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Rockchip RK3399 - 移植ubuntu 20.04.4根文件系统

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开发板 ：NanoPC-T4开发板
eMMC ：16GB
LPDDR3 ：4GB
显示屏 ：15.6英寸HDMI接口显示屏
u-boot ：uboot 2023.04
linux ：6.3
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在上一篇文章中，我们介绍了通过busybox构建根文件系统，但是我们在使用的过程中有个致命的问题，就是缺少各种命令以及各种开发环境，比如python，jdk、mysql啊。比如我们需要使用python开发环境，那么我们就得自己去下载python源码编译，然后移植到开发板中。那我们就开始想，我们是不是像centos、ubuntu这些文件系统一样，直接通过apt、yum命令搞定这些安装呢？

幸运的是，我们搜索网上资料发现，ubuntu针对不同的CPU架构提供相应的ubuntu base根文件系统，目前提供的架构有amd64、arm64、armhf、i386、s390x、ppc64。因此我们可以直接构建基于ubuntu base的根文件系统。

一、ubuntu base

ubuntu base是用于为特定需求创建自定义映像的最小rootfs，是ubuntu可以运行的最小环境。

1.1 下载源码

下载ubuntu-base的方式有很多，我们可以从官方的地址：《ttp://cdimage.ubuntu.com/ubuntu-base/releases》。

也可以其它镜像地址下载，如清华源：《https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-cdimage/ubuntu-base/releases/》。

根据需要，下载自己对应的发行版本，这里我们就已20.04为例；

进入到对应的版本目录后，根据我们的CPU类型，选择对应的文件下载，这里，我们使用的是RK3399，64位的CPU，我们选择arm64的版本；

在宿主机ubuntu命令行运行如下命令，开始下载文件：

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399# wget https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-cdimage/ubuntu-base/releases/20.04/release/ubuntu-base-20.04.4-base-arm64.tar.gz
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399# ll ubuntu-base-20.04.4-base-arm64.tar.gz
-rw-r--r-- 1 root root 26228459 Feb 22  2022 ubuntu-base-20.04.4-base-arm64.tar.gz

下载完成后，在宿主机上选择建立一个rootfs/ubuntu目录，将下载的文件ubuntu-base-20.04.4-base-arm64.tar.gz解压到该目录下；

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399# mkdir -p rootfs/ubuntu
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399# sudo tar -xpvf ubuntu-base-20.04.4-base-arm64.tar.gz -C rootfs/ubuntu/
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399# cd rootfs/ubuntu/
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs/ubuntu# ls
bin  boot  dev  etc  home  lib  media  mnt  opt  proc  root  run  sbin  srv  sys  tmp  usr  var

需要注意的是：解压后的文件，需要保留ubuntu-base中的文件权限及所有者，解压时需要root权限或者sudo操作，且使用-p参数保留权限；

1.2 配置

1.2.1 安装qemu

qemu-user-static是一个仿真器，可以选取arm64配置文件仿真开发板运行环境，然后挂载下载的ubuntu-base文件，从而构建ubuntu文件系统。

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs/ubuntu# sudo apt-get install qemu-user-static

由于下载的ubuntu-base是aarch64架构的，因此需要拷贝qemu-aarch64-static到ubuntu/usr/bin/下；

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs/ubuntu# sudo cp /usr/bin/qemu-aarch64-static ./usr/bin/
1.2.2 设置软件源

什么是源？其实吧它就像苹果和案桌的软件应用商店一样，为Linux用户提供软件下载及更新服务的。Linux家族有三个软件源系统：

  • yum源，使用这种软件管理器的主要是：redhat，centos；
  • apt源，使用这种软件管理器的主要是：ubuntu；
  • pacman源，使用这种软件管理器的主要是：archlinux还有新近崛起的manjaro；

ubuntu是外国人开发的系统，默认使用的也是国外的源，但是从国内FQ下载国外的软件（插件）源太慢。其实国内也有很多的镜像源，比如说阿里源，网易源，清华源，中科大源（推荐，不限速），兰州大源等。

需要注意的是，这里要用ARM源，不能复制我们本机的源。

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs/ubuntu# sudo vim ./etc/apt/sources.list

这里我们选择华为国内下载源，这里需要把原内容删除，全部替换为：

deb http://mirrors.huaweicloud.com/ubuntu-ports/ focal main multiverse restricted universe
deb http://mirrors.huaweicloud.com/ubuntu-ports/ focal-backports main multiverse restricted universe
deb http://mirrors.huaweicloud.com/ubuntu-ports/ focal-proposed main multiverse restricted universe
deb http://mirrors.huaweicloud.com/ubuntu-ports/ focal-security main multiverse restricted universe
deb http://mirrors.huaweicloud.com/ubuntu-ports/ focal-updates main multiverse restricted universe
deb-src http://mirrors.huaweicloud.com/ubuntu-ports/ focal main multiverse restricted universe
deb-src http://mirrors.huaweicloud.com/ubuntu-ports/ focal-backports main multiverse restricted universe
deb-src http://mirrors.huaweicloud.com/ubuntu-ports/ focal-proposed main multiverse restricted universe
deb-src http://mirrors.huaweicloud.com/ubuntu-ports/ focal-security main multiverse restricted universe
deb-src http://mirrors.huaweicloud.com/ubuntu-ports/ focal-updates main multiverse restricted universe

如要用于其他版本，把focal换成其他版本代号即可: 22.04：jammy；20.04：focal；18.04：bionic；16.04：xenial；14.04：trusty。

需要下载失败，尝试更换下载源。

其他源，比如清华源：

deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ focal main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ focal main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ focal-updates main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ focal-updates main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ focal-backports main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ focal-backports main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ focal-security main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ focal-security main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ focal-proposed main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ focal-proposed main restricted universe multiverse

