IMX6ULL的开机动画和U盘自动加载

上一篇博客中，我们介绍了如何构建基于 BusyBox 的根文件系统。可能还有不少读者会疑惑：构建这样一个根文件系统到底能用来做什么？

本篇文章将继续围绕 BusyBox 根文件系统展开，介绍它在嵌入式 Linux 开发中的两个实际应用：开机动画显示和U 盘自动挂载。

建议先阅读本文最后的总结，了解整体实现思路后，再查看前面的具体操作步骤，这样理解会更加清晰。

目录

一、开机动画显示

1、编译psplash

2、修改启动脚本 rcS

3、制作 rootfs 根文件系统

4、开机动画总结

二、U盘的加载

1、手动挂载 U 盘

2、自动挂载 U 盘

① eudev 的编译

②把 eudev 拷进 rootfs

③ 修改 fstab

④ 修改 rcS 启动 udev

⑤ 创建 udev 自动挂载规则

3、U盘挂载总结

一、开机动画显示

开机动画一般由 Logo 图片和进度条组成，可以让系统启动过程更加美观。这里我们使用psplash来实现该功能。psplash 是一个轻量级的开机动画程序，常用于嵌入式 Linux 系统。编译源码后会生成psplash和psplash-write两个工具。

其中，psplash负责显示开机画面，psplash-write负责更新进度条、显示文字或退出开机画面。

1、编译psplash

Linux 内核启动完成后，会执行第一个用户态进程，一般是/sbin/init。在 BusyBox 根文件系统中，init会读取/etc/inittab，并根据其中的配置执行启动脚本，例如：

::sysinit:/etc/init.d/rcS

因此，真正适合启动 psplash 的位置是/etc/init.d/rcS，而不是直接写在inittab中。因为 psplash 需要使用 framebuffer 设备，例如/dev/fb0，而该设备通常要等rcS中执行mdev -s后才会生成得更加可靠。

下面是我编译 psplash 源码后生成的psplash和psplash-write，并将相关文件复制到rootfs/usr/bin/目录中。这样根文件系统启动时，就可以调用这些工具来显示开机动画。

编译 PSplash ---------------- 进入源码目录： cd ~/100ask_imx6ull-sdk/DevelopmentEnvConf/psplash 如果源码是 Windows 换行，需要先转换成 Linux 换行： dos2unix configure.ac Makefile.am make-image-header.sh *.c *.h README AUTHORS COPYING ChangeLog SECURITY.md psplash.doap .gitignore 如果没有 dos2unix： sudo apt install dos2unix 生成 configure： autoreconf -fi 设置交叉编译器路径： export PATH=/home/book/100ask_imx6ull-sdk/ToolChain/gcc-linaro-6.2.1-2016.11-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin:$PATH 配置： ./configure --host=arm-linux-gnueabihf --prefix=/usr --without-systemd 编译： make 安装到临时目录： make DESTDIR=$PWD/_install install 成功后检查： ls -l _install/usr/bin/psplash ls -l _install/usr/bin/psplash-write file _install/usr/bin/psplash file 命令应该能看到 ARM 相关信息。 回到工程目录： cd ~/100ask_imx6ull-sdk/DevelopmentEnvConf 创建目录： mkdir -p rootfs/usr/bin rootfs/etc/init.d 拷贝程序： cp psplash/_install/usr/bin/psplash rootfs/usr/bin/ cp psplash/_install/usr/bin/psplash-write rootfs/usr/bin/ 拷贝启动脚本： cp imx6ullModule/init.d/S00psplash rootfs/etc/init.d/ 添加执行权限： chmod +x rootfs/usr/bin/psplash chmod +x rootfs/usr/bin/psplash-write chmod +x rootfs/etc/init.d/S00psplash 检查： ls -l rootfs/usr/bin/psplash ls -l rootfs/usr/bin/psplash-write ls -l rootfs/etc/init.d/S00psplash

2、修改启动脚本 rcS

接下来需要修改系统启动脚本rcS。不过该脚本并不是手动编写的，而是由busybox_build_config.sh自动生成的。因此，不建议直接修改生成后的rcS文件，而应该修改busybox_build_config.sh中生成rcS的相关内容。

