Embedded linux using yocto

Сборка Embedded Linux от Yocto для QEMU x86 и первое приложение к нему

Эта статья — быстрый старт с картинками для тех, кому нужно собрать Embedded Linux с помощью Yocto.
Если вы собрались собирать Embedded Linux для специфичных аппаратных средств, например, для SoC на FPGA, то, наверное, как и я столкнётесь с проектом Yocto.

Yocto — проект, объединяющий

• инструментарий разработчика;
• систему сборки;
• набор программных интерфейсов;
• коллекцию мета-пакетов, расширяющих возможности платформы;
• плагины для Eclipse и Anjuta.

Я постарался описать процесс так, чтобы вам можно было меньше тратить времени на проблемы с настройкой и подготовкой и поскорее приступить к творчеству.

Сборка образа Linux

Основа для сборки — статья
«Yocto Project Quick Start».
Собирать буду в папке

Небольшое отступление:
Запустив терминал, все команды выполняйте в нём, потому что в ходе работы создаются и используются переменные среды. Если закрыли терминал и открыли новый, то заходите в

и придётся повторять некоторые команды. Например,

создаю репозиторий git

теперь текущая директория

теперь, согласно терминам Yocto, получилось
Source Directory — «poky»
local working area (local branch) — dizzy
Первым делом выполняется

Этой командой настраивается окружение оболочки, создается начальный изменяемый набор файлов конфигурации и осуществляется взаимодействие с окружением выполнения системы BitBake путем использования файла сценария, позволяющего Poky установить, выполняются ли минимальные системные требования. Результат выполнения команды сообщит или о проблемах, например, недостающих пакетах, или о возможности продолжить редактированием файла conf/local.conf.

Здесь следует указать число нитей, которое будет запускать средство сборки bitbake. Чтобы максимально использовать вычислительные возможности, число нитей должно соответствовать числу ядер процессора. Я указал на 1 меньше, чтобы компьютером во время сборки удобнее было пользоваться.
Так же я добавил дополнительные возможности, полезные для разработки.
Так как собираем для стандартной QEMU x86, то остальное можно не изменять.

Далее можно выбрать “рецепт” — вариант сборки со своим набором библиотек, утилит, создаваемых файлов, образов и т.п.
Список рецептов с их краткими описаниями можно посмотреть здесь:
рецепты openembedded-core
пролистайте до рецептов, начинающихся с core-…
Не советую собирать core-image-minimal для ознакомления. Там нет ssh и других удобных для отладки инструментов.
Я выбрал core-image-sato. Это сборка с GUI SATO

Будьте готовы, что ждать завершения сборки придётся, возможно, от 3 часов до 3 и более дней. В счастью, процесс можно приостановить и возобновить.
Чтобы приостановить, нажмите + один (!) раз и подождите, когда завершатся все начатые операции. Иначе, возможно, появятся ошибочки и придётся переделывать. Чтобы возобновить, повторите

Если закрыли терминал, то в новом терминале перед сборкой придётся повторить установку переменных среды:

По завершении сборки можно проверить, что получилось, запустив эмулятор QEMU

Появится окно терминала xterm, там надо будет ввести пароль root хоста для создания интерфейса tap. Там же можно увидеть IP host-машины на tap интерфейсе и IP эмулируемой машины. У меня 192.168.7.1 и 192.168.7.2 соответственно.
Затем, если собран SATO должно появится окно графического интерфейса:

Если запущенный эмулятор мешает, пока его можно закрыть. Полистайте стрелочками в верхней части GUI до появления соответствующей иконки выключения или введите poweroff через терминал SATO или по ssh. Про ssh будет позже.
Не закрывайте QEMU крестиком на главном окошке эмулятора. Закрывайте штатными средствами эмулируемой машины. Иначе у вас в системе от QEMU останутся интерфейсы ethX, tapX, virbrX, которые придётся будет ifconfig… ifdown, или как это делается на вашей ОС. Или каждый раз при запуске QEMU будут новые IP хоста и QEMU, что неудобно.

Средства разработки

Используется Eclipse IDE for C/C++ Developers, версия Luna. В этой сборке имеются плагины CDT, GNU ARM и некоторые другие полезные для кросс-компиляции и разработки встроенного ПО плагины.
Можно скачать отсюда:
Eclipse Luna SR2.

Будем собирать приложения Hello, world!

Eclipse, Cross GCC

Сначала простой путь, соберём обычными средствами Eclipse: CDT + GNU ARM
Если этих плагинов в вашем Eclipse ещё нет, то добавьте плагин CDT из стандартного репозитория Eclipse и отсюда GNU ARM Plugin for Eclipse GNU ARM C/C++ Cross Compiler и что ещё захочется.