163源：

deb http://mirrors.163.com/ubuntu-ports/ focal main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.163.com/ubuntu-ports/ focal-security main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.163.com/ubuntu-ports/ focal-updates main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.163.com/ubuntu-ports/ focal-proposed main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.163.com/ubuntu-ports/ focal-backports main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu-ports/ focal main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu-ports/ focal-security main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu-ports/ focal-updates main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu-ports/ focal-proposed main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu-ports/ focal-backports main restricted universe multiverse
1.2.3 配置DNS

为了可以联网更新软件，我们拷贝本机的dns配置文件到根文件系统；

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs/ubuntu# sudo cp /etc/resolv.conf ./etc/resolv.conf

然后在/etc/resolv.conf文件中添加dns：

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs/ubuntu# sudo vim ./etc/resolv.conf

添加内容如下：

nameserver 8.8.8.8
nameserver 114.114.114.114

修改/etc/systemd/resolved.conf：

[Resolve]
DNS=8.8.8.8 114.114.114.114

1.3 挂载/卸载ubuntu-base文件系统

在rootfs目录下创建挂载脚本mnt_ubuntu.sh：

#!/bin/bash
mnt() {
    echo "MOUNTING"
    sudo mount -t proc /proc ${2}proc
    sudo mount -t sysfs /sys ${2}sys
    sudo mount -o bind /dev ${2}dev
    sudo mount -o bind /dev/pts ${2}dev/pts
    sudo chroot ${2}
}
umnt() {
    echo "UNMOUNTING"
    sudo umount ${2}proc
    sudo umount ${2}sys
    sudo umount ${2}dev/pts
    sudo umount ${2}dev
}
 
if [ "$1" == "-m" ] && [ -n "$2" ] ;
then
    mnt $1 $2
elif [ "$1" == "-u" ] && [ -n "$2" ];
then
    umnt $1 $2
else
    echo ""
    echo "Either 1'st, 2'nd or both parameters were missing"
    echo ""
    echo "1'st parameter can be one of these: -m(mount) OR -u(umount)"
    echo "2'nd parameter is the full path of rootfs directory(with trailing '/')"
    echo ""
    echo "For example: ch-mount -m /media/sdcard/"
    echo ""
    echo 1st parameter : ${1}
    echo 2nd parameter : ${2}
fi

增加脚本执行权限：

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs# sudo chmod +x mnt_ubuntu.sh
1.3.1 挂载文件系统

执行如下命令将会挂载ubuntu-base文件系统；

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs# ./mnt_ubuntu.sh -m ubuntu/

执行该命令实际上就是执行：

sudo mount -t proc /proc ubuntu/proc
sudo mount -t sysfs /sys ubuntu/sys
sudo mount -o bind /dev ubuntu/dev
sudo mount -o bind /dev/pts ubuntu/dev/pts
sudo chroot ubuntu/

(1) proc文件系统是指一类虚拟文件系统，它不是从磁盘上的分区中读取数据，而是通过内核在内存中动态生成的。

proc文件系统通常用于提供有关系统内核和进程信息的接口，例如系统内存使用情况、硬件设备信息等。在Linux系统中挂载proc文件系统的命令格式如下：

mount -t proc [选项] /proc [挂载点]

其中，-t proc参数表示将要挂载的文件系统类型是proc文件系统；/proc表示要挂载的proc文件系统的挂载点；ubuntu/proc表示挂载点在当前目录下的一个名为ubuntu的子目录中的proc子目录。通过这个命令，可以将proc文件系统挂载到指定的挂载点，以便访问其中包含的有关系统内核和进程信息的接口。

(2)mount -y sysfs命令和mount -t proc同理;

(3) mount -o bind命令将前一个目录挂载到后一个目录上，所有对后一个目录的访问其实都是对前一个目录的访问；

(4) chroot ubuntu/命令把根目录换成指定的目的目录，此时根目录就变成了ubuntu-base所在目录的；用ll可以看到文件系统也有变化，此终端里的根文件系统已经切换到ubuntu目录里的根文件系统，就像进入了一个新系统，所以这也叫作是模拟运行根文件系统；

我们可以在在命令行安装软件，更改系统配置；

root@ubuntu:/# ll
total 56
drwxr-xr-x  17 root root 4096 May 29 15:18 ./
drwxr-xr-x  17 root root 4096 May 29 15:18 ../
lrwxrwxrwx   1 root root    7 Feb 21  2022 bin -> usr/bin/
drwxr-xr-x   2 root root 4096 Apr 15  2020 boot/
drwxr-xr-x  18 root root 4300 May 30 10:54 dev/
drwxr-xr-x  30 root root 4096 May 29 15:30 etc/
drwxr-xr-x   2 root root 4096 Apr 15  2020 home/
lrwxrwxrwx   1 root root    7 Feb 21  2022 lib -> usr/lib/
drwxr-xr-x   2 root root 4096 Feb 21  2022 media/
drwxr-xr-x   2 root root 4096 Feb 21  2022 mnt/
drwxr-xr-x   2 root root 4096 Feb 21  2022 opt/
dr-xr-xr-x 366 root root    0 May 30 11:19 proc/
drwx------   2 root root 4096 May 29 15:38 root/
drwxr-xr-x   4 root root 4096 Feb 21  2022 run/
lrwxrwxrwx   1 root root    8 Feb 21  2022 sbin -> usr/sbin/
drwxr-xr-x   2 root root 4096 Feb 21  2022 srv/
dr-xr-xr-x  13 root root    0 May 30 10:54 sys/
drwxrwxrwt   2 root root 4096 Feb 21  2022 tmp/
drwxr-xr-x  10 root root 4096 Feb 21  2022 usr/
drwxr-xr-x  11 root root 4096 Feb 21  2022 var/