执行下面命令后：

sudo ./busybox_build_config.sh

该脚本会将已经编译好的 BusyBox 命令、动态库、配置文件、设备节点等内容组合成一个完整的根文件系统。因此，我们需要在该脚本中加入 psplash 相关的启动逻辑，主要修改位置如下图所示。

S00psplash脚本主要用于启动、控制和关闭 psplash 开机动画。

系统启动时，脚本会通过：

"$PSPLASH" &

在后台启动 psplash 程序，用于显示开机 Logo 和进度条。随后通过：

"$PSPLASH_WRITE" "PROGRESS 5" "$PSPLASH_WRITE" "MSG Starting system"

向 psplash 发送控制命令，设置启动进度并显示提示信息。当系统启动完成后，再通过：

"$PSPLASH_WRITE" "QUIT"

关闭开机动画界面。

#!/bin/sh PSPLASH=/usr/bin/psplash PSPLASH_WRITE=/usr/bin/psplash-write PSPLASH_FIFO=/tmp/psplash_fifo wait_psplash_fifo() { count=0 while [ $count -lt 20 ] do [ -p "$PSPLASH_FIFO" ] && return 0 sleep 0.1 count=$((count + 1)) done return 1 } start() { [ -x "$PSPLASH" ] || exit 0 "$PSPLASH" & if [ -x "$PSPLASH_WRITE" ] && wait_psplash_fifo; then "$PSPLASH_WRITE" "PROGRESS 5" > /dev/null 2>&1 "$PSPLASH_WRITE" "MSG Starting system" > /dev/null 2>&1 fi } stop() { if [ -x "$PSPLASH_WRITE" ]; then "$PSPLASH_WRITE" "QUIT" > /dev/null 2>&1 fi } case "$1" in start) start ;; stop) stop ;; restart) stop start ;; *) echo "Usage: $0 {start|stop|restart}" exit 1 esac exit $?

3、制作 rootfs 根文件系统

sudo tar -xjf ~/100ask_imx6ull-sdk/DevelopmentEnvConf/rootfs/rootfs.tar.bz2 \ -C /home/book/nfs_rootfs //放到板子和ubutun共享的目录中 sudo mkdir -p /home/book/tftpboot sudo cp ~/100ask_imx6ull-sdk/Linux-4.9.88/arch/arm/boot/zImage \ /home/book/tftpboot/ sudo cp ~/100ask_imx6ull-sdk/Linux-4.9.88/arch/arm/boot/imx6ull-14x14-angus.dtb \ /home/book/tftpboot/ ls -lh /home/book/tftpboot/zImage \ /home/book/tftpboot/imx6ull-14x14-angus.dtb setenv ip_dyn no setenv ipaddr 192.168.1.88 setenv serverip 192.168.1.66 setenv netmask 255.255.255.0 setenv nfsroot /home/book/nfs_rootfs //Net传输根文件系统 setenv image zImage setenv fdt_file imx6ull-14x14-angus.dtb setenv netargs 'setenv bootargs console=ttymxc0,115200 root=/dev/nfs rw nfsroot=${serverip}:${nfsroot},v3,tcp ip=${ipaddr}:${serverip}::${netmask}::eth0:off' run netargs printenv bootargs tftpboot 0x83000000 imx6ull-14x14-angus.dtb setenv tftpblocksize 512 setenv tftptimeout 5000 setenv tftptimeoutcountmax 20 tftpboot 0x80800000 zImage bootz 0x80800000 - 0x83000000

4、开机动画总结

总的来说，开机动画的实现就是将 psplash 集成到rootfs根文件系统中，并在busybox_build_config.sh生成的rcS启动脚本中调用 psplash。系统启动时，rcS脚本会启动 psplash，并通过psplash-write更新启动进度和提示信息，从而实现开机 Logo 和进度条显示的效果。

二、U盘的加载

当 U 盘插入开发板后，Linux 内核中的 USB 驱动会自动识别该设备，并在串口中打印类似如下信息：

usb-storage 1-1.4:1.0: USB Mass Storage device detected scsi 0:0:0:0: Direct-Access Samsung Flash Drive sd 0:0:0:0: [sda] Attached SCSI removable disk sda: sda1

