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1.定制化嵌入式linux系统

在实际项目中，一款嵌入式产品往往具有不同的硬件平台和软件需求，因此需要对嵌入式Linux系统进行定制，以满足不同的产品需求。之前的章节中基于Freescale官方提供的例程，构建了运行于imx6ull14x14evk硬件平台上的fsl-imx-fb发行版本，以此熟悉了Yocto的基本原理和工作流程。后续我们将基于Freescale官方的imx6ull14x14evk硬件平台的fsl-imx-fb发行版本，定制化自己的嵌入式Linux系统。一个完整的嵌入式Linux发行版包括U-Boot、Linux Kernel、Device Tree、rootfs。因此，定制化嵌入式Linux系统，将分为三个部分：U-Boot移植、Linux Kernel移植、构建rootfs。（Linux Kernel编译过程中，将同时生成Device Tree）。

Yocto是通过Metadata（Layers）的方式，确定构建嵌入式Linux系统的所需要的信息。Yocto和Freescale官方提供了很多的Metadata，在定制嵌入式Linux系统时，一般不会直接更改Yocto或Freescale官方提供的Metadata，而是通过创建新的Metadata，以.bb或.bbappend的方式定制自己的嵌入式Linux系统。采用Metadata的最大好处是使得软件功能模块化，把某一功能使用到的软件包或源码放在同一个Layer中，将使得当需要改变某一功能时，只需要改动相应的Metadata，而不会影响到其他功能。

1.1 创建Metadata

在sources目录下，创建一个文件夹，例如：meta-bird-imx6ull，用于存放自定义的Metadata，所有对于定制化嵌入式Linux系统所需的配置文件、源文件等都将存放在该目录下。在基于Freescale官方提供的fsl-arm-yocto-bsp Yocto项目构建嵌入式Linux系统发行版时，第一步是使用Freescale提供的imx-setup-release.sh初始化构建环境。在使用imx-setup-release.sh脚本时，采用的是如下命令：DISTRO=fsl-imx-fb MACHINE=imx6ull14x14evk source imx-setup-release.sh -b build。

其中参数fsl-imx-fb对应Linux发行版，imx6ull14x14evk对应Linux硬件平台。他们分别对应位于/sources/meta-imx路径下的meta-sdk/conf/distro下fsl-imx-fb.conf以及meta-bsp/conf/machine/imx6ull14x14evk.conf。因此需要在这两个文件的基础上，通过修改一定的设置，用于构建定制化的嵌入式Linux系统。在meta-bird-imx6ull文件夹中，需要按照Yocto定义的框架，创建一些文件，用于配置嵌入式Linux发行版的构建过程。教程中将以MACHINE=imx6ull-bird-dk，DISTRO=bird-imx-fb为例，构建系统。

在/sources/meta-bird-imx6ull路径下，创建一个conf文件夹，用于存放配置文件。在conf文件夹下，依次创建distro和machine文件夹。如下图所示：

1.1.1 修改layer.conf文件

在Yocto构建嵌入式Linux系统过程中，通过Layer（meta-xxx文件夹）的方式定义了构建系统所使用的配置文件、源文件等，创建好文件夹（meta-bird-imx6ull）后，通过修改layer.conf文件，将新增加的meta-bird-imx6ull加入到Yocto构建系统过程中。具体来说，将/sources/meta-imx/meta-bsp/conf路径下的layer.conf文件拷贝至/sources/meta-bird-imx6ull/conf路径下，并按照下图所示修改：

修改了BBFILE_xxx变量，用于告诉BitBake构建系统时，采用meta-bird-imx6ull文件夹下的.bb文件。其中，BBFILE_COLLECTIONS += "bird-imx6ull"中的"bird-imx6ull"必须和meta-bird-imx6ull文件夹的后缀bird-imx6ull一致。

对于新创建的Layer(meta-bird-imx6ull文件夹)，是通过meta-bird-imx6ull/conf路径下的layer.conf配置文件配置的，在layer.conf文件中，主要定义了一些变量的值，如下：
BBPATH：将当前Layer的路径增加到变量BBPATH中。
BBFILES：在当前Layer（meta-bird-imx6ull）中，有许多的recipes，在recipes中又有各种的.bb或.bbappend文件，这些.bb或.bbappend文件用于定义了参与构建系统过程的软件的基本信息（来源、配置等）。
BBFILE_COLLECTTIONS：该变量用于定义新增加的layer。
BBFILE_PATTERN：该变量用于定义bbFILES所定义的值的匹配路径。
BBFILE_PRIORITY：该变量用于定义Layer的优先级。当有多个相同的recipe存在于多个Layers中时，将用优先级高的那一个。

