編譯 LuckFox Pico 的核心系統

上次介紹過的 LuckFox Pico Mini B型號 ，雖然使用上比較直接
但預設的核心系統限制著使用的功能，因此在下打算了解更多資料

• 下載及安裝編譯工具
• 下載原始碼
• 編譯型號設定
• 編譯核心系統
• 寫入核心系統
• 修改引腳設定
• 安裝額外軟件
• 補充資料
• 總結
• 參考資料

由於 LuckFox Pico 使用 Linux

下載及安裝編譯工具

編譯前先安裝需要使用套件，輸入

sudo apt-get install \
autoconf bc bison cmake cpio device-tree-compiler expect fakeroot file flex \
g++ g++-multilib gawk gcc gcc-multilib git gperf libncurses5-dev libssl-dev make \
module-assistant nano openssh-client openssh-server openssl passwd pkg-config python-is-python3 rsync \
ssh texinfo unzip vim

下載原始碼

git clone "https://github.com/LuckfoxTECH/luckfox-pico.git" --depth=1

使用 Git 下載 LuckFox Pico 核心系統的原始碼

編譯型號設定

到 luckfox-pico 的目錄輸入

"./build.sh" lunch

會顯示設定選單

1. 選擇 LuckFox Pico 的型號
2. 選擇 起動方式 (部分 LuckFox Pico 型號沒有內置儲存裝置，必須使用 SD_CARD)
3. 選擇 核心版本 (官方還有提供 Ubuntu ，但需要最少 300MB儲存空間 才能安裝)

編譯核心系統

設定後，輸入

"./build.sh"

便會開始編譯
(編譯的途中需要下載需要使用的軟件的原始碼)
(編譯時間視乎電腦效能，在下的電腦的編譯時間大約需要 30分鐘)

編譯成功後，可以到 output/image 中找到編譯完成的映像檔案

寫入核心系統

輸入

"./upgrade_tool" UF "output/image/update.img"

將核心系統寫入到 LuckFox Pico
(需要下載 upgrade_tool 並存放到 luckfox-pico 目錄)

寫入核心系統後，輸入

adb shell

使用 ADB 連接到 LuckFox Pico

(由於在下編寫這篇文章時，剛好 LuckFox Pico 發佈 LuckFox Ultra 開發板 及 更新原始碼
因此使用較新原始碼所編譯的 LuckFox Pico ，已經設定好基本的提示資訊)

修改引腳設定

新版本的核心系統，引腳設定只有系統保留的預設功能
不計算 電源(VCC) 及 接地(GND) ，只有 ADC 、 偵測用的 UART2 、 系統保留的 I²C4 及 連接到 Micro SD 卡的 SPI2
其他引腳只有 GPIO 功能
如果需要使用 PWM 及 額外的 I²C3 及 SPI0 ，需要修改核心的引腳設定

到 sysdrv/source/kernel/arch/arm/boot/dts ，並尋找對應的 LuckFox Pico 型號的 dts檔案

使用 文字編輯器 開啟 dts檔案

如果需要啟動對應引腳的功能，在檔案中尋找 pwm, uart, i2c, spi 的分類，並將 status 由 disable 修改為 okay

dts檔案 中的設定並非完整內容，缺失的設定要自行加入，而且引腳及其功能必須存在於 LuckFox Pico 對應的型號
除了範例中的 PWM1 ，例如在下想啟用 LuckFox Pico Mini B型號 的 PWM3, PWM8, PWM9, PWM10, PWM11
在 dts檔案 中加入

&pwm3 {
	status = "okay";
	pinctrl-names = "active";
	pinctrl-0 = <&pwm3m2_pins>; // reference to data sheet pin PWM3_IR_M2
};
&pwm8 {
	status = "okay";
	pinctrl-names = "active";
	pinctrl-0 = <&pwm8m1_pins>; // reference to data sheet pin PWM8_M1
};
&pwm9 {
	status = "okay";
	pinctrl-names = "active";
	pinctrl-0 = <&pwm9m1_pins>; // reference to data sheet pin PWM9_M1
};
&pwm10 {
	status = "okay";
	pinctrl-names = "active";
	pinctrl-0 = <&pwm10m1_pins>; // reference to data sheet pin PWM10_M1
};
&pwm11 {
	status = "okay";
	pinctrl-names = "active";
	pinctrl-0 = <&pwm11m1_pins>; // reference to data sheet pin PWM11_IR_M1
};

修改完成後，輸入

"./build.sh" kernel

重新編譯核心

核心編譯完成後(大約20秒)，輸入

"./build.sh" firmware

將編譯完的資料封裝(大約20秒)成 update.img

再次將 update.img 寫入到 LuckFox Pico

使用修改後的核心系統，便能夠使用 PWM 、 I²C3 、 SPI0

安裝額外軟件

基於儲存裝置的容量限制， LuckFox Pico 預設的 Linux 並沒有安裝太多軟件
不過 LuckFox Pico 在編譯 Linux核心系統 時，能夠同時將需要使用的軟件編譯並安裝

到 sysdrv/source/buildroot/buildroot-* 目錄(buildroot-* 目錄需要先編譯一次才建立)，輸入

make luckfox_pico_defconfig

建立軟件的設定檔，輸入

make menuconfig

修改設定檔的內容

執行指令後，會顯示一個互動操作的 Terminal 選單，軟件項目在 Target packages 中
並會將不同類別的軟件分類，例如在下打算安裝常用的 壓縮及解壓縮軟件
選擇項目後，按 空格鍵 (Space) 選取 或 取消選取 該項目

除了依分類尋找，亦可以按 / (斜線) 符號 搜尋
操作以 正規表達式 (Regular Expression (regex)) 尋找資料
如果符合的資料很多，需要較長的載入時間

