Wi - Fi路由器、數(shù)碼相機和電視有一些共同點，而這些共同點無形中帶來了一些優(yōu)勢。在這些設備上運行的軟件很有可能是高度定制的針對嵌入式系統(tǒng)的Linux。若要使用OS用作特定的任務，或優(yōu)化工作流，那么，最理想的便是運行定制版Linux。

本文將簡要闡述設計師如何使用Yocto開源基礎設備，在MIPS平臺上定制嵌入式Linux發(fā)行版——使設計師能聚焦于產(chǎn)品本身，而不是創(chuàng)建定制發(fā)行版帶來的復雜性。

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有很多方法可以創(chuàng)建定制嵌入式Linux發(fā)行版。首先，獲取所需的軟件庫和開源軟件包——這些可以輕松地在網(wǎng)上找到并下載。之后，則必須手動交叉編譯并整合。為簡化這個乏味的過程，有許多工具和框架可以用來協(xié)助開發(fā)人員。

最廣為人知及成功的案例便是Yocto Project。Imagination一直致力于使用MIPS處理器進行定制。且這些建立在可用于MIPS的工具和軟件上。

不過，在我們詳細闡述MIPS定制Yocto時，有必要先對Yocto Project進行簡要介紹。

Yocto Project簡介

為描述Yocto Project，我們可以引述網(wǎng)站上的

“Yocto Project提供了一個開源的、高質(zhì)量的基礎設備和工具，以幫助開發(fā)人員創(chuàng)建自己的定制Linux發(fā)行版，用于任何硬件架構及跨多個細分市場。Yocto Project旨在為開發(fā)人員提供一個良好的開端。Yocto Project還有其他一些項目，包括Poky構建系統(tǒng)、Autobuilder自動構建和測試系統(tǒng)及嵌入式GLIBC(EGLIBC)C庫。”

或者，可以觀看以下視頻來了解：

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對于那些熟悉Buildroot發(fā)布環(huán)境的人而言，Yocto是另一個框架，支持更多的功能，如更多的存儲包等。所以，它要更加全面。

內(nèi)部結構

Yocto分為三個主要的層次(還有其他層，但本文不作描述)。每一層的內(nèi)容和配置由稱作“recipes”的元數(shù)據(jù)定義。

以下是三個主要層：
基礎層(開放嵌入式內(nèi)核，OE-Core)：這是在嵌入式Linux發(fā)行版中很常見的內(nèi)核軟件集合。例如BusyBox。軟件可以在單一的可執(zhí)行文件中提供一些定制的Unix工具。

設備層：這一層增加了設備/開發(fā)板特定的元數(shù)據(jù)，如內(nèi)核補丁、內(nèi)核配置、引導裝載程序等。
軟件層：這一層添加了一個特定的軟件集，如Gnome、XFCE、NodeJS等。

基礎層OE-Core有創(chuàng)建功能齊全的嵌入式Linux發(fā)行版的元數(shù)據(jù)，且是基于Yocto框架任何發(fā)行版所需的內(nèi)核。可以使用配置文件來添加更多的層。一旦這些層和元數(shù)據(jù)被配置，Bitbake創(chuàng)建工具便會解析這些元數(shù)據(jù)和配置文件，以進行下載和編譯，由此創(chuàng)建發(fā)行版。

Yocto的起點是什么？

Yocto是一個全面的框架，支持包容和配置許多不同的工具和系統(tǒng)，但卻沒有具體的著手點。不過，Yocto可以提供了一個Linux發(fā)行版的參考Poky，它能提供很好的起點。Poky為無外設系統(tǒng)提供配置文件“core-image-minimal” 以及具有圖像使用接口（GUI）的版本“core-image-sato”。

