Собираем свой Android для BeagleBoard

В этой статье, я хочу рассказать о процессе сборки Android, для контроллеров ARM. Надеюсь что для кого то эта статья окажется полезной, не только разработчику но и не искушённому пользователю. В основном конечно, хотелось бы показать как происходит сам процесс сборки, операционной системы для мобильных устройств. В качестве «подопытного кролика» я выбрал BeagleBoard-xM.
Это одна из отладочных плат, которые, как нельзя лучше подходят для подобных целей. кроме всего прочего она обладает HDMI и S-VIDEO выходами, для того что бы «пощупать» результат. А так же 4-я USB портами, которых вполне хватает для подключения клавиатуры, мышки и т.п. В своих экспериментах, я использовал BeadaFrame купленную на eBay, однако это условие абсолютно не принципиально, так как подойдёт любой «телевизор».

И так, грузиться наша плата будет с microSD, а для сборки Android нам понадобится Linux машина, например c Ubuntu 13.04-AMD x64, вполне можно использовать виртуальную машину, однако рекомендую убедиться в том что виртуальной машине доступно MMC устройство, т.е. сама microSD карточка, а для начала нам понадобится установить следующие пакеты:

sudo apt-get install aptitude
sudo aptitude install ia32-libs

sudo apt-get install git-core gnupg flex bison gperf build-essential zip curl libc6-dev libncurses5-dev:i386 
x11proto-core-dev libx11-dev:i386 libreadline6-dev:i386 libgl1-mesa-glx:i386 libgl1-mesa-dev g++-multilib mingw32 
openjdk-6-jdk tofrodos python-markdown libxml2-utils xsltproc zlib1g-dev:i386 curl

Для нашего Android понадобится собрать три основные вещи:

• само ядро операционной системы, по сути, — это бинарный файл, который будет загружать загрузчик.
• загрузчик, в нашем случае — это будет u-boot, хотя можно использовать и x-loader.
• файловая система

А для работы создадим какую ни будь рабочую директорию, например: /home/ubuntu/Adroid/

mkdir /home/ubuntu/Android
cd /home/ubuntu/Android

и сразу добавим эту директорию в пути:

export PATH=/home/ubuntu/Android:$PATH

Если на Вашей виртуальной машине, не был установлен git, то придётся это сделать:

sudo apt-get install git

git config --global user.email "you@example.com"
git config --global user.name "You Name"

Инициализация репозитория

Теперь нам нужно получить исходный код самого Android, из которого, в дальнейшем, мы будем собирать само ядро операционной системы и файловую систему. Для этого внутри рабочей директории /home/ubuntu/Adroid, выполним следующую команду:

curl http://commondatastorage.googleapis.com/git-repo-downloads/repo > androidrepo

В результате мы получили файл androidrepo, с помощью которого мы и будем работать с репозиторием. Для этого назначим права исполняемого файла для androidrepo.

chmod a+x androidrepo

Далее, внутри наше рабочей директории, создаём каталог для исходного кода:

mkdir /home/ubuntu/Android/source
cd /home/ubuntu/Android/source

и инициируем репозиторий:

androidrepo init -u git://gitorious.org/rowboat/manifest.git -m rowboat-jb-am37x.xml

После успешной инициации, выполняем синхронизацию с репозиторием

androidrepo sync

Синхронизация — это достаточно долгий процесс, поскольку содержит ни только исподники ядра, но и файловую систему а так же компилятор с помощью которого и будет собираться и загрузчик, и само ядро.
По окончанию синхронизации, мы должны увидеть информацию об успешной синхронизации, что то вроде этого:
Syncing work tree: 100% (261/261), done.
Теперь, перед сборкой нам нужно настроить путь к компилятору, которым мы будем собирать и ядро и загрузчик. Сам компилятор находится внутри самого репозитория в директории prebuilts/gcc/linux-x86/arm/arm-eabi-4.6/bin, так что устанавливаем путь к нему в переменной PATH.

export PATH=/home/ubuntu/Android/source/prebuilts/gcc/linux-x86/arm/arm-eabi-4.6/bin:$PATH

На этом, подготовительную работу, можно считать законченной.
 