文件系统配置完成，输入exit ，然后运行脚本卸载文件系统；

1.3.2 卸载文件系统

执行如下命令卸载文件系统：

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs# ./mnt_ubuntu.sh -u ubuntu/

实际上就是把之前挂载的全部卸载掉。

1.4 安装软件以及桌面环境等

以下安装需要在挂载ubuntu-base文件系统之后进行。

1.4.1 安装必要软件

默认下，ubuntu-base基本没安装什么工具，如果要正常使用，我们可以根据需要安装，以下基本的几个建议都进行安装；

root@ubuntu:/# apt-get update                #更新一下软件包的数据库
root@ubuntu:/# apt-get install net-tools
root@ubuntu:/# apt-get install ethtool
root@ubuntu:/# apt-get install ifupdown
root@ubuntu:/# apt-get install psmisc
root@ubuntu:/# apt-get install nfs-common
root@ubuntu:/# apt-get install htop
root@ubuntu:/# apt-get install vim
root@ubuntu:/# apt-get install rsyslog
root@ubuntu:/# apt-get install iputils-ping
root@ubuntu:/# apt-get install language-pack-en-base
root@ubuntu:/# apt-get install sudo
root@ubuntu:/# apt-get install network-manager systemd
root@ubuntu:/# apt install iputils-ping
root@ubuntu:/# apt install openssh-sftp-server

如果出现如下问题：

root@ubuntu:/# apt-get install net-tools
E: dpkg was interrupted, you must manually run 'sudo dpkg --configure -a' to correct the problem.
root@ubuntu:/# sudo dpkg --configure -a
1.4.2 安装桌面环境

ubuntu官方考虑到使用者的不同需求，提供各种不同的发行板。虽然发布了几种版本的ubuntu系统，但是他们的核心系统是一模一样的，可以这么说不同发行版的ubuntu的区别在于：桌面环境的不同和预设安装的软件的不同；

(1) ubuntu：ubuntu是主要的发行版，它使用GNOME这个桌面环境，相依的虚拟套件是ubuntu-desktop；

(2) kubuntu：采用以功能强大闻名的KDE当成桌面环境，功能众多以及华丽桌面配置为其卖点，相依的虚拟套件是kubuntu-desktop；

(3) xubuntu：采用了比较轻量级的桌面环境Xfce，所以这个版本的诉求是针对比较老旧的电脑。Xfce的设计理念是减少使用的系统资源，并且成为一套完整可用的桌面环境。功能来说，虽没有像ubuntu与kubuntu功能众多，但也具备基本文书、上网与影音等功能。相依的虚拟套件是xubuntu-desktop；

(4) lubuntu：采用了比Xfce更轻量的桌面环境Lxde，是自从10.04之后才新增的版本。这个版本的诉求是针对小笔电、效能较差的电脑或追求快速的使用者。虽然精简，但仍然符合大多数使用者对于桌面的要求。同样具备文书处理、上网和影音，更特别的是，它已经内建了几乎所有播放需要使用到的解码器，可直接播放mp3及rmvb等格式的档案，相依的虛擬套件是lubuntu-desktop；

(5) edubuntu：是ubuntu的教育分支版。它主要的诉求是教育使用，所以里面有很多精心挑选的教育相关套件，和一些小游戏等。而为了可以让教师们快速安装到电脑教室或安装到老旧的电脑里，它还使用了LTSP技术，可以让老师们在短短的一个小时内建立整个电脑教师环境。使用GNOME桌面环境相依的虚拟套件是edubuntu-desktop；使用KDE桌面环境相依的虚拟套件是edubuntu-desktop-kde；

LTSP (Linux Terminal Server Project)的发展目的是提供多个工作站只负责显示，实际软体和计算在伺服器上面，也叫做thin-clients机制。它的好处是工作站可以使用很老旧的电脑，因为工作站只用来当XTerminal,所以一切资源都放在伺服器上。这个方式可以让维修成本和管理成本减少很多，所以特别适合公司和学校使用；

这里我们选择一个虚拟套件安装，这里我最初的虚拟套件是ubuntu-desktop；

root@ubuntu:/# apt-get install ubuntu-desktop

需要注意：安装之后桌面环境在开发板运行起来后，CPU占用率相对较高，这下图是我当时使用火狐浏览器打开视频的CPU占用情况，在RK3399上性能不咋样，因此如果不是必要尽量不要安装桌面环境环境，可以考虑采用安装x11vnc远程桌面的解决方案。

后面我又尝试安装了xubuntu，安装过程中有几点需要注意：

  • 语言布局我选的Chinese - Hanyu Pinyin (altgr)；
  • 显示管理器（它们提供图形登录并处理用户身份验证）我选择的是lightdm；可以通过cat /etc/X11/default-display-manager命令查看安装的哪一个；

后面介绍的流程都是针对ubuntu的，当然对xubuntu、lubuntu等基本都是适用的（如果有差异，请自行更正）。

1.4.3 安装ubuntu-restricted-extras

ubuntu-restricted-extras是一个包含各种基本软件，如Flash插件、unrar、gstreamer、mp4、ubuntu中的chromium浏览器的编解码器等的软件包。

由于这些软件不是开源软件，并且其中一些涉及软件专利，因此ubuntu默认情况下不会安装它们。你必须使用multiverse仓库，它是ubuntu专门为用户提供非开源软件而创建的仓库。

