beaglebone AI环境搭建与运行是怎样的

beaglebone AI环境搭建与运行

1.前言

本文主要介绍beaglebone的开发过程与启动方式。同时将一套嵌入式Linux开发环境搭建起来。以便于更好的掌握和理解beaglebone AI的使用。工欲善其事，必先利其器，搭建好完整的开发环境，后续的工作才能更好的开展起来。要想用好一款芯片，也需要很好的理解其启动方式。下面来实际的展示操作流程。

2.beaglebone AI 开发板特性

首先我选择beaglebone AI作为嵌入式Linux学习的开发板，是因为有着良好的芯片datasheet支持，以及TI芯片的大规模的使用，使得其通用性和扩展性更强。板子颜值高，性能强、可玩性好、可以DIY的工程很多。这些都让我对这个板子有着推进下去的动力，在不断挖坑与填坑的过程中，也会将其作为我除了树莓派4之外另一个主要业余推进的开发学习项目。在国内，这款板子并不是很热门，但是在国外，玩的人还是很多，我也希望有更多的人一起去玩，从而学习更好的设计，写出更多的更好的文章和大家分享。

3.beaglebone AI开发环境搭建

3.1 硬件连接

当前的开发环境搭建在ubuntu上，首先连接开发板的debug串口。

正面的图示如下所示：

该输出作为debug串口使用。

3.2 arm 交叉编译工具链

首先确保默认的pc机是64位，不适合32位机器的使用。

wget -c https://releases.linaro.org/components/toolchain/binaries/6.5-2018.12/arm-linux-gnueabihf/gcc-linaro-6.5.0-2018.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz
tar xf gcc-linaro-6.5.0-2018.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz
export CC=`pwd`/gcc-linaro-6.5.0-2018.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin/arm-linux-gnueabihf-

其中pwd是默认设定的路径。

然后检测一下gcc的版本

${CC}gcc --version

可以看到下面的结果

3.3 编译uboot

然后就可以开始进行uboot的编译了。

git clone -b v2019.07-rc4 https://github.com/u-boot/u-boot --depth=1
cd u-boot/

然后为uboot生成补丁文件

wget -c https://github.com/eewiki/u-boot-patches/raw/master/v2019.07-rc4/0001-am57xx_evm-fixes.patch
  
patch -p1 < 0001-am57xx_evm-fixes.patch

接着开始编译

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=${CC} distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=${CC} am57xx_evm_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=${CC}

编译完成就可以进行下面的操作了。

4.beaglebone AI启动方式

学习一款嵌入式开发板的使用，首先就要理解其启动模式。

按照https://github.com/beagleboard/beaglebone-ai/BeagleBone-AI_sch.pdf上标注，可以知道，在启动上，首先会从USB中寻找程序，然后第二启动项是SD卡，接着是eMMC。

本文主要介绍SD卡与eMMC的启动模式。并且将uboot烧录到SD卡中进行启动。

首先准备一张小于等于16GB的SD卡(实测32GB的卡插入没用)，接着插入Ubuntu系统中。

输入lsblk。

bigmagic@bigmagic:~/work$ lsblk
NAME   MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
loop1    7:1    0  55.3M  1 loop /snap/core18/1885
loop2    7:2    0 162.9M  1 loop /snap/gnome-3-28-1804/145
loop3    7:3    0 217.9M  1 loop /snap/gnome-3-34-1804/60
loop4    7:4    0 255.6M  1 loop /snap/gnome-3-34-1804/36
loop5    7:5    0  62.1M  1 loop /snap/gtk-common-themes/1506
loop6    7:6    0  43.2M  1 loop /snap/snap-store/415
loop7    7:7    0  50.7M  1 loop /snap/snap-store/481
loop8    7:8    0    31M  1 loop /snap/snapd/9607
loop9    7:9    0    31M  1 loop /snap/snapd/9721
loop10   7:10   0  55.4M  1 loop /snap/core18/1932
sda      8:0    0 931.5G  0 disk
├─sda1   8:1    0 465.9G  0 part /
└─sda2   8:2    0 465.7G  0 part
sdb      8:16   0 223.6G  0 disk
├─sdb1   8:17   0   200M  0 part /boot/efi
├─sdb2   8:18   0  99.4G  0 part
├─sdb3   8:19   0   589M  0 part
├─sdb4   8:20   0 115.4G  0 part
└─sdb5   8:21   0     8G  0 part
sdc      8:32   1    15G  0 disk
└─sdc1   8:33   1    15G  0 part

可以看的标识是sdc，则我们可以通过下面的命令导出到全局变量。

export DISK=/dev/sdc

输入下面三条指令则可以将uboot烧录到卡里了。

sudo dd if=/dev/zero of=${DISK} bs=1M count=10
sudo dd if=./u-boot/MLO of=${DISK} count=2 seek=1 bs=128k
sudo dd if=./u-boot/u-boot.img of=${DISK} count=4 seek=1 bs=384k