Сборка загрузчика

Как я уже писал, что в качестве загрузчика, мы будем использовать u-boot. Для сборки нам понадобится сделать клон репозитория u-boot, в нашей рабочей папке:

git clone git://git.denx.de/u-boot.git u-boot

И собираем наш загрузчик, первую команду distclean, при самой первой сборке, можно пропустить.
Для сборки u-boot используется компилятор arm-eabi-gcc, путь к которому у нас уже установлен.

сd u-boot-main

make CROSS_COMPILE=arm-eabi- distclean
make CROSS_COMPILE=arm-eabi- omap3_beagle_config
make CROSS_COMPILE=arm-eabi-

Результат сборки загрузчика — это два файла MLO, и u-boot.bin. Оба этих файла находятся в корне директории u-boot. Сразу перенесём их куда ни будь, просто для удобства, например в каталог build.
 

Сборка ядра

Теперь мы добрались до сборки самого ядра. Физически это один файл uImage, который по факту представляет ни что иное как — Linux ядро. Однако перед тем как приступать к сборке, необходимо установить Java SE 1.6. И именно версию 1.6, установить которую можно из репозитория:

sudo add-apt-repository ppa:webupd8team/java
sudo apt-get update
sudo apt-get install oracle-java6-installer

или, например как описано в этой статье.
Далее, для сборки ядра, нам нужно зайти в директорию kernel, внутри Android репозитория. В нашем случае: /home/ubuntu/Adroid/source/kernel, и по примеру сборки загрузчика u-boot, выполнить сборку:

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-eabi- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-eabi- omap3_beagle_android_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-eabi- uImage

Надо заметить, что omap3_beagle_android_defconfig взят из каталога kernel/arch/arm/configs, в котором находятся конфигурации ядра. При желании можно изменить, добавить, или подобрать подходящую конфигурацию для конкретного «железа».
Результат сборки, будет находится в папке kernel/arch/arm/boot, т.е. в нашем случае /home/ubuntu/Adroid/source/kernel/arch/arm/boot, откуда мы берём файл uImage, собственно само ядро, и переносим его в уже удобную, для нас директорию build.
 

Сборка файловой системы

Это последний этап сборки нашей операционной системы, для этого нужно перейти в корень репозитория, и собрать её:

make TARGET_PRODUCT=beagleboard droid

Файловая система собирается достаточно долгое время, да и места на диске требует около 20Gb. После компиляции самой файловой системы, нужно получить архив, в который войдут все необходимые файлы.

make TARGET_PRODUCT=beagleboard fs_tarball

После окончания сборки архива, мы получаем файл footfs.tar.bz2, который находится в директории out: /home/ubuntu/Adroid/source/out/target/product/beagleboard/rootfs.tar.bz2, и собственно содержит файловую систему Android. Тут находятся все системные файлы, приложения, и утилиты входящие в состав операционной системы.
 

Конфигурирование системы

Сам процесс конфигурирования достаточно прост, а для упрощения, воспользуемся Rowboat Tools от Texas Instruments. Нам понадобится файл конфигурации загрузчика boot.scr, который содержит настройки переменных загрузчика.
Скачиваем и распаковываем непосредственно сам Rowboat Tools:

cd /home/ubuntu/Android/
wget https://rowboat.googlecode.com/files/RowboatTools-JB.tar.gz
tar -xvzf RowboatTools-JB.tar.gz

Для нас, сейчас интересен файл mkbootscr, который находится в каталоге RowboatTools-JB/am37x/mk-bootscr. Если заглянуть внутрь файла, то можно найти подобные строки:

setenv bootargs 'console=ttyO2,115200n8 androidboot.console=ttyO2 mem=256M root=/dev/mmcblk0p2 
rw rootfstype=ext4 rootwait init=/init ip=off omap_vout.vid1_static_vrfb_alloc=y vram=8M omapfb.vram=0:8M 
omapdss.def_disp=dvi omapfb.mode=dvi:1024x768-16'

Это и есть установка переменных загрузчика, т.е. например нам нужно установить разрешение экрана отличным от «по умолчанию», значит мы должны изменить значение dvi:1024x768-16, и выполнить mkbootscr. В результате мы получаем файл boot.scr с нашими новыми настройками. Менять сразу boot.scr не выйдет, потому что он несёт информацию о контрольной сумме, которая, конечно же, должна совпадать с размером самого файла.
 

