如何在一个空的开发板上运行 Linux？（完整的流程）

让一块空的开发板运行起 Linux，通常需要经历以下几个关键步骤：

1. 了解硬件信息

首先，你需要确认开发板的核心硬件信息，包括：

• CPU 架构（ARM、x86、RISC-V、MIPS）
• 存储介质（eMMC、NAND、SD 卡、SPI Flash）
• RAM 大小
• UART/USB 调试接口
• 是否支持 U-Boot 作为 Bootloader
• GPIO、I2C、SPI、USB 等外设信息

📌 为什么要确认这些？
这些信息会影响 交叉编译工具链、Bootloader 选择、内核配置、根文件系统适配等。

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2. 准备交叉编译工具链

开发板可能基于 ARM、RISC-V 或其他嵌入式架构，所以你需要 交叉编译工具链 以编译 Linux 内核和其他软件。

✅ ARM 平台常用工具链

sudo apt install gcc-arm-linux-gnueabihf  # 32-bit ARM
sudo apt install gcc-aarch64-linux-gnu    # 64-bit ARM

✅ RISC-V 工具链

sudo apt install gcc-riscv64-linux-gnu

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3. 获取 Bootloader（U-Boot）并编译

Bootloader 是开发板启动 Linux 之前的第一步，常见选择是 U-Boot。

步骤

1. 下载 U-Boot 源码

   git clone https://source.denx.de/u-boot/u-boot.git
   cd u-boot
   

2. 查找你的开发板是否有现成的 U-Boot 配置

   ls configs | grep "你的开发板"
   

   如果没有，你可能需要自己编写 设备树（dts）文件。

3. 编译 U-Boot
   假设开发板使用 ARM 64：

   make ARCH=arm CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- <你的开发板配置文件>_defconfig
   make ARCH=arm CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- -j$(nproc)
   

4. 烧录 U-Boot 到开发板

   • 如果开发板使用 SD 卡 启动：

     dd if=u-boot.bin of=/dev/sdX bs=1M seek=1
     

   • 如果是 eMMC/NAND，则需要使用 JTAG 或其他方式烧写。

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4. 获取并编译 Linux 内核

1. 下载 Linux 内核源码

   git clone --depth=1 https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git
   cd linux
   

2. 选择开发板适配的默认内核配置

   make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- defconfig
   

3. 编译 Linux 内核

   make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- -j$(nproc)
   

4. 将内核 Image 复制到 SD 卡

   cp arch/arm64/boot/Image /mnt/sdcard/boot/
   

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5. 制作 Root 文件系统

Linux 需要一个 根文件系统（RootFS），可以使用：

• BusyBox（轻量级，适用于嵌入式设备）
• Ubuntu/Debian 发行版（适用于 SBC 开发板）
• 自定义构建（如 Yocto、Buildroot）

制作 BusyBox 根文件系统

1. 下载并编译 BusyBox

   git clone git://busybox.net/busybox.git
   cd busybox
   make defconfig
   make install
   

2. 构建 RootFS

   mkdir rootfs
   cp -r _install/* rootfs/
   

3. 创建必要的设备节点

   mkdir -p rootfs/{dev,proc,sys,run}
   sudo mknod -m 622 rootfs/dev/console c 5 1
   sudo mknod -m 666 rootfs/dev/null c 1 3
   

4. 打包为 RAM Disk（initrd）

   cd rootfs
   find . | cpio -o --format=newc | gzip > ../rootfs.img
   

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6. 将系统组件烧录到开发板

假设开发板从 SD 卡启动，通常分区如下：

分区	内容
boot	u-boot.bin、Image（Linux 内核）、dtb（设备树）
rootfs	rootfs.img（根文件系统）

烧录 U-Boot

dd if=u-boot.bin of=/dev/sdX bs=1M seek=1

烧录 Linux 内核

cp arch/arm64/boot/Image /mnt/sdX/boot/
cp arch/arm64/boot/dts/<your_board>.dtb /mnt/sdX/boot/

烧录 RootFS

dd if=rootfs.img of=/dev/sdX2 bs=1M

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7. 连接开发板并启动

1. 使用 UART 串口连接开发板

   sudo minicom -D /dev/ttyUSB0 -b 115200
   

2. 启动开发板

   • U-Boot 启动后，输入：

     bootm 0x80000000 - 0x88000000
     

   • 或者设置 U-Boot 自动引导：

     setenv bootcmd "booti 0x80000000 - 0x88000000"
     saveenv
     

3. 看到 Linux 启动日志，并进入 shell

   Welcome to BusyBox
   # ls
   

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总结

步骤	关键任务
1. 了解硬件	获取 CPU 架构、存储方式
2. 交叉编译工具链	选取正确的 GCC 工具链
3. 编译 Bootloader	下载 U-Boot，编译，烧录
4. 编译 Linux 内核	下载内核源码，配置，编译
5. 制作 RootFS	选用 BusyBox，创建必要设备节点
6. 烧录到存储设备	把 Bootloader、内核、RootFS 烧录到 SD/eMMC
7. 连接串口调试	通过 UART 连接，启动 Linux

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下一步？

1. 驱动开发：

   • 研究 drivers/ 目录，编写字符设备驱动
   • 适配开发板上的 I2C/SPI/UART 外设

2. 优化 Linux 内核：

   • 了解 menuconfig 选择适合的内核模块
   • 研究 Device Tree 适配不同硬件

3. 添加网络支持：

   • 使用 ifconfig/ip 让开发板联网
   • 运行 SSH 服务器或 web 服务器

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