\07、Buildroot源码”目录下，如图所示：

这里我们在Ubuntu的用户目录下的“Linux”目录下新建一个名为“BUILDROOT”的文件夹，使用下面的命令即可：

mkdir BUILDROOT

新建完成以后如图所示：

然后我们将一开始找到的Buildroot的源码拷贝的这个目录中，这里不管是使用sftp还是直接复制都可以，将文件传输过去就行，完成以后如图所示：

我们使用下面的命令来解压这个压缩包：

tar -xvf buildroot-2020.02.6.tar.bz2

解压完成以后，得到以下文件夹：

进入这个文件夹中，可以看到以下文件：

这些就是Buildroot的源码文件，下面我们来配置Buildroot，Buildroot是支持图形化配置的，所以我们可以直接在Buildroot的源码目录下输入下面的命令来启动图形化配置：

make menuconfig

关于图形化配置，在之前的UBOOT图像化配置中已经讲得很详细了，这里就不多说了，如果你还不会图形化配置，或者不知到图像化配置的原理，可以看下面的文章：

UBOOT图形化配置及原理讲解：[Linux]从零开始的STM32MP157 U-Boot图形化配置及Kconfig文件讲解_kconfig图形化配置应用于应用层软件代码项目中-CSDN博客

下面我们继续回到正题。

图形化配置启动以后，如图所示：

下面我们开始配置，首先我们来配置“Target options”：

进入“Target options”后，可以看到以下配置项：

这里我们选择“Target Architecture (i386) ---> ”回车进入，进图后可以看到以下选项：

针对STM32MP157来说我们需要选择“( ) ARM (little endian) ”，如图所示：

将选框移动到该位置然后按下回车就可以选中这个选项了，选择以后，我们界面中就会出现下面这些选项：

这里我们需要对这些选项进行以下配置：

这里选项都是一一对应，大家直接跟着图上配即可，配置完成以后，如图所示：

这样我们“Target options”的配置就完成了。下面我们来配置“Toolchain”位置如图所示：

“Toolchain”主要用于配置交叉编译器，进入后，可以看到以下选项：

这里的配置我们只需要修改几项即可，大家跟着我操作，首先就是“Toolchain type”我们将其配置为“(External toolchain) ---> ”配置完成以后如图所示：

然后将“Toolchain”配置为“(Custom toolchain) ---> ”，表示使用用户自己的编译器，完成后如图：

随后的“Toolchain origin”要配置为“(Pre-installed toolchain) ---> ”：

随后我们要将“Toolchain path (NEW) ”配置为我们自己交叉编译器的路径，这里如果大家之前也是跟着我配的的话，那么路径就是：

/usr/local/arm/gcc-arm-9.2-2019.12-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf

我们直接填入即可：

完成以后如图所示：

此后我们还需要将“Toolchain prefix”修改为“$(ARCH)-none-linux-gnueabihf”，如图：

下方的“External toolchain gcc version ”我们选项“9.x”,“External toolchain kernel headers series”我们选择“4.20.x”，完成后如图所示：

然后下方的“External toolchain C library”我们选择“glibc/eglibc”：

最后我们需要将下方的“Toolchain has SSP support? (NEW)”、“Toolchain has RPC support? (NEW)”、“Toolchain has C++ support?”、“Enable MMU support (NEW) ”都选中，如图所示：

至此，我们的“Toolchain”就配置完成了。下面我们来配置“System configuration”，位置如图所示：

进入以后，可以看到以下选项：

同样的，这里只需要修改几个选项即可，首先是“System hostname”这是我们平台的名字，大家可以自行设置：

“System banner”表示系统的欢迎语，大家自行设置即可：

“Init system”我们这里选择“Busybox”:

“/dev management”我们选择“Dynamic using devtmpfs + mdev”：

这里我们选中“Enable root login with password”表示使能root用户的登录密码，在下方我们可以设置root用户的登录密码：

当然，这里的密码会在我们做Linux驱动开始时取消掉，不然我们每次进入系统都需要输入密码，非常不利于开发。这里作为测试，所以使能了密码。

至此，“System configuration”配置就完成了，下面我们来配置“Filesystem images”，在如图所示位置：

进入以后可以看到以下选项：

这里我们选中“ext2/3/4 root filesystem”，然后在下方新弹出的“ext2/3/4 variant”选项中选择“ext4”：

然后我们将下方的“exact size”改为1G：

至此“Filesystem images”配置就完成了。下面我们来配置“Target packages”，在如图所示位置：

进入以后，可以看到以下选项：

我们往下滑找到“System tools”选项并且进入，在如图所示位置：

进入以后，可以看到以下选项：

我们往下滑找到“kmod”并且选中：

因为buildroot在编译时会在一些国外的网站下载东西，因为网络问题可能会下载失败，所以这里我们需要将下载连接配置为国内镜像，这里我们进入“Build options”选项，在如图所示位置：

进入以后，可以看到以下选项：

我们进入“Mirrors and Download locations”选项，可以看到以下界面：

我们进行下面的修改：

Backup download site  :http://sources.buildroot.net
Kernel.org mirror     :https://mirror.bjtu.edu.cn/kernel/
GNU Software mirror   :http://mirrors.nju.edu.cn/gnu/
LuaRocks mirror       :https://luarocks.cn
CPAN mirror (Perl packages) :http://mirrors.nju.edu.cn/CPAN/

修改完成以后，如图所示：

至此，我们所有的配置都已经完成，我们将配置文件保存到“./configs/stm32mp1_atk_defconfig”目录中，作为默认配置，后面直接加载即可：

保存完成以后，我们使用下方的命令加载配置文件：

make stm32mp1_atk_defconfig

加载完成以后，可以看到，相关配置已经被写到了“.config”文件中：

我们使用下面的命令，这里的编译线程数大家根据自己的情况写即可：

make -j16

编译完成以后，如图所示：

这里我们进入Buildroot项目文件夹的“output/image”文件夹中，可以看到以下文件：

在“rootfs.tar”内就是我们编译的根文件系统了，下面来教大家如何挂载根文件系统。

这里我们要使用nfs来挂载根文件系统，所以这里大家需要确保自己的网络和nfs配置都没有问题，如果你还不会配置Uboot的网络和nfs可以看下面的文章：

UBOOT网络配置：[Linux]从零开始的STM32MP157 U-Boot网络命令讲解及相关配置_stm32mp157 联网-CSDN博客

这里我们在开发板一侧是可以ping到ubuntu的：

现在我们首先在nfs目录中新建一个名为“rootfs”的文件夹用来存放我们的根文件系统：

这里我们将刚才编译出来的“rootfs.tar”复制到新建的“rootfs”中：

然后使用下方的命令解压这个压缩包：

tar -xvf rootfs.tar

解压后我们可以看到以下文件夹，这些文件夹都是Linux的根文件，想必大家已经非常熟悉了：

最后我们使用下面的命令将原本的压缩包删掉：

rm -rf ./rootfs.tar

这里我们还需要修改以下nfs的配置文件，使用下面的命令打开配置文件：

sudo nano /etc/default/nfs-kernel-server

打开后可以看到以下内容：

我们在最后一行加上下面的内容：

RPCNFSDOPTS="--nfs-version 2,3,4 --debug --syslog"

修改完以后如图所示：

最后我们保存退出即可。

修改完配置文件以后，我们使用下面的命令重新启动软件：

sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server restart

这里显示ok以后，nfs的配置就修改完成了：

现在在开发板端，我们需要修改一下bootargs环境变量，使用下面的命令：

setenv bootargs console=ttySTM0,115200 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.1.100:/home/chulingxiao/linux/nfs/rootfs,proto=tcp rw ip=192.168.1.106:192.168.1.100:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off

这里大家注意，这是一行命令，不要换行。大家使用时，需要修改几个地方，下面一一来讲，首先是“nfsroot=192.168.1.100:/home/chulingxiao/linux/nfs/rootfs”这里大家需要把这里的IP地址修改为自己Ubuntu的地址。后面的路径大家写自己的rootfs文件夹的路径。然后是“ip=192.168.1.106:192.168.1.100:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off”这里有三个地址，按照从前到后的顺序是“开发板的IP地址”，“Ubuntu的IP地址”，“网关的IP地址”，大家根据自己的情况配置即可。

输入命令后，使用“saveenv”将环境变量保存到EMMC中：