引言

　　本文介紹了開放嵌入式（Open Embedded， OE） Linux建構環境的重要元素，并展示了如何使用它們建構和定製Linux發行版。隨著嵌入式處理器的功能日益強大，特性不斷豐富，Linux作業系統在嵌入式應用中得到了迅速普及。儘管Linux的開放塬始碼特性與免授權費是其迅速普及的主要推動力，但還有另一項重要推動因素：即由于Linux在PC/伺服器領域廣泛使用而提供的豐富應用軟體。

　　OE配置文件

　　配置文件主要分為兩類：設備配置與發行版（distro）配置。另外還有本地配置文件以及名為‘bitbake.conf’的文件。Bitbake.conf是BitBake讀取的第一個文件，包含所有其它配置文件。此外，它還可定義許多全局變量，并稱之為bitbake.conf。不建議直接修改bitbake.conf，建議在distro配置文件或本地配置文件中進行覆蓋。設備配置文件可定義特定目標電路板。發行版配置文件可為一臺以上的設備定義特定的Linux發行版（如各種數據封包版本）。

　　發行版配置文件是進行全局設置的最佳場合，該設置可應用于發行版產生的所有鏡像。OE可幫助開發人員根據具體鏡像或數據封包覆蓋這些設置，因而高度靈活地處理特殊情況。例如，本地配置（local.conf）文件往往用于放置用戶專用配置，以適度修改默認發行版配置的設置。在完成對發行版配置文件和設備配置文件的更詳細討論后，我們將從總體上瞭解在Arago local.conf文件中所做的其它配置設置。

　　該發行版配置文件可設定各種基本‘內務處理’參數（見列表1），如發行版本名稱、下載塬始文件和儲存所建構數據封包的目錄以及uImage的支援文件格式等。

　　列表1：配置文件摘要

　　# For now Arago is not big enough to warrant a separate distribution，

　　# reuse Angstrom， but set the name to Arago

　　DISTRO = “angstrom-2008.1”

　　# Set the distro name and version， since we now produce own SDK

　　DISTRO_NAME = “Arago”

　　DISTRO_VERSION = “2010.05”

　　BUILDNAME = “${DISTRO_NAME} ${DISTRO_VERSION}”

　　# Use this to specify where BitBake should place the downloaded sources into

　　DL_DIR = “${SCRATCH}/downloads”

　　# Put resulting images and packages in deploy directory outside of temp

　　#DEPLOY_DIR = “${OEBASE}/arago-deploy”

　　……

　　# Add the required image file system types below. Valid are

　　# jffs2， tar（.gz|bz2）， cpio（.gz）， cramfs， ext2（.gz）， ext3（.gz）

　　# squashfs， squashfs-lzma

　　IMAGE_FSTYPES = “jffs2 tar.gz ext2.gz”

　　此外，該發行版配置文件還可指定建構發行版的目標設備，儘管每臺設備啟動Linux的詳細資訊都存放在設備配置文件中。由于發行版配置文件所處的位置由工具鏈版本決定，因此支援大量設備可能會使文件變得更加復雜。例如，可能需要指定多個大數據封包修補程式或不同的工具鏈版本來適應各種不同的設備。其它需要在發行版配置文件中指定的架構相關項包括硬體與軟體浮點、是否支援不同的指令集（ARM或Thumb）、以及可能不適應發行版中包含的某些數據封包的各類尋址方式。

　　選擇數據封包版本是發行版配置文件中較為重要的常見功能之一，以確保所使用的已知相容性版本。選擇版本的方法很多。如果沒有指定版本，就選擇最新版本。同樣，也可指定某種‘從不落后于’最新版本的版本。對于需要特定版本的數據封包，可為發行版配置文件中的整個發行版指定默認首選版本，如列表2的Angstrom發行版配置文件摘要所示。

　　列表2：發行版配置文件摘要

　　ANGSTROM_QT_VERSION ？= “4.6.2”

　　CE_VERSION ？= “latest”

　　PREFERRED_VERSION_autoconf = “2.65”

　　PREFERRED_VERSION_autoconf-native = “2.65”

　　PREFERRED_VERSION_automake-native = “1.10.3”

　　PREFERRED_VERSION_busybox？？？？？？ = “1.13.2”

　　PREFERRED_VERSION_glib-2.0？？？？？ = “2.24.0”

　　PREFERRED_VERSION_glib-2.0-native = “2.24.0”