正是由于這些，產(chǎn)品開發(fā)人員只要關注產(chǎn)品的軟件需要集成的元數(shù)據(jù)，其余的基礎設備則由Yocto提供。

例如，我有一款含UI的軟件系統(tǒng)，使用QT框架編寫。我可以使用core-image-sato作為參考點，創(chuàng)建嵌入式Linux發(fā)行版。我將獲取QT軟件層，添加路徑至我的配置文件中。同時，為我的軟件應用程序編寫一個定制的元數(shù)據(jù)，描述對QT的依賴性。Bitbake將理解及解析配置文件，并使用QT和我的定制軟件，創(chuàng)建一個core-image-sato分布。有了這些配置文件和元數(shù)據(jù)，就有了嵌入式Linux發(fā)行版，且其支持基于軟件UI的QT。

MIPS的定位

從歷史上看，MIPS已經(jīng)作為OE-Core層的一部分，包含在Yocto中。最近，Imagination擴展了這個支持，在2016年10月發(fā)行的Yocto2.2中，添加了新的MIPS R6指令集架構至OE-Core層。Imagination還創(chuàng)建了“meta-img”，即在GitHub上可用的設備層。這一層為不同的MIPS平臺和QEMU添加了設備配置文件，包括?Creator Ci40、 MIPSfpga、SEAD-3 和Rhino Labs SDNA-7130 (UTM-8)。

使用Poky和meta-img層，我們就能很容易地建立一個基于系統(tǒng)的QEMU，啟動運行并獲得MIPS提示符。

以下是操作演練：
$ git clone git://git.yoctoproject.org/poky -b morty
$ cd poky
$ git clone https://github.com/MIPS/meta-img.git -b morty
$ source oe-init-build-env
(this will change the current directory to the build one. That is OK)
$ bitbake-layers add-layer ../meta-img
$ MACHINE=qemumips32r2el bitbake core-image-minimal

在接入互聯(lián)網(wǎng)連接快速運行的設備中，這個過程耗時2小時。
完成上述操作以后，你將在tmp/images/deploy/qemumips32r2el中找到內(nèi)核和根。

Yocto還可以編輯QEMU仿真器，提供帶有正確參數(shù)且簡單的腳本來運行。

使用 $ ../scripts/runqemu tmp/deploy/images/qemumips32r2el/ nographic
login: root 運行 qemu
（使用Ctrl-a X退出QEMU）

常用的調(diào)試筆記：
i) 如果創(chuàng)建時缺失依賴關系，錯誤報告通常會告知缺失的實用程序。可以使用數(shù)據(jù)包管理器來安裝實用程序。
如果您獲得的錯誤報告提到本地配置不是UTF-8，則可以嘗試上述作為臨時解決方案。
$ export LC_ALL=en_US.UTF-8

ii) 創(chuàng)建core-image-minimal 要求gcc >= 6(在Ubuntu中)

在根系統(tǒng)中添加定制包
現(xiàn)在，我們可以添加額外的數(shù)據(jù)包來定制系統(tǒng)。這可能是用于特定應用程序的，或配置后為專有固件加載二進制的一組數(shù)據(jù)包。這里添加的是“python”數(shù)據(jù)包：

i) 首先，嘗試著在開放式嵌入層指引中找到python現(xiàn)有的元數(shù)據(jù)
https://layers.openembedded.org/layerindex/branch/master/recipes/?q=python

ii) 看看元數(shù)據(jù)在開放式嵌入內(nèi)核層中是否可用。Poky中自動涵括了這一特定層。

iii) 我們所需要做的是，添加‘meta-img/conf/layer.conf’
CORE_IMAGE_EXTRA_INSTALL += “python”

在conf/bblayers.conf所有的配置層中搜索python元數(shù)據(jù)。
1. iv)Rebuild the QEMU image-minimal

$ cd “to the ‘build’ directory”
$ MACHINE=qemumips32r2el bitbake core-image-minimal
1. iv)重新創(chuàng)建QEMU image-minimal

$ cd “to the ‘build’ directory”
$ MACHINE=qemumips32r2el bitbake core-image-minimal
1. iv)Now when you start QEMU, the python package will have been included and available