此外，在layer.coonf文件中还定义了一些其他的变量，用于控制系统的构建过程，在该文件中有许多与mx6不相关的其他型号的配置变量，可以将其移除，同时需要注意的是，目前在我们构建的系统中，去掉了optee相关的功能，因此，需要将layer.conf中与optee相关的部分去掉，去掉后的layer.conf文件如下所示：

# We have a conf and classes directory, add to BBPATH
BBPATH .= ":${LAYERDIR}"

# We have a packages directory, add to BBFILES
BBFILES += "${LAYERDIR}/recipes-*/*/*.bb \
       ${LAYERDIR}/recipes-*/*/*.bbappend"

BBFILE_COLLECTIONS += "bird-imx6ull"
BBFILE_PATTERN_bird-imx6ull := "^${LAYERDIR}/"
BBFILE_PRIORITY_bird-imx6ull = "9"
LAYERSERIES_COMPAT_bird-imx6ull = "warrior zeus"

HOSTTOOLS_NONFATAL_append = " bc rsync xxd"

# optee is no longer a valid distro feature. Use machine feature to remove, like this:
MACHINE_FEATURES_remove = "optee"
MACHINE_FEATURES_remove = "optee-client"
MACHINE_FEATURES_remove = "optee-os"
MACHINE_FEATURES_remove = "optee-test"
# DEPRECATED: The ability to remove optee from the build is deprecated and
# will be removed in some future release.

DISTRO_FEATURES_FILTER_NATIVESDK += "wayland"

MACHINE_USES_VIVANTE_KERNEL_DRIVER_MODULE ?= "0"

MACHINE_SOCARCH_FILTER_append_imxgpu = " opencv"

MACHINE_SOCARCH_FILTER_remove = " imx-parser alsa-lib gstreamer1.0"

# Use latest SDMA firmware from firmware-imx instead of upstream linux-firmware
MACHINE_FIRMWARE_remove_mx6  = "linux-firmware-imx-sdma-imx6q"
MACHINE_FIRMWARE_append_mx6  = " firmware-imx-sdma firmware-imx-regulatory"

MACHINE_FIRMWARE_append = " ${@bb.utils.contains('MACHINE_FEATURES', 'bcm4339', 'linux-firmware-bcm4339', '', d)}"
MACHINE_FIRMWARE_append = " ${@bb.utils.contains('MACHINE_FEATURES', 'bcm43430', 'linux-firmware-bcm43430', '', d)}"
MACHINE_FIRMWARE_append = " ${@bb.utils.contains('MACHINE_FEATURES', 'bcm43455', 'linux-firmware-bcm43455', '', d)}"
MACHINE_FIRMWARE_append = " ${@bb.utils.contains('MACHINE_FEATURES', 'bcm4356', 'linux-firmware-bcm4356-pcie', '', d)}"
MACHINE_FIRMWARE_append = " ${@bb.utils.contains('MACHINE_FEATURES', 'bcm4359', 'linux-firmware-bcm4359-pcie', '', d)}"
MACHINE_FIRMWARE_append = " ${@bb.utils.contains('MACHINE_FEATURES', 'nxp8987', 'linux-firmware-nxp8987', '', d)}"

# Extra Marvell Wi-Fi & BTE driver and firmware
MACHINE_EXTRA_RRECOMMENDS_append = " ${@bb.utils.contains('MACHINE_FEATURES', 'mrvl8997', 'packagegroup-imx-mrvl8997', '', d)}"

# Extra NXP Wlan SDK
MACHINE_EXTRA_RRECOMMENDS_append = " ${@bb.utils.contains('MACHINE_FEATURES', 'nxp8987', 'nxp-wlan-sdk', '', d)}"

MACHINE_GSTREAMER_1_0_PLUGIN_mx6ul ?= "imx-gst1.0-plugin"

PREFERRED_VERSION_weston_mx6 ?= "8.0.0.imx"

PREFERRED_VERSION_wayland-protocols_mx6 = "1.18.imx"

PREFERRED_VERSION_libdrm_mx6 ?= "2.4.99.imx"

PREFERRED_VERSION_isp-imx ?= "4.2.2.2"
PREFERRED_VERSION_basler-camera ?= "4.2.2.2"

SOC_DEFAULT_IMAGE_FSTYPES_remove = "wic.gz"
SOC_DEFAULT_IMAGE_FSTYPES_append = " wic.bz2 tar.bz2"

# Remove from upstream
SDCARD_ROOTFS = "NO_LONGER_USED"

IMAGE_BOOT_FILES_append = " \
${@bb.utils.contains('COMBINED_FEATURES', 'xen', 'xen', '', d)} \
"

IMAGE_INSTALL_append = " \
${@bb.utils.contains('COMBINED_FEATURES', 'jailhouse', 'jailhouse', '', d)} \
${@bb.utils.contains('COMBINED_FEATURES', 'xen', 'imx-xen-base imx-xen-hypervisor', '', d)} \
"