篩選後的內容會以文字清單顯示，可以按上下左右方向鍵移動(主要是上下)
項目中的 prompt 為 軟件名稱，然後 括號中的數字 是前往該項目的 快捷鍵
但 快捷鍵 必須 顯示該項目的數字 的情況下才能生效

按下對應項目的 快捷鍵 後，便會立即前往 該項目 或 該項目的分類目錄

完成設定後，儲存並離開

輸入

make savedefconfig

將設定資料儲存到編譯設定，再輸入

make

開始編譯軟件

如果編譯的軟件需要從網絡下載對應軟件的原始碼

編譯時間受下載速度、軟件數量，因此在下沒有測試時間

軟件編譯完成後，回到 luckfox-pico 目錄，輸入

"./build.sh" rootfs

重新編譯 系統目錄

編譯完成後，輸入

"./build.sh" firmware

再次資料封裝成 update.img

(由於 系統目錄 已經編譯，因此不需要重新編譯所有軟件，只需要編譯新加入的軟件)

再次將資料寫入到 LuckFox Pico

便可以在 LuckFox Pico 使用額外軟件

補充資料

先前試用 LuckFoc Pico Mini B 預設並沒有能夠直接控制 SPI 的指令
因此可以到 buildroot-* 尋找及編譯 spidev_test ，是一個使用 SpiDev 並由 C 製作的 SPI 測試工具

搜尋、安裝、編譯 spidev_test 並寫入到 LuckFox Pico

便可以直接使用 Shell腳本 控制 SPI

另外 sysdrv/source/buildroot/buildroot-*/output/target 是編譯 LuckFox Pico 系統檔案 的 fakeroot 位置
可以將 起動程式 儲存到 etc/init.d 中，然後編譯 核心目錄、封裝成映像檔、將核心寫入到 LuckFox Pico
當 LuckFox Pico 起動後便立即執行

除了 etc/init.d ，亦可以將需要的檔案存放到需要的位置 (例如 /opt ，通常存放額外軟件)
便不需要每次寫入 核心系統 要自行再建立軟件

總結

編譯在 LuckFox Pico 運作的 Linux ，有點像在 Termux 上設定 Linux 相似
分別是 Termux 上的 Linux 是屬於虛擬機，無法存取宿主的硬件功能
而 LuckFox Pico 則是真實的 Linux 主機，能夠存取裝置的硬件

在下最初為了避免安裝太多套件在電腦系統，所以在 虛擬機系統 中測試編譯 LuckFox Pico 的核心系統
但編譯的時間需要120分鐘，實在太長，因為直接使用電腦編譯，縮短為30分鐘完成

編譯最重要選擇正確的 LuckFox 型號，然後便是等待完成，因此並沒有特殊技能要求
主要是更改或啟動引腳的功能，才需要參考不同型號的 LuckFox Pico 引腳的功能

另外一個需要花時間就是編譯軟件， LuckFox Pico 編譯時預設使用以下軟件

• acl
• argp-standalone
• attr
• autoconf-archive
• autoconf
• automake
• bash
• bison
• busybox
• cmocka
• dialog
• dtc
• e2fsprogs
• expat
• fakeroot
• flex
• gettext-tiny
• gettext-tiny
• gmp
• gnutls
• heimdal
• htop
• libevent
• libffi
• libiconv
• libopenssl
• libtasn1
• libtirpc
• libtool
• libunistring
• libv4l
• libzlib
• lrzsz
• m4
• nano
• ncurses
• nettle
• nfs-utils
• ntp
• openssh
• patchelf
• perl-parse-yapp
• perl
• pkgconf
• popt
• python3
• python-aiodns
• python-aiohttp
• python-aiosignal
• python-async-timeout
• python-attrs
• python-cchardet
• python-cffi
• python-click
• python-cython
• python-flit-core
• python-frozenlist
• python-idna
• python-installer
• python-itsdangerous
• python-jinja2
• python-markupsafe
• python-multidict
• python-packaging
• python-pep517
• python-periphery
• python-pillow
• python-pycares
• python-pycparser
• python-pypa-build
• python-serial
• python-setuptools
• python-smbus-cffi
• python-spidev
• python-typing-extensions
• python-werkzeug
• python-yarl
• readline
• samba4
• time
• util-linux

因此需要額外添加軟件時，不要取消選擇這些套件，以免 LuckFox Pico 出現問題

而需要安裝額外視乎使用情況，在下有一些推薦軟件：

• GPIO工具
  • i2c-tools
  • spidev_test
• 壓縮或解壓縮工具
  • bzip2
  • gzip
  • p7zip (7zr)
  • unrar
  • unzip
  • xz-utils
  • zip
• 檔案系統工具
  • dosfstools
  • fatlabel
  • fsck.fat
  • mkfs.fat
  • exFAT (FUSE)
  • exfat-utils
  • exfatprogs
  • firmware-utils
  • ntfs-3g
  • encrypted volumes
  • ntfsprogs
• 網絡工具
  • libcurl
  • net-tools
  • nmap
  • wget
• 開發工具
  • gawk
  • git
  • grep
  • jq
  • python-pip
• 伺服器工具
  • apache
  • cups
  • transmission
• 多媒體工具
  • imagemagick
  • ffmpeg
• 其他工具
  • jhead
  • ghostscript
  • libfdisk
  • neofetch

閣下可以選取選項後，查看說明了解該套件的功能
另外部分安裝選項，選取後會有額外功能，如果情況許可，建議同時安裝，令該軟件達至最佳功能

參考資料

• LuckFox 原始碼 @ GitHub
• LuckFox 編譯資料 @ wiki.luckfox.com