$ ../scripts/runqemu tmp/deploy/images/qemumips32r2el/ nographic
login: root
$ python
Python 2.7.12 (default, Feb 7 2017, 15:08:17)
[GCC 6.2.0] on linux2
Type “help”, “copyright”, “credits” or “l(fā)icense” for more information.
>>>

啟動QEMU，python包將涵括在內(nèi)并可用

添加自定義固件

Yocto框架高度靈活，使設計師不僅能添加自定義固件到根文件系統(tǒng)中，還可以輕松使用元數(shù)據(jù)。以Creator Ci40為例。Ci40 Linux內(nèi)核驅動程序預期Wi - Fi固件在根文件系統(tǒng)以下位置可用。

/lib/firmware/img/uccp420wlan/. There are two files MCP_LOADER.ldr and MAC_LOADER.ldr.
/lib/firmware/img/uccp420wlan/. 有兩個文件 MCP_LOADER.ldr 和 MAC_LOADER.ldr.

將這些文件放入文件系統(tǒng)中所需的元數(shù)據(jù)非常簡單，可以在GitHub的鏈接中獲取。

DESCRIPTION = “Closed source binary firmware for the uccp420 wlan on the Ci40”
LICENSE = “CLOSED”
COMPATIBLE_MACHINE = “ci40”
# WiFi firmware version 6.0.4 from https://github.com/CreatorDev/openwrt/blob/target/linux/pistachio/base-f...
FILESEXTRAPATHS_prepend := “${THISDIR}/files:”
SRC_URI = “file://MAC_LOADER.ldr;name=MAC_LOADER;”
SRC_URI += “file://MCP_LOADER.ldr;name=MCP_LOADER;”

SRC_URI[MAC_LOADER.md5sum] = “90d45fdabe671ac84c23584022110391”
SRC_URI[MAC_LOADER.sha256sum] = “084c9ec49fd459d2b81926c26e81e427a0de64f30529ad52c9d17cb5dc526248”

SRC_URI[MCP_LOADER.md5sum] = “d3197e5156eb936c94547eda2447798e”
SRC_URI[MCP_LOADER.sha256sum] = “d235846a2a25e23d78a1fb0460561f7811fbeda90c1701f189ec93e8322ce330”
do_install() {
install -d ${D}/lib/firmware/img/uccp420wlan
install -m 0644 ${THISDIR}/files/MAC_LOADER.ldr ${D}/lib/firmware/img/uccp420wlan/MAC_LOADER.ldr
install -m 0644 ${THISDIR}/files/MCP_LOADER.ldr ${D}/lib/firmware/img/uccp420wlan/MCP_LOADER.ldr
}
FILES_${PN} += “/lib/firmware/img/uccp420wlan”

BitBake解析元數(shù)據(jù)和定義的名稱值變量。SRC_URI變量可以告知文件的位置。這里，它們以與元數(shù)據(jù)同樣的位置出現(xiàn)在子文件夾中。也可以通過使用HTTP、git、URL等其他方法引用。

SRC_URI變量也填充了固件文件的md5及sha256校驗和。對于從獨立位置或網(wǎng)絡獲取的固件文件而言，這一點非常有用。如果目標位置的固件變更了，sha256sum便會失效， BitBake將突出錯誤原因。這樣，就可以提早發(fā)現(xiàn)錯誤，以防使用固件生成根文件系統(tǒng)后，由于變更發(fā)生錯誤。

do_install是安裝后的一步，它將運行所需的命令，將固件文件復制至目標根中。

總結

MIPS平臺上的Yocto提供了必要工具，使設計師能專注于產(chǎn)品本身，而不是花費精力來構建定制發(fā)布。本文簡要概述了如何使用Yocto框架來定制嵌入式Linux發(fā)行版。想獲取更詳細的資訊，請閱讀Yocto參考指南。

本文作者系Imagination MIPS平臺軟件設計工程師Zubair Kakakhel和高級軟件工程部主管Peter Wotton。

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