MACHINE_FEATURES_append_imx    = " nxp8987"  
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1.1.2 创建machine文件

我们是在Freescale官方imx6ull14x14evk硬件平台基础上修改，因此将/sources/meta-imx/meta-bsp/conf/machine路径下的imx6ull14x14evk.conf文件拷贝至/sources/meta-bird-imx6ull/machine路径下，并将其重命名为imx6ull-bird-dk.conf，作为我们构建系统所使用的硬件平台的配置文件。在imx6ull-bird-dk.conf文件中主要由以下几部分构成：

include文件：在imx6ull-bird-dk.conf文件中，通过include关键字引用了imx-base.inc和tune-cortexa7.inc文件，如下图所示：

其中imx-base.inc文件位于/sources/meta-freescale/conf/machine/include路径下，主要定义了一些imx系列CPU的默认配置参数，如U-BOOT的入口地址、默认的Linux内核文件定义等。imx6ull属于cortexA7系列的内核，因此引用了tune-cortexa7.inc文件，该文件位于/sources/poky/meta/conf/machine/include路径下，主要定义了一些与cortexA7架构内核相关的定义，对于tune-cortexa7.inc， 我们不需要进行修改。对于imx-base.inc文件，定义了系统构建过程中使用的一些配置信息，我们需要根据实际使用情况进行相应的修改。复制/sources/meta-freescale/conf/machine/include路径下的imx-base.inc文件，拷贝至/sources/meta-bird-imx6ull/conf/machine/include路径下，将其重命名为imx-bird-base.inc。

将imx6ull-bird-dk.conf文件中的include conf/machine/include/imx-base.inc修改为include conf/machine/include/imx-bird-base.inc。同样的在imx-bird-base.inc文件中定义了需要其他芯片imx7等构建过程相关的配置信息，可以将其移除，并且删除imx-bird-base.inc文件中与optee相关的配置信息，修改后的imx-bird-base.inc文件如下所示：

# Provides the i.MX common settings

 include conf/machine/include/fsl-default-settings.inc
 include conf/machine/include/fsl-default-versions.inc

 require conf/machine/include/utilities.inc

 # Set specific make target and binary suffix
 IMX_DEFAULT_BOOTLOADER = "u-boot-fslc"
 IMX_DEFAULT_BOOTLOADER_mx8 = "u-boot-imx"

 PREFERRED_PROVIDER_u-boot ??= "${IMX_DEFAULT_BOOTLOADER}"
 PREFERRED_PROVIDER_virtual/bootloader ??= "${IMX_DEFAULT_BOOTLOADER}"

 PREFERRED_PROVIDER_u-boot-mxsboot-native ??= "u-boot-fslc-mxsboot-native"

 UBOOT_BINARY ?= "u-boot.${UBOOT_SUFFIX}"
 UBOOT_MAKE_TARGET ?= "u-boot.${UBOOT_SUFFIX}"

 UBOOT_SUFFIX ?= "imx"

 UBOOT_ENTRYPOINT_mx6ul  = "0x10008000"
 UBOOT_ENTRYPOINT_mx6ull  = "0x10008000"
 UBOOT_ENTRYPOINT_vf = "0x80008000"

 PREFERRED_PROVIDER_virtual/xserver = "xserver-xorg"
 XSERVER_DRIVER                  = "xf86-video-fbdev"
 XSERVER_DRIVER_imxgpu2d         = "xf86-video-imx-vivante"
 XSERVER_DRIVER_vf               = "xf86-video-modesetting"
 XSERVER_DRIVER_append_mx8       = " xf86-video-modesetting"
 XSERVER_DRIVER_use-mainline-bsp = "xf86-video-armada"
 XSERVER = "xserver-xorg \
           xf86-input-evdev \
           ${XSERVER_DRIVER}"

 # Ship kernel modules
 MACHINE_EXTRA_RRECOMMENDS = "kernel-modules"

 # Tunes for hard/soft float-point selection. Note that we allow building for
 # thumb support giving distros the chance to enable thumb by setting
 # ARM_INSTRUCTION_SET = "thumb"
 #
 # handled by software
 # DEFAULTTUNE_mx6 ?= "cortexa9t-neon"
 # handled by hardware
 DEFAULTTUNE_mx6ul  ?= "cortexa7thf-neon"
 DEFAULTTUNE_mx6ull ?= "cortexa7thf-neon"

 INHERIT += "machine-overrides-extender"

 MACHINEOVERRIDES_EXTENDER_mx6ul  = "imxfbdev:imxpxp"
 MACHINEOVERRIDES_EXTENDER_mx6ull = "imxfbdev:imxpxp:imxepdc"

 MACHINEOVERRIDES_EXTENDER_FILTER_OUT_use-mainline-bsp = " \
    mx6ul \
    mx6ull \
 "