由于ubuntu-restrcited-extras软件包在multiverse仓库中，因此你应验证系统上已启用multiverse仓库：

root@ubuntu:/# sudo add-apt-repository multiverse

然后你可以使用以下命令安装：

root@ubuntu:/# sudo apt install ubuntu-restricted-extras

安装完成后，由于新安装的媒体编解码器，你应该可以播放MP3和其他媒体格式了。

在kubuntu、lubuntu和xubuntu都有此软件包，并有各自不同的名称。它们本应使用相同的名字，但不幸的是并不是。

在kubuntu上，使用以下命令：

sudo apt install kubuntu-restricted-extras

在lubuntu上，使用：

sudo apt install lubuntu-restricted-extras

在xubuntu上，你应该使用：

sudo apt install xubuntu-restricted-extras

在kubuntu、lubuntu下安装我没有测试，但是在xubuntu下安装发现找不到安装包，可以考虑安装ubuntu-restricted-extras试试。

注意：如果有看视频的诉求，这个一定要安装，不然是无法观看视频的，浏览器也是无法打开视频。

1.5 系统设置

以下配置需要在挂载ubuntu-base文件系统之后进行。

1.5.1 修改root用户密码

为了方便， 这里我直接将密码设置为123456；

root@ubuntu:/# passwd root
New password:
Retype new password:
passwd: password updated successfully

修改sshd配置文件的PermitRootLogin属性：

root@ubuntu:/# vim /etc/ssh/sshd_config

在最后面加上，PermitRootLogin yes：

PermitRootLogin yes #是否允许root登录，默认是允许的，但建议设置为no
LoginGraceTime 600m #设置指定时间内没有成功登录，将会断开连接，若无单位则默认时间为秒
1.5.2 新增用户

新增用户，这个根据具体的情况，嵌入式的环境下，我们可以不用新增，直接使用root的用户就行了，如果要新增，执行如下的步骤：

root@ubuntu:/# adduser zhengyang
perl: warning: Setting locale failed.
perl: warning: Please check that your locale settings:
        LANGUAGE = (unset),
        LC_ALL = (unset),
        LC_TIME = "en_DK.UTF-8",
        LANG = "zh_CN.UTF-8"
    are supported and installed on your system.
perl: warning: Falling back to the standard locale ("C").
Adding user `zhengyang' ...
Adding new group `zhengyang' (1000) ...
Adding new user `zhengyang' (1000) with group `zhengyang' ...
Creating home directory `/home/zhengyang' ...
Copying files from `/etc/skel' ...
New password:
Retype new password:
passwd: password updated successfully
Changing the user information for zhengyang
Enter the new value, or press ENTER for the default
        Full Name []:
        Room Number []:
        Work Phone []:
        Home Phone []:
        Other []:
Is the information correct? [Y/n] y

我了方便，这里新增的zhengyang用户密码也是123456；这里需要输入用户的一些信息，也可以直接回车保留默认值即可。

默认情况下新用户是不能使用sudo命令的，我们需要修改/etc/sudoers文件。

/etc/sudoers文件默认是只读的，因此需要先修改此文件的写权限，使用如下命令：

root@ubuntu:/# chmod u+w /etc/sudoers

然后使用vim打开/etc/sudoers，找到root ALL=(ALL:ALL) ALL这一行，在这一行下面添加：

zhengyang    ALL=(ALL:ALL) ALL

修改完成以后保存退出，重新恢复/etc/sudoers的只读属性，使用如下命令：

root@ubuntu:/# chmod u-w /etc/sudoers
1.5.3 设置主机名称和IP
root@ubuntu:/# echo "rk3399" > /etc/hostname
root@ubuntu:/# echo "127.0.0.1 localhost" >> /etc/hosts
root@ubuntu:/# echo "127.0.0.1 rk3399" >> /etc/hosts

/etc/hostname中存放的是主机名，/etc/hosts存放的是域名与ip的对应关系，域名与主机名没有任何关系，你可以为任何一个IP指定任意一个名字。

1.5.4 配置DHCP

我们配置一下网络DHCP，这样系统启动以后就会自动设置好网络。RK3399默认有1个有线网卡、此外板载2.4G & 5G双频WiFi模组。

网卡eth0：

root@ubuntu:/# echo auto eth0 > /etc/network/interfaces.d/eth0
root@ubuntu:/# echo iface eth0 inet dhcp >> /etc/network/interfaces.d/eth0

其中，eth0是接口的名称，inet是IPV4协议的设置方式，dhcp表示使用DHCP服务器分配IP地址，如果需要使用静态IP地址，其值应改为static，例如/etc/network/interfaces.d/eth0：

auto eth0
iface eth0 inet static
address 192.168.0.105     ＃设置IP地址为192.168.0.105
netmask 255.255.255.0     ＃设置掩码为255.255.255.0
gateway 192.168.0.1       ＃设置默认网关为192.168.0.1

无线网卡wlan：

root@ubuntu:/# echo auto wlan0 > /etc/network/interfaces.d/wlan0
root@ubuntu:/# echo allow-hotplug wlan0 >> /etc/network/interfaces.d/wlan0
root@ubuntu:/# echo iface wlan0 inet dhcp >> /etc/network/interfaces.d/wlan0