其中，/dev/sda表示整个 U 盘设备，/dev/sda1表示 U 盘上的第一个分区。后续我们通常挂载的是/dev/sda1。

1、手动挂载 U 盘

挂载 U 盘前，需要先确认当前内核是否支持对应的文件系统。可以执行cat /proc/filesystems查看内核已支持的文件系统类型，常见的 U 盘格式有vfat、ext4、exfat等，其中vfat通常对应 FAT/FAT32 格式。

插入 U 盘后，执行blkid /dev/sda1查看 U 盘分区格式。如果输出中显示TYPE="vfat"，说明该 U 盘为 FAT/FAT32 格式；如果显示TYPE="exfat"，则说明该 U 盘为 exFAT 格式。

确认当前内核支持该文件系统后，即可创建挂载目录，并将U 盘挂载到/mnt/usb目录下。

mkdir -p /mnt/usb mount -t vfat /dev/sda1 /mnt/usb ls /mnt/usb

2、自动挂载 U 盘

如果希望系统在插入 U 盘后自动完成挂载，就需要有一个用户空间程序持续监听内核上报的设备事件。这里可以使用eudev，它是一个独立的用户空间设备管理软件包。

eudev主要提供以下组件：

/sbin/udevd /bin/udevadm /etc/udev/

其中，udevd负责在后台监听内核设备事件，udevadm用于调试和管理 udev 规则，/etc/udev/目录则用于存放设备匹配规则。通过编写对应的 udev 规则，可以在检测到 U 盘插入时自动执行挂载脚本，从而实现 U 盘自动挂载。

①eudev的编译

进入源码目录： cd ~/100ask_imx6ull-sdk/DevelopmentEnvConf/eudev-3.2.14 设置交叉编译器： export PATH=/home/book/100ask_imx6ull-sdk/ToolChain/gcc-linaro-6.2.1-2016.11-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin:$PATH 配置： ./configure \ --host=arm-linux-gnueabihf \ --prefix=/usr \ --exec-prefix= \ --bindir=/bin \ --sbindir=/sbin \ --libdir=/lib \ --libexecdir=/lib/udev \ --sysconfdir=/etc \ --with-rootprefix= \ --with-rootlibdir=/lib \ --with-rootlibexecdir=/lib/udev \ --with-rootrundir=/run \ --disable-manpages \ --disable-selinux \ --disable-kmod \ --disable-blkid \ --disable-hwdb 编译： make 安装到临时目录： make DESTDIR=$PWD/_install install 检查： ls _install/sbin/udevd ls _install/bin/udevadm ls _install/etc/udev

②把 eudev 拷进 rootfs

回到工程目录： cd ~/100ask_imx6ull-sdk/DevelopmentEnvConf 创建目录： sudo mkdir -p rootfs/sbin rootfs/bin rootfs/lib rootfs/etc 拷贝： sudo cp -av eudev-3.2.14/_install/sbin/udevd rootfs/sbin/ sudo cp -av eudev-3.2.14/_install/bin/udevadm rootfs/bin/ sudo ln -sf ../bin/udevadm rootfs/sbin/udevadm sudo cp -av eudev-3.2.14/_install/lib/* rootfs/lib/ sudo cp -av eudev-3.2.14/_install/etc/udev rootfs/etc/ 检查： ls -l rootfs/sbin/udevd ls -l rootfs/bin/udevadm ls -l rootfs/sbin/udevadm ls -l rootfs/etc/udev 检查动态库依赖： arm-linux-gnueabihf-readelf -d rootfs/sbin/udevd | grep NEEDED arm-linux-gnueabihf-readelf -d rootfs/bin/udevadm | grep NEEDED 如果只看到： libc.so.6 说明依赖比较简单，rootfs 里已有 glibc 时一般没问题。

③ 修改 fstab

在fstab中增加devtmpfs和devpts，主要是为了完善系统启动后的设备文件环境，并不是直接实现 U 盘自动挂载。

其中，devtmpfs用于挂载/dev目录，让系统能够自动生成/dev/sda1这类设备节点。插入 U 盘后，后续的udevd和挂载脚本才能根据这些设备节点进行处理。devpts用于挂载/dev/pts，主要提供终端、ssh、telnet 等伪终端设备，和 U 盘自动挂载没有直接关系，但也是 rootfs 中常见的基础挂载项。