 # Sub-architecture support
 MACHINE_SOCARCH_SUFFIX ?= ""
 MACHINE_SOCARCH_SUFFIX_mx6ul  = "-mx6ul"
 MACHINE_SOCARCH_SUFFIX_mx6ull = "-mx6ul"
 MACHINE_SOCARCH_SUFFIX_use-mainline-bsp = "-imx"

 MACHINE_ARCH_FILTER = "virtual/kernel"
 MACHINE_SOCARCH_FILTER_append_imx = " \
    alsa-lib \
    gstreamer1.0 \
    weston \
 "
 MACHINE_SOCARCH_FILTER_append_imxvpu = " \
    imx-codec \
    imx-parser \
    imx-vpuwrap \
    libimxvpuapi \
    virtual/imxvpu \
 "
 MACHINE_SOCARCH_FILTER_append_imxgpu = " \
    virtual/egl \
    virtual/mesa \
    virtual/libopenvg \
    libdrm \
    cairo \
    libgal-imx \
    pango \
 "
 MACHINE_SOCARCH_FILTER_append_imxgpu2d = " \
    virtual/libg2d \
 "
 MACHINE_SOCARCH_FILTER_append_imxgpu3d = " \
    virtual/libgl \
    virtual/libgles1 \
    virtual/libgles2 \
 "
 MACHINE_SOCARCH_FILTER_append_use-mainline-bsp = " \
    virtual/egl \
    virtual/libopenvg \
    virtual/libg2d \
    virtual/libgl \
    virtual/libgles1 \
    virtual/libgles2 \
    virtual/mesa \
    cairo \
    pango \
    qtbase \
 "
 MACHINE_SOCARCH_FILTER_append_mx6q = " \
    virtual/opencl-icd \
    opencl-headers \
 "
 MACHINE_SOCARCH_FILTER_append_mx8 = " \
    virtual/opencl-icd \
    opencl-headers \
 "
 MACHINE_SOCARCH_FILTER_append_mx8qm = " \
    virtual/libopenvx \
 "

 INHERIT += "fsl-dynamic-packagearch"

 SIGGEN_EXCLUDE_SAFE_RECIPE_DEPS_append = " \
    imx-gpu-viv->kernel-module-imx-gpu-viv \
    libimxvpuapi->virtual/imxvpu \
    imx-vpuwrap->virtual/imxvpu \
    imx-codec->virtual/imxvpu \
    imx-test->virtual/imxvpu \
 "

 # Firmware
 MACHINE_FIRMWARE ?= ""
 MACHINE_FIRMWARE_append_mx6ull = " firmware-imx-epdc"
 MACHINE_FIRMWARE_append_use-mainline-bsp = " linux-firmware-imx-sdma-imx6q linux-firmware-imx-sdma-imx7d firmware-imx-vpu-imx6q firmware-imx-vpu-imx6d"

 # FIXME: Needs addition of firmware-imx of official BSPs
 #MACHINE_FIRMWARE_append_mx27 = " firmware-imx-vpu-imx27"

 MACHINE_EXTRA_RRECOMMENDS += "${MACHINE_FIRMWARE}"

 # Extra audio support
 MACHINE_EXTRA_RRECOMMENDS_append_mx6 = " ${@bb.utils.contains('DISTRO_FEATURES', 'alsa', 'imx-alsa-plugins', '', d)}"

 # Extra QCA Wi-Fi & BTE driver and firmware
 MACHINE_EXTRA_RRECOMMENDS_append = " ${@bb.utils.contains('MACHINE_FEATURES', 'qca6174', 'packagegroup-fsl-qca6174', '', d)}"
 MACHINE_EXTRA_RRECOMMENDS_append = " ${@bb.utils.contains('MACHINE_FEATURES', 'qca9377', 'packagegroup-fsl-qca9377', '', d)}"

 # Extra udev rules
 MACHINE_EXTRA_RRECOMMENDS += "udev-rules-imx"

 # GStreamer 1.0 plugins
 MACHINE_GSTREAMER_1_0_PLUGIN ?= ""
 MACHINE_GSTREAMER_1_0_PLUGIN_mx6ul ?= "gstreamer1.0-plugins-imx-meta"
 MACHINE_GSTREAMER_1_0_PLUGIN_mx6ull ?= "gstreamer1.0-plugins-imx-meta"

 # Determines if the SoC has support for Vivante kernel driver
 SOC_HAS_VIVANTE_KERNEL_DRIVER_SUPPORT        = "0"
 SOC_HAS_VIVANTE_KERNEL_DRIVER_SUPPORT_imxgpu = "1"

 # Handle Vivante kernel driver setting:
 #   0 - machine does not have Vivante GPU driver support
 #   1 - machine has Vivante GPU driver support
 MACHINE_HAS_VIVANTE_KERNEL_DRIVER_SUPPORT ?= "${SOC_HAS_VIVANTE_KERNEL_DRIVER_SUPPORT}"