在实际测试中网口必须接入网线系统才能正常启动，就是在不联网的情况下，每次开机都要等待很久，卡在网络连接上5分钟，这里我们可以修改下面这个文件：

root@ubuntu:/# vim /lib/systemd/system/networking.service

将里面的TimeoutStartSec=5min修改为：

TimeoutStartSec=1sec
1.5.5 修改系统重启默认等待时间

重启开发板的时候，如果有进程没有结束，系统就会等待，默认等待时间很长，导致重启速度慢。

我们可以修改默认等待时间：

root@ubuntu:/# vim /etc/systemd/system.conf

找到这几行：

#DefaultTimeoutStartSec=90s
#DefaultTimeoutStopSec=90s
#DefaultTRestartSec=100ms

解除注释并将DefaultTimeoutStopSec=90s修改为：

DefaultTimeoutStopSec=1s
1.5.6 设置开机免密登录到图形界面

(1) 我们使用以下命令修改50-ubuntu.conf文件：

root@ubuntu:/# vim /usr/share/lightdm/lightdm.conf.d/50-ubuntu.conf

在文件末尾加入以下内容：

greeter-show-manual-login=true
 
all-guest=false

修改完成后保存退出。

(2) 输入以下命令修改gdm-autologin文件内容：

root@ubuntu:/# vim /etc/pam.d/gdm-autologin

注释掉下面这一行，并保存退出。

#auth    required        pam_succeed_if.so user != root quiet_success

(3) 输入以下命令修改gdm-password文件内容：

root@ubuntu:/# vim /etc/pam.d/gdm-password

注释掉下面这一行，并保存退出。

auth    required        pam_succeed_if.so user != root quiet_success

(4) 输入以下命令修改/root/.profile文件：

root@ubuntu:/# vim /root/.profile

将文件最后一行改为以下内容，修改完成如所示：

tty -s && mesg n || true

(5) 输入以下命令修改custom.conf文件：

root@ubuntu:/# vim /etc/gdm3/custom.conf

在文件末尾添加以下内容：

[daemon]
AutomaticLoginEnable=true
AutomaticLogin=root
TimedLoginEnable=true
TimedLogin=root
TimedLoginDelay=10

至此，我们构建的文件系统，就可以开启root用户免密登录可视界面了！

1 .6 安装linux-headers

如果想在开发板上进行编译安装源代码，必须安装linux-headers，具体参考：《Rockchip RK3399 - 移植uboot 2017.09 & linux 4.19（友善之家脚本方式）》。

1.6.1 编译linux-headers

编译内核头文件：

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/linux-6.3# make -j$(nproc) bindeb-pkg

make bindeb-pkg是一个用于构建debian包的命令，它通常用于编译linux内核并生成对应的debian软件包。

当执行make bindeb-pkg 命令时，它会读取当前目录下的linux内核源代码，并根据配置文件进行内核编译。

编译过程将包括编译内核、生成模块、创建initramfs等步骤。最后，它将生成一组二进制文件和相关的debian控制文件，用于创建 debian包。

linux 6.3执行完成会在内核源码debian目录生成以下文件；

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/linux-6.3# ll debian/
-rw-r--r--  1 root root    6 1月  30 23:06 arch
-rw-r--r--  1 root root  137 1月  30 23:06 changelog
-rw-r--r--  1 root root 1239 1月  30 23:06 control
-rw-r--r--  1 root root  691 1月  30 23:06 copyright
-rw-r--r--  1 root root  269 1月  30 23:12 files
drwxr-xr-x  5 root root 4096 1月  30 23:11 linux-headers/
drwxr-xr-x  7 root root 4096 1月  30 23:11 linux-image/
drwxr-xr-x  4 root root 4096 1月  30 23:11 linux-image-dbg/
drwxr-xr-x  4 root root 4096 1月  30 23:11 linux-libc-dev/
-rwxr-xr-x  1 root root  486 1月  30 23:06 rules*

同时会在内核上一级目录下生成如下deb包：

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399# ll | grep linux
-rw-r--r--  1 root root  8407716 1月  30 23:11 linux-headers-6.3.0_6.3.0-17_arm64.deb
-rw-r--r--  1 root root 25455204 1月  30 23:11 linux-image-6.3.0_6.3.0-17_arm64.deb
-rw-r--r--  1 root root 69655120 1月  30 23:12 linux-image-6.3.0-dbg_6.3.0-17_arm64.deb
-rw-r--r--  1 root root  1260012 1月  30 23:11 linux-libc-dev_6.3.0-17_arm64.deb
-rw-r--r--  1 root root     7391 1月  30 23:12 linux-upstream_6.3.0-17_arm64.buildinfo
-rw-r--r--  1 root root     2161 1月  30 23:12 linux-upstream_6.3.0-17_arm64.changes

其中：

  • linux-image-<version>.deb：内核镜像文件，用于安装和引导新的内核；
  • linux-headers-<version>.deb：内核头文件，用于开发其他软件或编译内核模块；
  • linux-libc-dev_<version>.deb：用于构建用户空间软件的头文件和静态库；

这些生成的debian包可以在 debian或基于debian的系统上安装和使用。

1.6.2 安装linux-headers

在ubuntu宿主机将我们编译的头文件拷贝到根文件系统/opt目录下；

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs/ubuntu# cp /work/sambashare/rk3399/linux-headers-6.3.0_6.3.0-17_arm64.deb ./opt

首先需要挂载ubuntu-base文件系统；

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs# ./mnt_ubuntu.sh -m ubuntu/

安装linux-headers；

root@ubuntu:/# cd /opt
root@ubuntu:/opt# dpkg -i /opt/linux-headers-*.deb
Selecting previously unselected package linux-headers-6.3.0.
(Reading database ... 114184 files and directories currently installed.)
Preparing to unpack .../linux-headers-6.3.0_6.3.0-17_arm64.deb ...
Unpacking linux-headers-6.3.0 (6.3.0-17) ...
Setting up linux-headers-6.3.0 (6.3.0-17) ...