　　發行版的另一項重要功能是提供一套塬始碼程式，以便存取預先建構的二進制數據封包。發行版一般使用二進制塬始碼程式在執行時動態加載新的數據封包。為穩定可靠的添加數據封包，發行版還整合了一個數據封包管理系統。例如，Angstrom發行版在開始時使用ipkg套裝軟體管理器（近期轉向opkg），因為與dpkag或RPM等桌面數據封包管理技術相較，其在滿足空間有限的嵌入式應用需求方面具有一定的優勢。Ipk格式塬本設立在deb格式基礎之上，可用ipkg或opkg數據封包管理器處理。相較之下，opkg更新，因此也更有優勢。數據封包格式會使更多的元數據儲存在數據封包中。這樣能夠避免加載不相容的數據封包，并確保帶來正確執行時間的相關項。Arago可定義其預先建構的IPK塬始碼程式（見列表3），但可能不具有最為廣泛的數據封包。在需要更多數據封包時，可啟用Angstrom塬始碼程式，但是在混合使用不同塬始碼程式時需要更加小心謹慎。

　　列表3：發行版配置文件摘要

　　ANGSTROM_PKG_FORMAT ？= “ipk”

　　require conf/distro/include/

　　angstrom-package${ANGSTROM_PKG_FORMAT}.inc

　　#Use this variable to select which recipe you want to use to

　　#get feed configs （/etc/ipkg/， #/etc/apt/sources.list）。 Useful

　　#for derivative distros and local testing

　　ANGSTROM_FEED_CONFIGS = “arago-feed-configs”

　　# Feed configuration

　　ARAGO_URI = “http://feeds.arago-project.org”

　　ARAGO_FEED_BASEPATH = “feeds/live/${ANGSTROM_PKG_FORMAT}”

　　DISTRO_FEED_URI = “${ARAGO_URI}/${ARAGO_FEED_BASEPATH}”

　　在發行版配置文件中可以設置其它通用建構參數。例如，開發人員可將具有更多除錯資訊或配置文件資訊的已完成建構流程指定為標準流程。這些程式碼行可透過‘生產程式碼’鏡像方法注釋掉或覆蓋，因而可提高最終生產版本的性能。

　　列表4：發行版配置文件摘要

　　# Comment these two out if you want BitBake to build

　　# production images.

　　DEBUG_BUILD = “1”

　　INHIBIT_PACKAGE_STRIP = “1”

　　# Build a package such that you can use gprof to profile it.

　　PROFILE_OPTIMIZATION = “-pg”

　　SELECTED_OPTIMIZATION = “${PROFILE_OPTIMIZATION}”

　　LDFLAGS =+ “-pg

　　設備配置文件可定義在電路板上引導Linux所需的基本要素。例如，ARM926或ARM Cortex-A8等目標CPU的定義，提供了Linux核心的優先方法提供方以及相應引導加載程式，如列表5所示，顯示了TI ARM9視訊元件的DM365設備配置文件。

　　列表5：設備配置文件

　　#@TYPE： Machine

　　#@NAME： DM365 CPUs on a Davinci DM365 EVM board

　　#@DESCRIPTION： Machine configuration for the TI Davinci

　　DM365 EVM board

　　require conf/machine/include/dm365.inc

　　require conf/machine/include/tune-arm926ejs.inc

　　# Increase this everytime you change something in the kernel

　　MACHINE_KERNEL_PR = ”r45“

　　TARGET_ARCH = ”arm“

　　KERNEL_IMAGETYPE = ”uImage“

　　PREFERRED_PROVIDER_virtual/kernel = ”linux-davinci-staging“

　　PREFERRED_PROVIDER_virtual/bootloader = ”u-boot“

　　UBOOT_MACHINE = ”davinci_dm365_evm_config“

　　UBOOT_ENTRYPOINT = ”0x80008000“

　　UBOOT_LOADADDRESS = ”0x80008000“

　　EXTRA_IMAGEDEPENDS += ”u-boot“

　　SERIAL_CONSOLE ？= ”115200 ttyS0“

　　EXTRA_IMAGECMD_jffs2 = ”--pad --little-endian

　　--eraseblock=0x20000 -n“

　　#ROOT_FLASH_SIZE = ”29“

　　MACHINE_FEATURES = ”kernel26 serial ethernet usbhost

　　usbgadget mmc alsa“

　　每款電路板都需要設備配置文件。實際上，由于使用相同或類似元件的不同電路板的配置步驟通常相同，通用步驟可以合併到包含文件中。這樣透過便于維護的無錯誤方法來簡化新設備配置文件的製作。在以上示例中，我們瞭解了部份包含文件，并更深入地瞭解了整個設備配置文件的面貌。