 # Graphics libraries
 PREFERRED_PROVIDER_virtual/egl      ?= "mesa"
 PREFERRED_PROVIDER_virtual/libgl    ?= "mesa"
 PREFERRED_PROVIDER_virtual/libgles1 ?= "mesa"
 PREFERRED_PROVIDER_virtual/libgles2 ?= "mesa"

 PREFERRED_PROVIDER_virtual/egl_imxgpu        ?= "imx-gpu-viv"
 PREFERRED_PROVIDER_virtual/libgl_imxgpu3d    ?= "imx-gpu-viv"
 PREFERRED_PROVIDER_virtual/libgles1_imxgpu3d ?= "imx-gpu-viv"
 PREFERRED_PROVIDER_virtual/libgles2_imxgpu3d ?= "imx-gpu-viv"
 PREFERRED_PROVIDER_virtual/libg2d            ?= "imx-gpu-g2d"
 PREFERRED_PROVIDER_virtual/libg2d_imxdpu     ?= "imx-dpu-g2d"

 PREFERRED_VERSION_weston_mx6 ?= "5.0.0.imx"

 PREFERRED_VERSION_wayland-protocols_mx6 ?= "1.17.imx"

 # Use i.MX libdrm Version
 PREFERRED_VERSION_libdrm_mx6 ?= "2.4.91.imx"

 # Handle default kernel
 IMX_DEFAULT_KERNEL = "linux-imx"
 IMX_DEFAULT_KERNEL_mx6ul = "linux-fslc-imx"
 IMX_DEFAULT_KERNEL_mx6ull = "linux-fslc-imx"
 IMX_DEFAULT_KERNEL_use-mainline-bsp = "linux-fslc"

 PREFERRED_PROVIDER_virtual/kernel ??= "${IMX_DEFAULT_KERNEL}"

 SOC_DEFAULT_IMAGE_FSTYPES = "wic.bmap wic.gz"
 SOC_DEFAULT_IMAGE_FSTYPES_mxs = "uboot-mxsboot-sdcard wic.gz"

 # Do not update fstab file when using wic images
 WIC_CREATE_EXTRA_ARGS ?= "--no-fstab-update"


 IMAGE_FSTYPES ?= "${SOC_DEFAULT_IMAGE_FSTYPES}"

 IMAGE_BOOT_FILES ?= " \
    ${KERNEL_IMAGETYPE} \
    ${@make_dtb_boot_files(d)} \
 "

 WKS_FILE_DEPENDS ?= " \
    virtual/bootloader \
    \
    e2fsprogs-native \
    bmap-tools-native \
 "

 WKS_FILE_DEPENDS_append_mx8 = " imx-boot "

 SOC_DEFAULT_WKS_FILE ?= "imx-uboot-bootpart.wks.in"

 WKS_FILE ?= "${SOC_DEFAULT_WKS_FILE}"

 # Certain machines override the default fsl u-boot with the
 # fslc u-boot. To restore the fsl u-boot, add use-fsl-bsp like this:
 #   MACHINEOVERRIDES_prepend_imx6ulevk = "use-fsl-bsp:"
 UBOOT_MAKE_TARGET_use-fsl-bsp_mx6 = "u-boot.imx"
 UBOOT_SUFFIX_use-fsl-bsp_mx6 = "imx"
 SPL_BINARY_use-fsl-bsp_mx6 = ""
 WKS_FILE_use-fsl-bsp_mx6 = "imx-uboot-bootpart.wks.in"

 SERIAL_CONSOLES = "115200;ttymxc0"
 SERIAL_CONSOLES_mxs = "115200;ttyAMA0"

 KERNEL_IMAGETYPE = "zImage"
 KERNEL_IMAGETYPE_aarch64 = "Image"

 MACHINE_FEATURES = "usbgadget usbhost vfat alsa touchscreen"

 # Add the ability to specify _imx machines
 MACHINEOVERRIDES =. "imx:"  
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内核设备树定义文件：在imx6ull-bird-dk.conf文件中，通过变量KERNEL_DEVICETREE定义了Linux内核在编译过程中生成的设备树文件。当需要修改Linux内核在编译过程中生成的设备树文件时，除了需要提供相对于的.dtb文件外，还需要修改KERNEL_DEVICETREE变量值。

U-BOOT的配置：在imx6ull-bird-dk.conf文件中，通过配置UBOOT_CONFIG变量，定义了U-Boot在编译过程中所使用的配置文件。

在imx6ull14x14evk.conf配置文件中，官方支持了optee的功能，关于optee功能的配置，需要修改/sources/meta-freescale/recipes-security/optee-imx路径下的optee-os_3.2.0.imx.bb文件，在目前我们的应用中，暂时用不到optee功能，因此先将其屏蔽，不参与嵌入式Linux系统镜像文件的构建过程，屏蔽optee之后的imx6ull-bird-dk.conf文件如下： 关于imx6ull-bird-dk.conf文件内容修改在后面U-Boot移植、Linux Kernel移植过程中会详细描述。