Создаём новый проект C++:
Меню Eclipse File->New->Project…->C/C++->C++ Project
Нужно выбрать
Project type: Executable->Hello World C++ Project
Toolchains: Cross GCC

заполните поле Author
Теперь самое важное, что касается системы сборки:
Cross compiller prefix: i586-poky-linux-
Cross compiler path: /home/. /My_Designs/Poky/poky/build/tmp/sysroots/x86_64-linux/usr/bin/i586-poky-linux
Компилируем проект
Project->Build Project
Должен появиться исполняемый файл
Так как компилировали для QEMU x86 Linux, то должен запуститься и на вашей host машине, если, конечно, вы работаете на x86 Linux или совместимой с ней. У меня запустилось на IA64 Ubuntu.
Теперь, если успели закрыть QEMU, то запустите опять

Появится окно терминала xterm, надо будет ввести пароль root для создания tap интерфейса.

Как видно, у меня IP host-машины 192.168.7.1, IP qemu 192.168.7.2
Затем появится окно QEMU с графическим интерфейсом
Можно подсоединиться к QEMU через ssh и sftp. Первый полезен для запуска программы, второй — для отправки этой программы на эмулируемую машину.
Файл я отправлял с помощью файлового менеджера Krusader. В Windows можно использовать FileZilla или другими.
В Krusader я выбрал Tools->New Net Connection…, в диалоговом окне нужно выбрать sftp://, ввести IP и Username: root

В домашнюю папку на QEMU я скопировал исполняемый файл hello_cross_gcc_02 из папки Debug проекта
Далее можно открыть терминал в графическом интерфейсе QEMU и запустить программу на выполнение оттуда. Мне более удобным показалось соединиться через ssh. В окне терминала host-машины запускаем ssh

и запускаем недавно скопированный исполняемый файл:

Должно получиться
Hello World!

Сборка в ADT

Подготовка Eclipse

Делалось на основе этого: Yocto — Настройка Eclipse
В Eclipse нужны плагины из стандартной комплектации:
Linux Tools

• LTTng — Linux Tracing Toolkit

Mobile and Device Development

• C/C++ Remote Launch
• Remote System Explorer End-user Runtime
• Remote System Explorer User Actions
• Target Management Terminal
• TCF Remote System Explorer add-in
• TCF Target Explorer

Programming Languages

• Autotools Support for CDT
• C/C++ Development Tools

И нужно добавить плагин от Yocto. Скачать можно отсюда: Yocto Plugin for Eclipse

Подготовка сборки

Для организации взаимодействия с IDE и средствами разработки, предусмотрены скрипты:

для запуска QEMU плагином Yocto нужен rpcbind

нужно отредактировать файл /etc/default/rpcbind

нужно распаковать root filesystem в ту папку в sysroots, где лежит файловая система эмулируемой машины. В нашем случае qemux86:

Настройка Yocto ADT в Eclipse

В Eclipse меню Windows->Preferences, Yocto Project ADT
Cross Compiler Options
Build system derived toolchain
Toolchain Root Location:
/home/. /Poky/poky/build/
Sysroot Location:
/home/. /Poky/poky/build/tmp/sysroots/qemux86
Target Architecture: i586-poky-linux
Target Options:
QEMU
Kernel: /home/. /Poky/poky/build/tmp/deploy/images/qemux86/bzImage-qemux86.bin

Проект Hello, World! в Eclipse c Yocto ADT

Создаём новый проект
New Project->C++ Project
Project name: hello_qemu_cmake_04
Project type: Yocto Project ADT CMake Project->Hello World C++ CMake Project

Next, Next, Finish
Build project
В папке проекта -> Debug должен получиться hello_qemu_cmake_04
Теперь можно запустить приложение так же как это было с проектом, созданным через Cross GCC за исключением того, что QEMU запускается теперь в Eclipse через меню
Run->External Tools->qemu_i586-poky-linux

Запуск и отладка из IDE Eclipse

Теперь настроим Eclipse так, чтобы можно было запускать и отлаживать приложение прямо из IDE.
Инструкция взята отсюда:
Загрузка и отладка приложения средствами ADT в Eclipse
Для удобства перед настройкой удалённая машина должна быть запущена (Run->External Tools->qemu_i586-poky-linux, как в предыдущем разделе).
Для настройки отладки выбираем в меню Eclipse
Run -> Debug Configurations…
В списке слева нужно отыскать “C/C++ Remote Application”, там должен быть пункт с названием нашего проекта и виртуальной машины. У меня это “hello_qemu_cmake_04_gdb_i586-poky-linux”. Надо его выбрать.
В руководстве от Yocto предлагается указать Remote Absolute File Path for C/C++Application. Но сейчас не самое лучшее время для этого. Удобнее будет сначала настроить связь с удалённой машиной.
А пока в правой области выбираем вкладку Debugger, здесь надо в выпадающем списке Debugger выбрать remote gdb/mi. У меня это единственный элемент списка, но его всё равно нужно выбрать. При этом заполняться некоторые другие поля формы.
Debug Configurations — Debugger» data-src=»https://habrastorage.org/files/578/799/303/5787993038a54954bb16b360004daac3.png»/>
Возвращаемся на вкладку Main и создаём соединение.
В разделе Connection выбираем New…. В окне New Connection выбираем TCF. У меня их два. Я не знаю, зачем второй, но выбор первого точно приводит к положительному результату.