完成后输入sync后，可以看到uboot已经正常启动了。

从上面的过程不难分析，一般的TI芯片都会将启动分为三部分

ROM->MLO(SPL)->uboot.img

5.beaglebone AI的Linux编译

5.1 编译kernel

git clone https://github.com/RobertCNelson/ti-linux-kernel-dev.git
cd ti-linux-kernel-dev/

如果是编译正常的内核

git checkout origin/ti-linux-4.14.y -b tmp

编译实时性内核

git checkout origin/ti-linux-rt-4.14.y -b tmp

其中实时性内核是就是RT_LINUX。输入下面的命令开始编译。

./build_kernel.sh

中途会有个menuconfig的界面需要配置

直接选择Exit即可，程序会继续编译下去。直到编译结束。

5.2 选择根文件系统

跟文件系统可以选择Debian 10或者Ubuntu 20.04 LTS

Debian 10

首先下载

wget -c https://rcn-ee.com/rootfs/eewiki/minfs/debian-10.4-minimal-armhf-2020-05-10.tar.xz

可以校验一下

sha256sum debian-10.4-minimal-armhf-2020-05-10.tar.xz

得到结果如下即可

接着解压

tar xf debian-10.4-minimal-armhf-2020-05-10.tar.xz

解压后进入目录可以看到下面的文件

其中user_password.list中存放的是用户名和密码。

debian:temppwd

Ubuntu 20.04 LTS

可以下载

wget -c https://rcn-ee.com/rootfs/eewiki/minfs/ubuntu-20.04-minimal-armhf-2020-05-10.tar.xz

校验一下

sha256sum ubuntu-20.04-minimal-armhf-2020-05-10.tar.xz

校验的结果如下：

de0177ac9259fdbcc626ee239f4258b64070c0921dbc38c45fab6925a5becaa1  ubuntu-20.04-minimal-armhf-2020-05-10.tar.xz

解压即可

tar xf ubuntu-20.04-minimal-armhf-2020-05-10.tar.xz

在ubuntu上可以使用输入用户名Ubuntu,密码temppwd即可。

6.将Linux的镜像烧录

接下来烧录Linux的镜像到SD卡中。

6.1 格式化SD卡

首先和烧录uboot的方式一样，如果检测到sd卡的号为sdc。

export DISK=/dev/sdc

如果是mmcblk0则修改成该名称。

输入下面的命令查看sfdisk的版本。

sudo sfdisk --version

看到输出

sfdisk，来自 util-linux 2.34

如果检测到sfdisk >= 2.26.x则输入：

sudo sfdisk ${DISK} <<-__EOF__
4M,,L,*
__EOF__

如果检测到sfdisk <= 2.25.x则输入：

sudo sfdisk --unit M ${DISK} <<-__EOF__
4,,L,*
__EOF__

然后格式化SD卡

for: DISK=/dev/mmcblkX
sudo mkfs.ext4 -L rootfs ${DISK}p1
  
for: DISK=/dev/sdX
sudo mkfs.ext4 -L rootfs ${DISK}1

挂载分区

sudo mkdir -p /media/rootfs/
  
for: DISK=/dev/mmcblkX
sudo mount ${DISK}p1 /media/rootfs/
  
for: DISK=/dev/sdX
sudo mount ${DISK}1 /media/rootfs/

6.2 拷贝rootfs到SD卡中

为了可以进行内核版本的区分，我们可以为内核镜像定义一个名字，该名字可以查看编译出来的文件得到4.14.108-ti-r137.zImage。

export kernel_version=4.14.108-ti-r137

Linux完全引导起来需要rootfs，所以可以将rootfs解压到指定的路径下：

sudo tar xfvp ./*-*-*-armhf-*/armhf-rootfs-*.tar -C /media/rootfs/
sync
sudo chown root:root /media/rootfs/
sudo chmod 755 /media/rootfs/

为了方便，此时我们可以重名了内核版本，在/boot/uEnv.txt文件中。

sudo sh -c "echo 'uname_r=${kernel_version}' >> /media/rootfs/boot/uEnv.txt"

接着输入文件系统挂载

sudo sh -c "echo '/dev/mmcblk0p1  /  auto  errors=remount-ro  0  1' >> /media/rootfs/etc/fstab"

6.3 拷贝Linux内核镜像

进入到刚才编译ti-linux-kernel-dev的上层目录，输入

sudo cp -v ./ti-linux-kernel-dev/deploy/*.zImage /media/rootfs/boot/vmlinuz-${kernel_version}

6.4 拷贝设备树文件

sudo mkdir -p /media/rootfs/boot/dtbs/${kernel_version}/
sudo tar xfv ./ti-linux-kernel-dev/deploy/${kernel_version}-dtbs.tar.gz -C /media/rootfs/boot/dtbs/${kernel_version}/

6.5 拷贝内核模块

sudo tar xfv ./ti-linux-kernel-dev/deploy/${kernel_version}-modules.tar.gz -C /media/rootfs/

7.启动与验证

上述过程完成后，可以移除SD卡,并插入beaglebone AI的板子中。

sync
sudo umount /media/rootfs

上电后，首先会从SD卡中启动，最后的效果如下：

由于烧录了ubuntu系统，可以看到启动信息。