1.1.3 创建distro文件

distro定义了嵌入式Linux发行版的功能等特性。同样的，我们在官方提供的fsl-imx-fb版本上进行修改。将/sources/meta-imx/meta-sdk/conf/distro下的fsl-imx-fb.conf文件拷贝至/sources/meta-bird-imx6ull/conf/distro/路径下，并将其重命名为bird-imx-fb.conf，并按照下图所示修改：

在bird-imx-fb.conf文件中，通过include conf/distro/include/fsl-imx-base.inc以及include conf/distro/include/fsl-imx-preferred-env.inc包含了fsl-imx-base.inc和fsl-imx-preferred-env.inc两个文件，这两个文件比较重要，定义了对应linux发行版的相关配置。

将/sources/meta-imx/meta-sdk/conf/distro/include/路径下的fsl-imx-base.inc和fsl-imx-preferred-env.inc两个文件拷贝至/sources/meta-bird-imx6ull/conf/distro/include/路径下，并分别将其重命名为：bird-imx-base.inc和bird-imx-preferred-env.inc。

同时将bird-imx-fb.conf文件中的include conf/distro/include/fsl-imx-base.inc修改为include conf/distro/include/bird-imx-base.inc；将include conf/distro/include/fsl-imx-preferred-env.inc修改为include conf/distro/include/bird-imx-preferred-env.inc。

1.1.4 创建recipe

machine和distro分别定义了定制化嵌入式Linux系统的硬件和发行版特征，除此之外，构建的系统中所需要的软件包、软件源码等还需要在recipes中添加。该小节以recipes-test为例，创建一个recipe，用以描述recipe的过程。后续在实际使用过程中，将根据需求，创建不同的recipe，以实现增减第三方软件包或自己开发的软件，用来构建最终的嵌入式Linux系统。

在/sources/meta-bird-imx6ull路径下，创建文件夹recipes-test，recipes-test文件夹中将用于存放需要使用到的软件包（实际上是一些.bb、.bbappend等文件）。创建文件夹recipes-test后，在/sources/meta-bird-imx6ull/recipes-test路径下创建文件夹test，并在test文件夹中创建printfhello.bb文件。在printfhello.bb文件中，输入以下信息：

# Copyright (C) 2020-2036 XXXX Semiconductor

 DESCRPITION = "Prints Hello World"
 LICENSE = "GPLv2+"
 LIC_FILES_CHKSUM = "file://Licenses/README;md5=a2c678cfd4a4d97135585cad908541c6"

 PN = "printfhello"
 PV = "1"

 addtask TestFun

 python do_TestFun(){
   bb.plain("********************");
   bb.plain("* *");
   bb.plain("* Hello, World! *");
   bb.plain("* *");
   bb.plain("********************");
 }  
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在printfhello.bb文件中，提供了recipe的描述，包括：名字、版本，并且重写了do_TestFun任务。在构建过程中，当执行了recipes-test中的printfhello.bb文件时，将会通过执行重写的do_TestFun任务，输出一些打印信息。 至此，创建Metadata基本完成，后面章节将对创建的Metadata进行验证。需要特别注意的是，创建的Metadata整体文件架构有严格的要求，须按照下图所示的文件架构进行创建：

1.2 使能新建的Layers

新创建的Metadata需要在imx-setup-release.sh中将其使能，才能参与到最终的嵌入式Linux发行版的构建。在imx-setup-release.sh脚本中，增加meta-bird-imx6ull即可，如下图所示：

1.3 Metadata测试

在前面小节中，我们创建了以MACHINE=imx6ull-bird-dk，DISTRO=bird-imx-fb为例的Metadata。创建Metadata后，需要对新创建的Metadata进行测试，确定新创建的Metadata是否符合要求。

1.3.1 查看machine

在使用imx-setup-release.sh脚本初始化Yocto构建目录时，imx-setup-release.sh脚本通过调用setup-environment脚本，查找当前支持的machine。因此在/fsl-release-yocto路径下，输入 ./setup-environment -h命令，查看setup-environment脚本帮助信息，该信息列出了Yocto路径下支持的MACHINE。可以看到新增加的machine imx6ull-bird-dk，如下图所示：

1.3.2 imx-setup-release.sh脚本

在/fsl-release-yocto下，运行imx-setup-release.sh脚本。该脚本用于初始化Yocto构建目录，命令如下：DISTRO=bird-imx-fb MACHINE=imx6ull-bird-dk source imx-setup-release.sh -b build，运行该脚本后，将会根据bird-imx-fb和imx6ull-birk-dk找到对用的bird-imx-fb.conf和imx6ull-bird-dk.conf。如下图所示：