安装完成后，我们可以看一下/usr/src目录下是否创建了linux-headers-$(uname-r)文件；

root@ubuntu:/# ll /usr/src/
drwxr-xr-x 5 root root 4096 Nov 13 00:35 linux-headers-6.3.0
root@ubuntu:/# ll /usr/src/linux-headers-6.3.0/
-rw-r--r--  1 root root  264166 Sep 23 20:58 .config
-rw-r--r--  1 root root   71751 Jun 12  2023 Makefile
-rw-r--r--  1 root root 1064676 Sep 23 20:58 Module.symvers
drwxr-xr-x  3 root root    4096 Nov 13 00:35 arch/
drwxr-xr-x 33 root root    4096 Nov 13 00:35 include/
drwxr-xr-x 17 root root   12288 Nov 13 00:35 scripts/

文件系统配置完成，输入exit ，然后执行如下命令卸载文件系统：

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs# ./mnt_ubuntu.sh -u ubuntu/

1.7 安装驱动模块

安装驱动模块，具体参考：《Rockchip RK3399 - 移植uboot 2017.09 & linux 4.19（友善之家脚本方式）》。

1.7.1 编译驱动模块

首先编译内核模块，如果已经编译过忽略即可：

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/linux-6.3# export KMODULES_OUTDIR=`pwd`/out/output_rk3399_kmodules
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/linux-6.3# rm -rf ${KMODULES_OUTDIR}
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/linux-6.3# mkdir -p ${KMODULES_OUTDIR}
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/linux-6.3# make modules -j$(nproc)
1.7.2 安装驱动模块

然后执行如下脚本install_modules.sh：

#!/bin/bash
CROSS_COMPILE=arm-linux-
ARCH=arm64
# 用于构建并输出内核版本号
KERNEL_VER=`make CROSS_COMPILE=${CROSS_COMPILE} ARCH=${ARCH} kernelrelease`
KMODULES_OUTDIR=`pwd`/out/output_rk3399_kmodules/${KERNEL_VER}
rm -rf ${KMODULES_OUTDIR}
make CROSS_COMPILE=${CROSS_COMPILE} ARCH=${ARCH} INSTALL_MOD_PATH=${KMODULES_OUTDIR} modules_install
if [ $? -ne 0 ]; then
    echo "failed to build kernel modules."
         exit 1
fi
# 如果模块依赖文件modules.dep不存在，则生成内核模块的依赖关系
[ ! -f "${KMODULES_OUTDIR}/lib/modules/${KERNEL_VER}/modules.dep" ] && depmod -b ${KMODULES_OUTDIR} -E Module.symvers -F System.map -w ${KERNEL_VER}
# 去除驱动中的符号信息
(cd ${KMODULES_OUTDIR} && find . -name \*.ko | xargs ${CROSS_COMPILE}strip --strip-unneeded)

# 更新内核模块依赖
(cd ${KMODULES_OUTDIR}/lib/modules/${KERNEL_VER}/ && {
	rm -rf ./build ./source
	echo "depmod ${KMODULES_OUTDIR} ${KERNEL_VER} ..."
	depmod -a -b ${KMODULES_OUTDIR} ${KERNEL_VER}
})

在ubuntu宿主机将我们编译的驱动模块拷贝到根文件系统/lib/modules目录下；

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/linux-6.3# ll ${KMODULES_OUTDIR}
drwxr-xr-x 3 root root 4096 2月   3 11:57 lib/
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/linux-6.3# ll ${KMODULES_OUTDIR}/lib
drwxr-xr-x 3 root root 4096 2月   3 11:57 modules/
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/linux-6.3# ll ${KMODULES_OUTDIR}/lib/modules
drwxr-xr-x 3 root root 4096 2月   3 12:02 6.3.0/
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/linux-6.3# ll ${KMODULES_OUTDIR}/lib/modules/6.3.0
drwxr-xr-x 9 root root   4096 2月   3 12:02 kernel/
-rw-r--r-- 1 root root 383978 2月   3 12:02 modules.alias
-rw-r--r-- 1 root root 376985 2月   3 12:02 modules.alias.bin
-rw-r--r-- 1 root root  45077 2月   3 12:01 modules.builtin
-rw-r--r-- 1 root root  83833 2月   3 12:02 modules.builtin.alias.bin
-rw-r--r-- 1 root root  48994 2月   3 12:02 modules.builtin.bin
-rw-r--r-- 1 root root 252258 2月   3 12:01 modules.builtin.modinfo
-rw-r--r-- 1 root root  73761 2月   3 12:02 modules.dep
-rw-r--r-- 1 root root 118208 2月   3 12:02 modules.dep.bin
-rw-r--r-- 1 root root    128 2月   3 12:02 modules.devname
-rw-r--r-- 1 root root  41203 2月   3 12:01 modules.order
-rw-r--r-- 1 root root    402 2月   3 12:02 modules.softdep
-rw-r--r-- 1 root root 131791 2月   3 12:02 modules.symbols
-rw-r--r-- 1 root root 162601 2月   3 12:02 modules.symbols.bin
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/linux-6.3# cp -af ${KMODULES_OUTDIR}/lib/modules/* /work/sambashare/rk3399/rootfs/ubuntu/lib/modules
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/linux-6.3# ll /work/sambashare/rk3399/rootfs/ubuntu/lib/modules
drwxr-xr-x   3 root root 4096 2月   3 12:18 6.3.0/

二、制作ext4根文件系统镜像

2.1 初始化

建立根文件系统挂载点ubuntu_rootfs：

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs# mkdir ubuntu_rootfs

创建空镜像文件ubuntu_ext4_rootfs.img，大小6144（设置为文件系统大小x2），具体需要的大小可以通过du build -h查看我们根文件系统大小调整；

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs# dd if=/dev/zero of=ubuntu_ext4_rootfs.img bs=1M count=6144
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs# ll ubuntu_ext4_rootfs.img
-rw-r--r-- 1 root root 6442450944 May 30 20:53 ubuntu_ext4_rootfs.img
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs# mkfs.ext4 ubuntu_ext4_rootfs.img

2.2 挂载

将该镜像文件挂载到ubuntu_rootfs：

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs# mount ubuntu_ext4_rootfs.img ubuntu_rootfs/

然后将ubuntu的文件复制到该空文件夹中：

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs# cp ./ubuntu/* ./ubuntu_rootfs/ -af

使用df命令可以查看是否已经挂载：

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs# df ubuntu_rootfs
文件系统         1K-块    已用    可用 已用% 挂载点
/dev/loop12    6102624 3804372 1967296   66% /work/sambashare/rk3399/rootfs/ubuntu_rootfs