Установка и загрузка

Сама плата, как в принципе и большинство устройств на ARM контроллерах могут загрузиться с NAND памяти, SD/MMC или USB/RS-232. В нашем случае, мы будем загружаться с MMC. Во первых этот безопаснее чем прошивка NAND памяти, а во вторых, на мой взгляд, просто удобнее особенно в демонстрационных целях.
И так, нам понадобится MMC, желательно от 2 до 8 Gb. Подключаем MMC к Linux машине, и подготавливаем файловую систему.
Загрузочный MMC диск должен содержать минимум два раздела. Первый FAT16 назовём его boot, с которого собственно и будет происходить загрузка u-boot и ядра операционной системы, и второй Ext4, на котором будет находится наша файловая система, назовём его rootfs.
Для упрощения создания файловой системы, я подготовил маленький bash скрипт, просто для удобства пользования. Если контроллер не найдёт загрузочный сектор, наша платформа просто не сможет загрузится.

#!/bin/bash -e

if ! [ $(id -u) = 0 ] ; then
 echo "This script should be run as sudo user or root"
 exit 1
fi

mmcdisk=$1

conf_boot_startmb="1"
conf_boot_endmb="96"
sfdisk_fstype="0xE"

label_boot="boot"
label_rootfs="rootfs"

# Umount existion partitions
echo "Unmounting partitions"
mountpoints=$(mount | grep -v none | grep "$mmcdisk" | wc -l)

for ((i=1;i<=${mountpoints};i++))
do
 currentdisk=$(mount | grep -v none | grep "$mmcdisk" | tail -1 | awk '{print $1}')
 umount ${currentdisk} >/dev/null 2>&1 || true
done

dd if=/dev/zero of=${mmcdisk} bs=1M count=16
sync

# Create partition table
LC_ALL=C sfdisk --force --in-order --Linux --unit M "${mmcdisk}" <<-__EOF__
 $conf_boot_startmb,$conf_boot_endmb,$sfdisk_fstype,*
 ,,,-
__EOF__

sync

partprobe ${mmcdisk}

# Setup partitions
echo "Setup partitions"
LC_ALL=C fdisk -l "${mmcdisk}"

LC_ALL=C mkfs.vfat -F 16 ${mmcdisk}p1 -n ${label_boot}
sync

LC_ALL=C mkfs.ext4 ${mmcdisk}p2 -L ${label_rootfs}
sync

Для работы скрипта, в качестве аргумента, нужно передать имя MMC устройства, т.е. например /dev/mmcblk0. Будьте предельно осторожны и внимательны с именем устройства, так как сам скрипт не проверяет MMC это или HDD диск.
После создания загрузочного диска, нам осталось только правильно скопировать собранные файлы. Для этого, на boot раздел копируем само ядро uImage, загрузчик u-boot.bin и MLO, а так же файл конфигурации boot.scr. На второй раздел: rootfs, нужно распаковать архив с нашей файловой системой rootfs.tar.bz2.
Все, наш свежесобранный Android готов, размонтируем нашу microSD, вставляем в целевое устройство, и включаем питание. Иногда конечно требуется нажать клавишу reset, и самая первая загрузка требует немного больше времени, чем обычно. Но всё таки — это «холодный старт».
 

Заключение

Подобным образом выглядит процесс сборки Android для мобильных телефонов и планшетов, разве что отличается процесс развёртывания на целевом устройстве. А для отладочных плат подобных BeagleBoard и BeagleBone и т.п. отличаются только конфигурации устройства.

http://habrahabr.ru/post/219457/