查看/fsl-release-yocto/build/conf下的bblayers.conf文件，将看到新增加的bbLAYERS，如下图所示：

查看/fsl-release-yocto/build/conf下的local.conf文件，将看到新增加的machine和distro，如下图所示：

1.3.3 运行BitBake构建系统

运行imx-setup-release.sh脚本后，会自动生成一个build文件夹，并自动进入该文件夹。进入build路径下，运行bitbake命令：bitbake imx-image-multimedia，至此由于我们之前新创建的machine（imx6ull-bird-dk.conf）和distro（bird-imx-fb.conf）都是直接拷贝Freescale官方提供的imx6ull14x14evk.conf和fsl-imx-fb.conf文件，所以将构建出和官方一致的嵌入式Linux发行版。后面将分别对imx6ull-bird-dk.conf、bird-imx-fb.conf以及recipe中的.bb等文件进行修改，真正的构建一个完整的定制化的嵌入式Linux系统。同时在/fsl-release-yocto/build/tmp/deploy/images/imx6ull-bird-dk路径下，可以看到生成了相应的image文件：

此外，我们还需要验证新增加的recipe是否正确。在新增加的recipe中，打印出了相关的测试信息，因此，可以通过该测试信息是否正确打印来确定新增加的recipe是否正确。在/fsl-release-yocto/build路径下，使用如下命令：bitbake printfhello -c TestFun。即可调用recipe printfhello中的TestFun函数，输出如下信息：

1.4 BitBake离线构建系统

在使用bitbake imx-image-multimedia命令开始构建系统时，可以看到将会先通过网络连接至bitbake服务器做一些验证准备工作，同时，在Bitbake构建系统过程中，会根据.bb文件中定义的资源路径下载相关的源码，进行系统构建。通常来说，构建嵌入式Linux系统是一个不断修改不断迭代的过程，要是每次构建系统都重新连接bitbake服务器、下载一些相关源码，对于开发效率来说影响很大，特别是网络条件不好时。

因此当通过bitbake imx-image-multimedia命令完成一次系统构建后，构建系统所需要的软件源码等都已经下载至本地的/Yocto/fsl-yocto-release/downloads路径下，也就是说所有参与构建嵌入式系统所需的资源都已经下载至了本地，我们要做的只是在对本地资源进行修改的情况下，可以采用离线构建系统的方式，具体来说通过修改imx-setup-release.sh文件，设置BB_NO_NETWORK变量为1即可，如下所示：

2.U-Boot移植

一个完整的嵌入式Linux发行版包括U-Boot、Linux Kernel、Device Tree（Linux Kernel编译时相应的Device Tree也会编译出来）以及Rootfs。Linux系统的启动，需要一个BootLoader程序。U-Boot就是BootLoader的一种。通常来说，CPU芯片上电以后先运行一段BootLoader程序。这段bootloader程序会先初始化DDR等外设，然后将Linux内核从flash(NAND，NOR FLASH， SD， MMC 等)拷贝到 DDR 中，最后启动Linux内核。 一般来说对于U-Boot的移植，主要会涉及到：DDR初始化，以太网功能。

2.1 U-Boot源码下载

U-Boot是一个遵循GPL协议的开源软件，官方提供了针对不同厂家CPU不同版本的U-Boot。各个CPU厂家从U-Boot官方下载某一特定版本的U-Boot，CPU厂商（如NXP）根据自己的CPU芯片基于该版本维护一个版本的U-Boot。然后基于各厂商CPU的开发板或自己设计的板卡，需要根据CPU厂商维护的U-Boot做相应的修改，以适应自己的板卡。具体关系如下：

在实际项目中，我们通常会参考半导体厂商针对所使用CPU的评估板进行相关的修改（硬件/软件）制作自己产品所使用的硬件平台。因此对于U-Boot，大多数情况下是在基于半导体厂商维护的U-Boot代码，进行相应的调整（适配），使其能够在产品使用的硬件平台上正确的运行。

对于imx6ull，教程中采用的是NXP官方维护的U-Boot版本是imx_v2020.04_5.4.47_2.2.0，所以我们将在imx_v2020.04_5.4.47_2.2.0版本上进行修改。其下载地址为git://source.codeaurora.org/external/imx/uboot-imx.git，分支为imx_v2020.04_5.4.47_2.2.0。

U-Boot的最主要目的是启动Linux内核，但除此之外，还可以集成一些其他基础功能，目前的U-Boot已经支持液晶屏、网络、 USB 等高级功能。 就像PC上的BIOS一样，可以直接进入BIOS进行一些配置操作。因此U-Boot中也会涉及到一些外设驱动，这也就是U-Boot移植过程中需要涉及到的工作。