2.3 卸载

将之前挂载的卸载掉：

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs# umount ubuntu_rootfs
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs# ll ubuntu_rootfs/
总用量 8
drwxr-xr-x 2 root root 4096 May 30 20:57 ./
drwxr-xr-x 5 root root 4096 May 30 20:58 ../

此时我们已经得到了ext4根文件系统镜像ubuntu_ext4_rootfs.img：

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs# ll ubuntu_ext4_rootfs.img
-rw-r--r-- 1 root root 6442450944 May 30 21:05 ubuntu_ext4_rootfs.img

删除文件夹ubuntu_rootfs：

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs# rm -rf ubuntu_rootfs

用e2fsck修复及检测镜像文件系统，resize2fs减小镜像文件的大小；

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs# e2fsck -p -f ubuntu_ext4_rootfs.img
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs# resize2fs -M ubuntu_ext4_rootfs.img
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs# ll ubuntu_ext4_rootfs.img
-rw-r--r-- 1 root root 4323823616 May 30 21:08 ubuntu_ext4_rootfs.img
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rootfs# du -sh ubuntu_ext4_rootfs.img
3.8G    ubuntu_ext4_rootfs.img

最终得到的ext4根文件系统镜像ubuntu_ext4_rootfs.img大小为3.8G。

2.4 总结

我们将之前的步骤，编写成mk_rootfs.sh脚本：

#!/bin/bash
rootfs_name=ubuntu_ext4_rootfs.img   # 根文件系统名称
ubuntu_path=./ubuntu  # ubuntu文件系统路径

rm -rf ubuntu_rootfs
mkdir ubuntu_rootfs

dd if=/dev/zero of=${rootfs_name} bs=1M count=6144
mkfs.ext4 ${rootfs_name}

mount ${rootfs_name} ubuntu_rootfs/
cp ${ubuntu_path}/* ./ubuntu_rootfs/ -af

umount ubuntu_rootfs
rm -rf ubuntu_rootfs

e2fsck -p -f ${rootfs_name}
resize2fs -M ${rootfs_name}

三、烧录根文件系统

在前面文章我们已经多次介绍过使用rkdeveloptool烧录程序了，这里不再重复介绍rkdeveloptool有关内容。

3.1 准备镜像

我们按照之前的流程得到了如下文件idbloader.img、u-boot.itb，kernel.itb、ubuntu_ext4_rootfs.img。

关于uboot 2023.04镜像以及linux 6.3 FIT uImage镜像制作参考：《Rockchip RK3399 - 移植uboot 2023.04》。

按照Rockchip官方要求将：

  • idbloader.img烧录到eMMC的0x40扇区；
  • u-boot.itb烧录到0x4000扇区；
  • 烧录kernel.itb到0x8000扇区；
  • ubuntu_ext4_rootfs.img烧录到0x40000扇区；

我们需要将idbloader.img、u-boot.itb、kernel.itb、ubuntu_ext4_rootfs.img拷贝到rkdeveloptool路径下：

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rkdeveloptool# cp ../u-boot-2023.04/idbloader.img ./
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rkdeveloptool# cp ../u-boot-2023.04/u-boot.itb ./
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rkdeveloptool# cp ../linux-6.3/kernel.itb ./
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rkdeveloptool# mv ../rootfs/ubuntu_ext4_rootfs.img ./

3.2 进入MASKROM升级模式

NanoPC-T4开发板如需进入MASKROM升级模式，需要进入如下操作：

  • 将开发板连接上电源，并且连接Type-C数据线到PC；
  • 按住BOOT键再长按Power键开机（保持按下BOOT键5秒以上），将强制进入MASKROM模式。

一般电脑识别到USB连接，都会发出声音。或者观察虚拟机右下角是否突然多个USB设备：右键点击链接；

3.3 下载ubuntu_ext4_rootfs.img

使用下载引导命令去使目标机器初始化DDR与运行usbplug（初始化DDR的原因是由于升级需要很大的内存，所以需要使用到DDR）；

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rkdeveloptool# rkdeveloptool db rk3399_loader_v1.27.126.bin
Downloading bootloader succeeded.

由于BootROM启动会将rk3399_loader_v1.27.126.bin将在到内部SRAM中，然后跳转到ddr.bin代码进行DDR的初始化，ddr.bin执行之后会回跳到BootROM程序，BootROM程序继续加载usbplug.bin，由usbplug.bin完成程序的下载以及烧录到eMMC。

使用wl命令烧写镜像到目标机器的eMMC，需要注意的是访问DDR所需的所有其他命令都应在使用db命令之后才能使用；

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rkdeveloptool# rkdeveloptool wl 0x40 idbloader.img
Write LBA from file (100%)
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rkdeveloptool# rkdeveloptool wl 0x4000 u-boot.itb
Write LBA from file (100%)
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rkdeveloptool# rkdeveloptool wl 0x8000 kernel.itb
Write LBA from file (100%)
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rkdeveloptool# rkdeveloptool wl 0x40000 ubuntu_ext4_rootfs.img
Write LBA from file (100%)
root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rkdeveloptool# rkdeveloptool rd
Reset Device OK.

在烧写镜像完成后使用rd命令重启目标机器：

root@ubuntu:/work/sambashare/rk3399/rkdeveloptool# rkdeveloptool rd
Reset Device OK.