Debug Configurations — Main->New Connection» data-src=»https://habrastorage.org/files/28f/05c/dea/28f05cdeade343ae876ee4beaede83be.png»/>

В поле Host name вписываем IP машины в QEMU. Поле Connection name можно оставить заполненным IP. , … Чтобы меньше было возни позже, здесь же можно указать login при соединении. В разделе Connection нажмите Edit… и заполните Default User ID. Логин root.

Debug Configurations — Main->Edit — Properties» data-src=»https://habrastorage.org/files/334/24c/4e6/33424c4e612d48fc95439282cf009346.png»/>
На вкладке Main выбираем только что созданное соединение.
Теперь указываем путь к файлу и имя файла, с которым Eclipse будет загружать отлаживаемое приложение на удалённую машину.
Если QEMU запущен, то можно нажать Browse… и, если с соединением всё в порядке, можно будет посмотреть файловую систему удалённой машины и выбрать место, куда загружать приложение. У вас не обязательно будет такая же картинка, как на скриншоте снизу. Но вот что важно: нужно указать файл. Если вы собираетесь указать папку, в которой нет файла с тем именем, с которым хотите загружать исполняемый файл, то в этим окном вы не ограничитесь. Нажмите и допишите имя файла в окне Debug Configurations.

Debug Configurations — Main->Select remote application file» data-src=»https://habrastorage.org/files/ffc/9c1/3cd/ffc9c13cd54a4f2aaa4a64c05469848e.png»/>

Итог должен получиться примерно такой:

Debug Configurations — Main» data-src=»https://habrastorage.org/files/5bb/ee6/a91/5bbee6a91d3849d7b2e250735bcd4bec.png»/>

Теперь можно нажать .

У меня в окне консоли Eclipse “Remote Shell” было так:

Затем приглашение переключиться в перспективу Debug. Есть смысл согласиться.
Отладчик остановился на строке

Жмём Step Over (F6)
В терминале

Теперь можно писать программу. Пока для QEMU x86.

Источник

Запускаем Yocto Linux на виртуальной машине

В процессе разработки, например, для Intel Edison или Galileo, может случиться так, что нужного для экспериментов устройства под рукой не оказалось. Похожее происходит и тогда, когда «железо» есть, но установленная на нём ОС не поддерживает всех необходимых для проекта возможностей. Что делать?

Предварительные требования

Для того, чтобы успешно освоить это руководство, вам понадобится следующее:

• ОС Debian/Ubuntu (протестировано на Debian 8.2. amd64).
• Подключение к интернету.
• Как минимум 100 Гб свободного пространства на жёстком диске.

Подготовка компьютера

В качестве root-пользователя (или с использованием «sudo») выполните на компьютере следующую команду:

Примечание №1. Успешность выполнения этой команды зависит от версии Ubuntu/Debian, которой вы пользуетесь. Однако, вы вполне можете, для того, чтобы разрешить зависимости пакетов, воспользоваться «aptitude» и выполнить принудительную установку подходящих версий необходимых пакетов (например, такой командой: «aptitude install libsdl1.2-dev»).

Примечание №2. Для других дистрибутивов Linux, таких, как RedHat, CentOS, Fedora, SuSe, Gentoo, и так далее, мы бы посоветовали поискать подходящие версии вышеупомянутых пакетов с использованием соответствующего менеджера пакетов (например, zypper или yum).

Шаг первый. Настройка рабочей директории

Эти команды нужно выполнить в режиме обычного пользователя, root-привилегии не нужны.

Примечание №3. Здесь можно выбрать другую ветку релизов Yocto. В этом руководстве мы пользуемся Yocto Poky 2.0.14.0.0 (Jethro).

Примечание №4. Если вы хотите загрузить самый свежий релиз исходных кодов Yocto, можете обратиться к ветке master. При этом понадобится поменять пару команд из вышеприведённого листинга на следующие:

Примечание №5. Нужную ветку можно выбрать, используя её кодовое имя. Например, так:

Шаг второй. Настройка переменных окружения

Эта настройка очень проста, выполняется она с помощью скрипта от разработчиков Yocto.

После того, как вы запустите скрипт, и он успешно отработает, папка сборки станет новым рабочим пространством. Например, путь к этой папке может выглядеть так:

Шаг третий. Настройка BitBake

После исполнения скрипта из предыдущего шага был создан файл conf/local.conf .

