为pcDuino3 Nano构建Linux 4.x + Lubuntu操作系统

本文参考eewiki上A20-OLinuXino-LIME的系统构建流程，为pcDuino3 Nano Lite交叉编译Mainline U-Boot和Kernel 4.x，并运行Lubuntu 14.04图形桌面。

兔子使用的交叉编译主机环境为Xeon E5620服务器和Ubuntu Server 14.04 64-bit操作系统，而交叉编译需要的Linaro GCC为32-bit版本，因此需要安装相关32-bit库。

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
sudo apt-get install libc6:i386 libstdc++6:i386 libncurses5:i386 zlib1g:i386

下载交叉编译工具，并将环境变量CC设置为编译器的路径和名称前缀。
wget -c https://releases.linaro.org/14.09/components/toolchain/binaries/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-4.9-2014.09_linux.tar.xz

tar xf gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-4.9-2014.09_linux.tar.xz

export CC=`pwd`/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-4.9-2014.09_linux/bin/arm-linux-gnueabihf-

深入命令查看GCC版本来验证交叉编译工具的配置，如果报错请检查32-bit库是否安装正确。

${CC}gcc --version

编译U-Boot
从U-Boot官方Git仓库下载U-boot源码。
git clone git://git.denx.de/u-boot.git

cd u-boot/

git checkout v2015.10 -b tmp

使用pcDuino 3 Nano的配置文件进行配置。

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=${CC} distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=${CC} Linksprite_pcDuino3_Nano_defconfig

编译U-Boot，这里采用4线程加速编译。

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=${CC} -j4

编译完成后，在U-Boot目录下会生成u-boot-sunxi-with-spl.bin文件，即为包含了A20初级Bootloader和U-Boot的镜像。

编译Linux 4.x Kernel
eewiki上使用了Robert Nelson编写的编译脚本来简化Kernel编译过程。下载编译脚本，并根据需要选择要编译的Kernel版本。本例使用4.1.x版本。

git clone https://github.com/RobertCNelson/armv7-lpae-multiplatform
cd armv7-lpae-multiplatform/

选择Linux 4.1.x Longterm版：
git checkout origin/v4.1.x -b tmp
选择Linux 4.2.x Stable版：
git checkout origin/v4.2.x -b tmp
选择Linux 4.3.x Prepatch版：
git checkout origin/v4.3.x -b tmp

运行build_kernel.sh脚本开始编译。脚本会自动下载并配置交叉编译工具，从Kernel官方Git仓库下载源码并开始编译。

./build_kernel.sh

期间会进入menuconfig界面。由于脚本是为多平台设计的，用户可以根据需要裁剪不需要的平台和模块支持。

编译完成后，在deploy目录下会生成zImage镜像文件，modules和firmware压缩包。

获取RootFS
eewiki提供了两种可供选择的精简版根文件系统，分别为Ubuntu 14.04和Debian 8。本文选择使用Ubuntu系统。下载并解压rootfs：

wget -c https://rcn-ee.com/rootfs/eewiki/minfs/ubuntu-14.04.3-minimal-armhf-2015-09-07.tar.xz

tar xf ubuntu-14.04.3-minimal-armhf-2015-09-07.tar.xz

另附Dibian 8的下载地址：
https://rcn-ee.com/rootfs/eewiki/barefs/debian-8.2-bare-armhf-2015-09-07.tar.xz

制作启动SD卡（MicroSD）
将TF卡通过USB读卡器连接编译主机，清除分区表sdX为对应的SD卡设备，如果使用主机自带的读卡器，则可能识别为mmcblkX。

sudo dd if=/dev/zero of=/dev/sdX bs=1M count=10

通过gparted或fdisk等工具为SD卡重新分区并格式化SD卡，本例使用Sandisk 8GB Class10 MicroSD卡。

分区后向SD卡写入编译好的Bootloader。
sudo dd if=./u-boot/u-boot-sunxi-with-spl.bin of=/dev/sdX bs=1024 seek=8

挂载SD卡分区。
sudo mkdir -p /media/boot/
sudo mkdir -p /media/rootfs/
sudo mount /dev/sdX1 /media/boot/
sudo mount /dev/sdX2 /media/rootfs/

将deploy目录下的zImage文件复制到BOOT分区，同时将设备树文件也解压到BOOT分区，此处文件名中的kernel_version会根据不同的Kernel版本发生变化。

sudo cp deploy/(kernel_version).zImage /media/boot/zImage
sudo tar xfv deploy/(kernel_version)-dtbs.tar.gz -C /media/boot/

（这里还没有找到选择编译Nano设备树的配置，本例实际使用的文件是从网上找到的：https://github.com/Thermionix/arch-satnav/blob/master/uBoot-pcDuino-Nano/sun7i-a20-pcduino3-nano.dtb）

在BOOT分区新建一extlinux目录和配置文件。
sudo mkdir -p /media/boot/extlinux/
sudo nano /media/boot/extlinux/extlinux.conf
配置用于指定Kernel、Device Tree和RootFS位置，其内容如下：
label Linux 4.x
kernel ../zImage
append root=/dev/mmcblk0p2
fdtdir ../

最后复制根文件系统到第二个分区。

sudo tar xfvp ubuntu-14.04.3-minimal-armhf-2015-09-07/armhf-rootfs-ubuntu-trusty.tar –C /media/rootfs

将编译Kernel生成的驱动模块也复制到该分区。

修改根文件系统分区下的etc/fstab文件，加入如下内容。

/dev/mmcblk0p2 / auto errors=remount-ro 0 1
/dev/mmcblk0p1 /boot auto errors=remount-ro 0 1

修改etc/network/interfaces文件自动配置网卡和DHCP。

auto lo
iface lo inet loopback
auto eth0
iface eth0 inet dhcp

卸载并移除SD卡。

sync
sudo umount /media/boot
sudo umount /media/rootfs

为pcDuino3 Nano连接USB 5V2A电源、HDMI显示器、USB键盘鼠标，插入制作好的SD卡，上电启动。

本系统从U-Boot开始就能够支持HDMI、Ethernet和USB设备，因此除了从SD卡启动操作系统外还可以选择U盘或网络启动。Ubuntu系统启动后停留在命令行登录界面，默认的用户名为ubuntu，密码为temppwd。

安装Lubuntu桌面
eewiki提供的Ubuntu为精简版本，这样一来用户可以方便的选择安装不同的桌面。本文选择Lubuntu桌面。

通过命令行界面登录Ubuntu，然后从Ubuntu源在线安装桌面。

suto apt-get update
sudo apt-get upgrade
sudo apt-get install lubuntu-desktop

经过漫长的安装等待后，重启系统就可以进入桌面了。