3.4 启动内核

3.4.1 串口连接

使用准备好的USB转串口适配器和连接线(需另购)，连接开发板:

引脚 开发板接口 USB转串口
1 GNC -
2 VCC 5V -
3 UART2DBG_TX RX
4 UART2DBG_RX TX
3.4.2 MobaXterm

这里我使用的串口调试工具是MobaXterm，选择串口端口，设置波特率为115200，8位数据位，1位停止位。

3.4.3 开发板上电

将开发板通过HDMI接口连接上显示器，给开发板上电，通过串口打印输出：

U-Boot TPL 2023.04 (May 30 2023 - 21:31:09)
Channel 0: LPDDR3, 800MHz
BW=32 Col=10 Bk=8 CS0 Row=15 CS1 Row=15 CS=2 Die BW=16 Size=2048MB
Channel 1: LPDDR3, 800MHz
BW=32 Col=10 Bk=8 CS0 Row=15 CS1 Row=15 CS=2 Die BW=16 Size=2048MB
256B stride
Trying to boot from BOOTROM
Returning to boot ROM...

U-Boot SPL 2023.04 (May 30 2023 - 21:31:09 +0800)
Trying to boot from MMC2
spl_load_fit_image: Skip load 'atf@5': image size is 0!
cannot find image node 'atf@6': -1
NOTICE:  BL31: v2.8(release):c194aa0
NOTICE:  BL31: Built : 19:26:54, May 11 2023

U-Boot 2023.04 (May 30 2023 - 21:31:23 +0800)

SoC: Rockchip rk3399
Reset cause: POR
Model: Rockchip RK3399 Evaluation Board
DRAM:  4 GiB (effective 3.9 GiB)
Core:  254 devices, 27 uclasses, devicetree: separate
MMC:   mmc@fe320000: 1, mmc@fe330000: 0
Loading Environment from MMC... OK
In:    serial
Out:   serial
Err:   serial
Model: Rockchip RK3399 Evaluation Board
Net:   eth0: ethernet@fe300000
Hit any key to stop autoboot:  0
=>

在倒计时执行完之前，按CTRL+C即可进入uboot命令行。

3.4.4 设置ip以及bootargs

这里我们这是本机和服务器的ip地址：

=> setenv ipaddr 192.168.0.105
=> setenv serverip 192.168.0.200
=> saveenv
Saving Environment to MMC... Writing to MMC(0)... OK

设置启动命令参数：

=> setenv bootargs earlycon=uart8250,mmio32,0xff1a0000 console=tty0 console=ttyS2,115200n8 root=PARTUUID=B921B045-1D rw rootwait rootfstype=ext4 init=/sbin/init  
=> saveenv
Saving Environment to MMC... Writing to MMC(0)... OK
=>  print bootargs
bootargs=earlycon=uart8250,mmio32,0xff1a0000 console=tty0 console=ttyS2,115200n8 root=PARTUUID=B921B045-1D rw rootwait rootfstype=ext4 init=/sbin/init

在配置了console=ttyS2,115200n8的情况下，只有配置了console=tty0或者console=tty1内核启动信息才会在显示器上显示，tty0表示当前所使用虚拟终端的一个别名，内核启动的时候，内核日志会发送到console指定的终端设备上。

/dev/tty1~/dev/tty6是虚拟终端在文件系统中的表示（可以通过CTRL+ALT+[F1~F6]切换虚终端），虚拟终端的输入数据来自键盘、同时将tty驱动的输出到显示器，他们共享同一个的键盘显示器套件。

后面测试可以正常启动内核并进入ubuntu桌面系统的话，最好把console=ttyS2,115200n8配置移除掉，因为这个会严重影响CPU的性能。

3.4.5 设置GPT分区表

使用以下命令将分区信息写入GPT分区表：

=> gpt write mmc 0 'uuid_disk=69DAD710-2CE4-4E3C-B16C-21A1D49ABED3;name=loader1,start=32K,size=4000K,uuid=8ef917d1-5bd0-2c4f-9a33-b225b21cf919;name=loader2,start=8MB,size=4MB,uuid=77877125-2374-ad40-8b02-609e37971c59;name=trust,size=4M,uuid=b4b84b8a-f8ae-0443-b5af-3605b195c4c9;name=boot,size=112M,bootable,uuid=35219908-db08-c643-9133-2213191e57ff;name=rootfs,size=-,uuid=b921b045-1df0-41c3-af44-4c6f280d3fae'
Writing GPT: success!
=> part list mmc 0                                                                                                                                                                                                                                      Partition Map for MMC device 0  --   Partition Type: EFI                                                                    
Part    Start LBA       End LBA         Name
        Attributes
        Type GUID
        Partition GUID
  1     0x00000040      0x00001f7f      "loader1"
        attrs:  0x0000000000000000
        type:   ebd0a0a2-b9e5-4433-87c0-68b6b72699c7
                (data)
        guid:   8ef917d1-5bd0-2c4f-9a33-b225b21cf919
  2     0x00004000      0x00005fff      "loader2"
        attrs:  0x0000000000000000
        type:   ebd0a0a2-b9e5-4433-87c0-68b6b72699c7
                (data)
        guid:   77877125-2374-ad40-8b02-609e37971c59
  3     0x00006000      0x00007fff      "trust"
        attrs:  0x0000000000000000
        type:   ebd0a0a2-b9e5-4433-87c0-68b6b72699c7
                (data)
        guid:   b4b84b8a-f8ae-0443-b5af-3605b195c4c9
  4     0x00008000      0x0003ffff      "boot"
        attrs:  0x0000000000000004
        type:   ebd0a0a2-b9e5-4433-87c0-68b6b72699c7
                (data)
        guid:   35219908-db08-c643-9133-2213191e57ff
  5     0x00040000      0x01d1efde      "rootfs"
        attrs:  0x0000000000000000
        type:   ebd0a0a2-b9e5-4433-87c0-68b6b72699c7
                (data)
        guid:   b921b045-1df0-41c3-af44-4c6f280d3fae
3.4.5 bootm命令启动内核

将kernel.itb从eMMC 0x8000扇区加载到内存地址0x10000000处，并使用bootm命令启动内核；

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