Этот конфигурационный файл нужен для настройки BitBake, системы сборки Yocto (это центральный компонент Yocto Project).

Отредактируйте конфигурационный файл BitBake в любом текстовом редакторе, которым пользуетесь. Мы редактировали его в редакторе nano . Это – простой консольный текстовый редактор для Unix-сред. Запускается он так:

В конфигурационном файле раскомментируйте следующие строки:

Советуем собирать образы, включая в них все доступные дополнительные возможности. Хотя в результате файлы образов получаются немаленькими (около 8 Гб каждый), они включают в себя всё, что только можно, и, как результат, подходят для любых задач разработки.

Сохраните изменения в файле local.conf . В нашем случае это делается с помощью комбинации клавиш Ctrl+X. Теперь выполните следующие команды:

В ответ на них должен запуститься Hob (графический интерфейс для BitBake, основанный на GTK-2). Он приступит к проверке правильности настройки системы сборки.

Проверка настройки системы сборки

После проверки выберите из выпадающего меню, в качестве целевой системы, qemux86.

Выбор целевой системы

Подождите, пока Hob завершит разбор рецептов BitBake и сгенерирует дерево зависимостей. Затем выберите рецепт для целевого образа из соответствующего выпадающего списка. В нашем случае выбран полный образ без графического интерфейса: core-image-full-cmdline .

Выбор рецепта для сборки образа

После этого щёлкните по кнопке «Advanced configuration».

Переход к расширенным настройкам

На вкладке «Image types», в меню «Distro», выберите «poky», если хотите собрать самый свежий стабильный релиз. Затем, в списке «Image types», выберите желаемый формат образа. Обычно имеет смысл выбирать здесь «.iso», «.vdi» и «.vmdk». Образы в таких форматах наиболее удобны для практического использования.

Выбор формата образа

На вкладке «Output» задайте настройки, соответствующие вашим потребностям. Советуем добавить в образ как минимум 4 Гб свободного пространства для включения SDK для архитектуры i686 (если вы экспериментируете с платой Edison). Кроме того, было обнаружено, что весьма полезно устанавливать «deb» в качестве формата корневой файловой системы. В итоге мы пришли к следующим настройкам.

Теперь можете сохранить выполненные настройки, нажав на кнопку «Save», и, в основном окне, нажать на кнопку «Build Image» для запуска процесса сборки образа.

Hob запустит экземпляр bitbake core-image-full-cmdline с заданными настройками.

Примечание №6. Процесс сборки может занять очень много времени. Но, в зависимости от возможностей вашего компьютера, вы можете изменить число потоков, использующихся при сборке, настраивая параметры «BitBake parallel threads» и «Make parallel threads» в окне настроек Hob.

Настройка количества потоков, использующихся при сборке

Примечание №7. И, наконец, при использовании Hob, у вас есть возможность выбрать, какие пакеты вы хотите включить в образ, который планируете собрать. Для того, чтобы это сделать, перед началом сборки образов, нажмите на кнопку «Edit image recipe».

Переход к настройке состава пакетов, включаемых в образ

В появившемся окне выберите пакеты, которые хотите добавить в образ.

Когда процесс сборки образов завершится, вы можете тут же их опробовать! Для этого нажмите на кнопку «Run image». Hob запустит QEMU с только что собранным образом qemux86.

Образ собран и готов к запуску

В самом начале запуска система попросит задать пароль суперпользователя.

Запустится ещё одно окно командной строки UNIX. В нём можно наблюдать за индикатором загрузки на фоне логотипа Yocto Project.

После загрузки вы можете войти в учётную запись root только что созданного образа Yocto. Помните о том, что, добавив параметр отладки (debug-tweak) в переменную EXTRA_IMAGE_FEATURES в файле conf/local.conf, вы сможете входить в систему как root-пользователь без пароля. В противном случае нужно будет задать пароль для root-пользователя в рецепте BitBake перед сборкой образа.

Теперь всё готово для того, чтобы приступить к экспериментам с виртуальной машиной QEMU, на которой работает Yocto Linux.

Примечание №8. После сборки образа Yocto по методике, представленной выше, на диске будет занято 89,8 Гб.

Размер данных, сгенерированных при сборке образов

Итоги

/yocto-2.0/poky-jethro-14.0.0/build/tmp/deploy/images/qemux86/*». Здесь, в зависимости от настроек, могут быть файлы в различных форматах. Например, файлы .iso, .vmdk, .vdi.

Теперь вы можете запускать полученные образы, используя эмулятор или гипервизор, которым обычно пользуетесь. Среди них – Microsoft Hyper-V, VMware Fusion, VirtualBox и другие. Удачных экспериментов!

Источник