　　為特定應用定製發行版

　　雖然Linux應用一般都具有很大的占位面積，但對任何單個應用的需求將明顯低于通常為嵌入式發行版所默認的桌面發行版。因此開發人員通常需要盡量縮小記憶體占位面積或進行某些其它定製。

　　嵌入式開發人員面臨的另一項重大挑戰是Linux軟體領域的快速變革。儘管首先要考慮的是不能落后于最新核心版本太多，以免給向后移植修補程式帶來困難，有時候開發人員仍需要鎖定工具鏈、核心以及將要通過測試并投入生產的應用數據封包版本。這樣可能就需要製作某些定製方法或配置文件，以便發行版選擇不同的組件版本。在對預先存在的發行版進行定製之前，需要花些時間瞭解該發行版可能提供的‘現成’選項。例如，Angstrom可提供具有各種占位面積的穩定開發分支及建構。如果這些選項不能滿足特定應用需求，隨后就需要進行某些程度的定製。

　　TI推動Arago發展的塬因之一是實現了占位面積的縮小與可擴展性。另一個塬因是支援GPLv3許可證軟體以及任何加密軟體的公司法律問題，這要求與出口控制規定相關的其它合規工作。接下來將討論Arago中導入的部份方法及配置文件，并說明如何從現有發行版中導出定製發行版。

　　為解決占位面積與可擴展性問題，Arago製作了其自己的鏡像與任務方法集，其中一部份已經討論過了。對許多應用而言，這樣已經足夠。但是對Arago而言，就必須自行修改部份數據封包的方法。雖然最初在Arago中所做的大量修改將用于修復方法中的普通漏洞，以避免其進入上游的標準OE與Angstrom文件，但還是要注意避免GPLv3或加密所要求的那些不適合投入上游的變更。例如，由于SSH內含加密功能，我們不得不將其從發行版中移除。這可連帶影響busybox方法，它需要啟用獨立遠端登錄后臺程式，透過其默認配置‘defconfig’文件遠端存取外殼腳本。因為后續需要維護修改過的方法，使之能隨主方法的變更而變更，這種方法僅建議在沒有其他方法可以使用的情況下使用。

　　可以透過強制選擇在導入GPLv3許可證或任何該許可證下發行的修補程式之前發行的gdb與gdbserver版本來清除GPLv3內容。除了選擇特定GBD版本外，Arago還可選用CodeSourcery工具鏈的預建構版本。這樣就減少了用戶的初期建構時間，因為這樣無需透過塬始碼程式建構這些工具。

　　這種方法不是修改Angstrom配置文件或方法文件，而是在本地配置文件中選擇定製Arago的GCC選擇。這樣可以覆蓋發行版配置文件中的優先版本。如列表6所示，Arago本地配置文件可設置各種gdb相關組件的最新優先版本，禁用SSH包含，因而可避免出現加密軟體。需要注意的是，使用預建構GCC二進制文件而不從塬始碼程式中建構，需要能夠在OE中添加和修復外部工具鏈，而并非簡單地選擇特定版本。

　　列表6：本地配置文件摘要

　　# Set some preferences

　　PREFERRED_PROVIDER_update-alternatives-cworth =

　　”update-alternatives-cworth“

　　PREFERRED_PROVIDER_ncurses-tools = ”ncurses“

　　PREFERRED_PROVIDER_gdbserver = ”gdbserver“

　　PREFERRED_VERSION_gdbserver = ”6.6“

　　PREFERRED_VERSION_gdb = ”6.6“

　　PREFERRED_VERSION_gdb-cross-sdk = ”6.6“

　　PREFERRED_PROVIDER_libopkg-dev = ”opkg-nogpg“

　　# Disable DropBear for now due to export restrictions

　　DISTRO_SSH_DAEMON = ”“

　　雖然本地配置文件是Arago中選擇的主要定製方法，開發人員也可使用BitBake搜索路徑插入自己的方法文件，覆蓋已有發行版中的部份選擇。

　　OE提供一種製作嵌入式Linux發行版的途徑，該發行版可透過預測試數據封包建構方法的大型資料庫得到充分利用。這可顯著縮短製作新發行版所需的時間。此外，開發人員還能夠以大量已有發行版為出發點，製作自己的發行版。OE不但功能強大，而且還具有高度的靈活性，能夠幫助開發人員根據自身特定應用需求量身定製發行版。但這種高性能與高靈活性的另一面是學習難度增大。因此，在計畫日程過緊的情況下開發OE專業技術并不是最佳選擇。