因此，devtmpfs是自动挂载 U 盘的基础条件之一；真正实现自动挂载，还需要启动udevd，并配合 udev 规则和挂载脚本。

文件： rootfs/etc/fstab 推荐内容： # device mount-point type options dump fsck order proc /proc proc defaults 0 0 sysfs /sys sysfs defaults 0 0 devtmpfs /dev devtmpfs defaults 0 0 devpts /dev/pts devpts defaults 0 0 tmpfs /tmp tmpfs defaults 0 0 tmpfs /run tmpfs defaults 0 0 各项作用： /proc 内核和进程信息 /sys 设备信息，udev 很依赖它 /dev 设备节点，建议用 devtmpfs /dev/pts 伪终端 /tmp 临时目录 /run 运行时目录，udev 会用到 /run/udev

④ 修改 rcS 启动 udev

修改启动脚本，在系统启动时执行：

/sbin/udevd --daemon /bin/udevadm trigger /bin/udevadm settle

其中，udevd作为后台守护进程运行，用于监听内核上报的 uevent 设备事件；udevadm trigger用于主动触发已有设备的事件；udevadm settle用于等待事件处理完成。当插入 U 盘后，内核会产生 uevent 事件，udevd接收到事件后，会匹配/etc/udev/rules.d/10-usb-mount.rules规则。如果匹配到 U 盘分区设备，例如sda1，就会调用/etc/udev/scripts/usb-mount.sh sda1，完成自动挂载。

文件： rootfs/etc/init.d/rcS 如果用 udev，原来的 mdev： echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug mdev -s 要换成： mkdir -p /dev /dev/pts /run mount -a /sbin/udevd --daemon /bin/udevadm trigger /bin/udevadm settle 含义： /sbin/udevd --daemon 启动 udev 后台进程 /bin/udevadm trigger 主动扫描当前已有设备 /bin/udevadm settle 等待设备事件处理完成 注意： rcS 只负责启动 udevd。 真正插 U 盘后，是后台运行的 udevd 自动处理事件。

⑤ 创建 udev 自动挂载规则

创建目录： sudo mkdir -p rootfs/mnt/usb sudo mkdir -p rootfs/etc/udev/rules.d sudo mkdir -p rootfs/etc/udev/scripts 创建规则文件： sudo vi rootfs/etc/udev/rules.d/10-usb-mount.rules 内容： KERNEL=="sd[a-z][0-9]*", SUBSYSTEM=="block", ACTION=="add", RUN+="/etc/udev/scripts/usb-mount.sh %k" KERNEL=="sd[a-z][0-9]*", SUBSYSTEM=="block", ACTION=="remove", RUN+="/etc/udev/scripts/usb-umount.sh %k" 解释： KERNEL=="sd[a-z][0-9]*" 匹配 sda1、sdb1 这类 U 盘分区 SUBSYSTEM=="block" 匹配块设备 ACTION=="add" 插入或新增设备 ACTION=="remove" 移除设备 %k 当前内核设备名，例如 sda1 如果设备是 /dev/sda1，udev 实际执行： /etc/udev/scripts/usb-mount.sh sda1

3、U盘挂载总结

U 盘插入后，内核会先识别出块设备，例如/dev/sda1。但此时还不能直接访问 U 盘文件，需要执行挂载命令，将设备挂载到目录中：

mount -t vfat /dev/sda1 /mnt/usb

因此，自动挂载的核心就是：在 U 盘插入并生成/dev/sda1后，自动执行上述mount命令。

本方案通过udev实现自动挂载。在启动脚本中执行：

/sbin/udevd --daemon /bin/udevadm trigger /bin/udevadm settle

udevd会监听内核产生的 uevent 设备事件，并匹配/etc/udev/rules.d/下的规则。匹配成功后，再调用/etc/udev/scripts/中的脚本执行挂载命令，从而完成 U 盘自动挂载。