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5. 进阶-自定义固件

5. 进阶-自定义固件#

1. 概述#

备注

本章节主要讲述如何进行如何进行K230 CanMV的开发，若无自定义需求可略过本章节

K230 CanMV是基于K230 SDK开发的一个运行micropython + OpenMV的应用，用户可通过python语言使用硬件的各种资源。

2. 开发环境搭建#

主机环境

描述

Docker编译环境

提供了dockerfile，可以生成docker镜像，用于编译

Ubuntu 20.04.4 LTS (x86_64)

可以在ubuntu 20.04环境下编译

K230 CanMV需要在linux环境下编译，支持docker环境编译，开发包中发布了docker file（k230_sdk/tools/docker/Dockerfile），可以生成docker镜像。具体dockerfile使用和编译步骤，详见4.3.1章节。

K230 CanMV没有在其他Linux版本的主机环境下验证过，不保证可以在其他环境下编译通过。

小心

由于dockerhub无法访问，推荐使用wsl进行环境搭建

2.1 本地构建环境#

  • 更新APT源（可选）

sudo bash -c 'cp /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources_bak.list && \
  sed -i "s/archive.ubuntu.com/mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/g" /etc/apt/sources.list && \
  sed -i "s/security.ubuntu.com/mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/g" /etc/apt/sources.list'

  • 安装软件依赖

# 添加386 arch
sudo bash -c 'dpkg --add-architecture i386 && \
  apt-get clean all && \
  apt-get update && \
  apt-get install -y --fix-broken --fix-missing --no-install-recommends \
    sudo vim wget curl git git-lfs openssh-client net-tools sed tzdata expect mtd-utils inetutils-ping locales \
    sed make cmake binutils build-essential diffutils gcc g++ bash patch gzip bzip2 perl tar cpio unzip rsync \
    file bc findutils dosfstools mtools bison flex autoconf automake python3 python3-pip python3-dev python-is-python3 \
    lib32z1 scons libncurses5-dev kmod fakeroot pigz tree doxygen gawk pkg-config libyaml-dev libconfuse2 libconfuse-dev \
    libssl-dev libc6-dev-i386 libncurses5:i386'

  • 更新PIP源（可选）

pip3 config set global.index-url https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple && \
pip3 config set global.extra-index-url "https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple https://mirrors.cloud.tencent.com/pypi/simple"

  • 安装Python依赖

pip3 install -U pyyaml pycryptodome gmssl

  • 编译genimage

sudo bash -c 'wget https://github.com/pengutronix/genimage/releases/download/v16/genimage-16.tar.xz -O /tmp/genimage-16.tar.xz && \
    tar -xf /tmp/genimage-16.tar.xz -C /tmp; cd /tmp/genimage-16 && \
    ./configure && \
    make -j && \
    make install && \
    cd -; rm -rf genimage*'

# 如果无法访问github,请使用gitee镜像
git clone https://gitee.com/ainiyaoyao/genimage.git -b v16 /tmp/genimage
sudo bash -c 'cd /tmp/genimage && \
    ./autogen.sh && \
    ./configure && \
    make -j && \
    make install && \
    cd -'

2.2 Docker环境#

在docker环境中编译K230 CanMV，可直接使用如下docker镜像：

  • 拉取Docker镜像

    docker pull ghcr.io/kendryte/k230_sdk

    可使用如下命令确认docker镜像拉取成功：

    docker images | grep k230_sdk

  • 本地构建Docker镜像

# 生成docker镜像（第一次编译需要，已经生成docker镜像后跳过此步骤，可选）
docker build -f k230_sdk/tools/docker/Dockerfile -t k230_docker k230_sdk/tools/docker

  • 启动docker环境

# 启动docker环境(可选)
docker run -u root -it -v $(pwd):$(pwd) -v $(pwd)/k230_sdk/toolchain:/opt/toolchain -w $(pwd) k230_docker /bin/bash

备注

docker镜像中默认不包含toolchain，下载源码后，使用命令’make prepare_sourcecode’命令会自动下载toolchain至当前编译目录中。

3. 编译流程#

3.1 源码下载#

# 从github下载
git clone https://github.com/kendryte/k230_canmv
# 从gitee下载
git clone https://gitee.com/kendryte/k230_canmv

3.2 代码准备#

cd k230_canmv

# 推荐切换到dev分支
# git checkout dev

make prepare_sourcecode

# 创建工具链软链接
sudo bash -c 'ln -s `realpath k230_sdk/toolchain` /opt/toolchain'

3.3 编译#

# 如果在编译过程中遇到git提示需要添加safe.directory按照提示执行指令之后再重新执行make即可

make CONF=k230_canmv_defconfig

编译完成后会在k230_canmv/output/k230_xx_defconfig/images目录下生成sysimage-sdcard.img镜像

4. 代码目录说明#

k230_canmv
├── configs
├── fs_resource
├── images
├── k230_sdk
├── k230_sdk_overlay
├── micropython
├── output
└── scripts

目录介绍:

  1. configs: 各种板级配置

  2. fs_resource: 在编译时拷贝到镜像中的资源文件

  3. k230_sdk: k230_sdk源码

  4. k230_sdk_overlay: 基于k230源码的修改

  5. micropython: micropython的移植

  6. output: 编译产物结果，镜像文件

  7. scripts: 各种辅助脚本

其中k230_sdk, micropython是git submodule, 子项目地址为:

k230_sdk_overlay中的目录结构与k230_sdk相同, 编译时会将k230_sdk_overlay同步到k230_sdk output为编译生成目录

micropython目录大体如下:

micropython
├── micropython
├── overlay
├── port
│   ├── 3d-party
│   ├── Kconfig
│   ├── Makefile
│   ├── ai_cube
│   ├── ai_demo
│   ├── boards
│   ├── builtin_py
│   ├── core
│   ├── include
│   ├── kpu
│   ├── lextab.py
│   ├── machine
│   ├── maix
│   ├── modules
│   ├── mpconfigport.h
│   ├── omv
│   ├── socket_network
│   └── yacctab.py
└── sync.mk

目录介绍:

  1. micropython: micropython源码

  2. overlay: 对micropython源码的一些修改patch

  3. port/boards: 各种板级配置

  4. port/core: micropython core模块

  5. port/machine: machine模块, 包含GPIO, SPI, IIC, UART, PWM, WDT等

  6. port/kpu: k230 kpu模块, 包含KPU, AI2D

  7. port/mpp: k230 mpp模块, 包含VO, VI, AI, AO, MMZ, VPU, DPU等

  8. port/maix: k230 其他模块, 包含IOMUX, PM等

  9. port/omv: openmv模块

  10. port/include: 各模块头文件

5. 定制固件指南#

5.1 ramdisk定制#

重要

K230D 系列不支持ramdisk功能

5.1.1 ramdisk说明#

canmv的rtt大核使用sd卡存储micopython程序，小核linux根文件系统使用initramfs格式。initramfs 是一种内存中的文件系统，用于在 Linux 内核启动时提供一个轻量级的临时根文件系统，以便能够在根文件系统可用之前执行一些必要的操作。initramfs 通常使用 cpio 工具创建成一个 cpio 归档文件，Linux 内核会读取该文件并将其解压缩到内存中。

ramdisk基本被initramfs取代，因为ramdisk需要ext2等文件系统支持，官方原因如下：

initrd usually functions as a block device, and compiling it into the kernel requires a file system driver such as ext2, ext3, or ext4.

For the kernel to successfully detect the file system of initrd, it must have at least one built-in module available.

All of the common operations of reading and writing on an initrd image are buffered inefficiently to our system’s main memory because the initrd disk has a fixed size.

NOTE: initrd was deprecated and replaced by initramfs.

5.1.2 如何修改#

相关脚本修改#
#详见tools/mkcpio-rootfs.sh  
cat tools/mkcpio-rootfs.sh 
#!/bin/bash

find . | cpio -o -H newc > ../rootfs-final.cpio
gzip -f ../rootfs-final.cpio
设备树修改#
#k230_sdk_overlay/board/common/gen_image_script/gen_image.sh
ROOTFS_BASE="${RAMDISK_ADDR}"
ROOTFS_SIZE=`ls -lt rootfs-final.cpio.gz | awk '{print $5}'`
((ROOTFS_END= $ROOTFS_BASE + $ROOTFS_SIZE))
ROOTFS_END=`printf "0x%x" $ROOTFS_END`
sed -i "s/linux,initrd-end = <0x0 .*/linux,initrd-end = <0x0 $ROOTFS_END>;/g" hw/k230.dts.txt
#linux,initrd-start = <0x0 0xa100000>;
sed -i "s/linux,initrd-start = <0x0 .*/linux,initrd-start = <0x0  $ROOTFS_BASE>;/g" hw/k230.dts.txt

chosen {
        bootargs = "console=ttyS0,115200  crashkernel=256M-:128M earlycon=sbi";
        stdout-path = "/soc/serial@91400000:115200";
        linux,initrd-start = <0x00 0xa100000>;
        linux,initrd-end = <0x00 0xaa8b186>;
};

5.1.3 验证#

#mount
 rootfs on / type rootfs (rw,size=48000k,nr_inodes=12000)
 devtmpfs on /dev type devtmpfs (rw,relatime,size=48000k,nr_inodes=12000,mode=755)
 proc on /proc type proc (rw,relatime)
 devpts on /dev/pts type devpts (rw,relatime,gid=5,mode=620,ptmxmode=666)
 tmpfs on /dev/shm type tmpfs (rw,relatime,mode=777)
 tmpfs on /tmp type tmpfs (rw,relatime)
 tmpfs on /run type tmpfs (rw,nosuid,nodev,relatime,mode=755)
 sysfs on /sys type sysfs (rw,relatime)

可以看出根文件系统不是ext4。

5.1.4 参考资料#

https://www.zhihu.com/question/558974598/answer/2712616024

https://www.baeldung.com/linux/initrd-vs-initramfs

5.2 其他定制#

TODO

TODO

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