2.2 增加U-Boot Recipe

在U-Boot移植（硬件适配）过程中，需要修改相应的U-Boot源码，同样我们不会直接在Yocto中提供的recipe中直接修改，而是在我们新创建的metadata中创建新的recipe的方式来对U-Boot软件编译过程进行配置。

U-Boot的配置属于distro中的内容。在/sources/meta-bird-imx6ull/conf/distro路径下的bird-imx-fb.conf中，通过include conf/distro/include/bird-imx-preferred-env.inc的方式，引用了bird-imx-preferred-env.inc文件，在该文件中，通过PREFERRED_PROVIDER_virtual/bootloader_imx = "u-boot-imx"变量定义了U-Boot的provider。

可以看出imx6ull的provider是u-boot-imx，实际上对应的是/sources/meta-imx/meta-bsp/recipes-bsp/u-boot/路径下的u-boot-imx_2020.04.bb文件。因此创建如下路径：/fsl-release-yocto/sources/meta-bird-imx6ull/recipes-bsp/u-boot/，并将/sources/meta-imx/meta-bsp/recipes-bsp/u-boot/路径下的u-boot-imx_2020.04.bb文件及该路径下的其他文件拷贝至/fsl-release-yocto/sources/meta-bird-imx6ull/recipes-bsp/u-boot/路径下，将其重命名为：u-boot-bird_2020.04.bb。

同时将/sources/meta-bird-imx6ull/conf/distro/include/路径下的bird-imx-preferred-env.inc中的PREFERRED_PROVIDER_virtual/bootloader_imx = "u-boot-imx"修改为PREFERRED_PROVIDER_virtual/bootloader_imx = “u-boot-bird”，修改后的bird-imx-preferred-env.inc如下：

修改后用命令bitbake imx-image-multimedia重新编译，可以看到如下编译过程：

如下两个文件是可直接下载到开发板上运行的文件：

2.3 修改U-Boot Recipe

对于U-Boot的移植或者说是硬件平台的适配，更多的是需要修改U-Boot源码（相关驱动代码：如EMMC、SD、网口、LCD等），使其能工作于我们自己设计的硬件平台。理论上来说，不同的硬件平台所对应的相关驱动是不一样的，这也导致了不同的硬件平台所使用的U-Boot也是不一样的。

但是实际过程中，往往在设计硬件平台的时候会参考NXP官方提供的EVK开发板，同时，对于一个CPU，所使用的硬件外设接口相差不大，因此，我们可以在基于官方平台提供的U-Boot版本上做相应的修改即可得到适合自己设计硬件平台的U-Boot。

同样的，在修改U-Boot源码之前，我们需要将从NXP官方下载的U-Boot源码放在本地，并且将OpenEmbedded编译所使用的U-Boot软件包源码指向我们本地存放的U-Boot，这样，就可以实现只更改本地存储的U-Boot代码，而不至于影响到其他项目。将从NXP官网下载的imx_v2020.04_5.4.47_2.2.0版本解压至/Linux/fsl-release-yocto/bird-imx-uboot路径下，如下图所示：

uboot源码已经下载到本地，在构建的路径下进行相应编译。

将U-Boot源码存放在/Linux/fsl-release-yocto/bird-imx-uboot路径之后，同样的，在本地采用Git管理U-Boot源码，同时，修改/fsl-release-yocto/sources/meta-bird-imx6ull/recipes-bsp/u-boot/u-boot-bird_2020.04.bb文件，将其中的SRC_URI指向本地存放U-Boot的路径。

LICENSE = "GPLv2+"
LIC_FILES_CHKSUM = "file://Licenses/gpl-2.0.txt;md5=b234ee4d69f5fce4486a80fdaf4a4263"

SRCBRANCH = "master"
UBOOT_SRC ?= "git:${BSPDIR}/bird-imx-uboot;protocol=file"
SRC_URI = "${UBOOT_SRC};branch=${SRCBRANCH}"
SRCREV = "${AUTOREV}"

#LICENSE = "GPLv2+"
#LIC_FILES_CHKSUM = "file://Licenses/gpl-2.0.txt;md5=b234ee4d69f5fce4486a80fdaf4a4263"

#NXP_REPO_MIRROR ?= "nxp/"
#SRCBRANCH = "${NXP_REPO_MIRROR}imx_v2016.03_4.1.15_2.0.0_ga"
#UBOOT_SRC ?= "git://source.codeaurora.org/external/imx/uboot-imx.git;protocol=https"
#SRC_URI = "${UBOOT_SRC};branch=${SRCBRANCH}"
#SRCREV = "a57b13b942d59719e3621179e98bd8a0ab235088"  
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其中，LIC_FILES_CHKSUM的md5值和SRCREV的值需要根据实际情况修改，LIC_FILES_CHKSUM的md5值在编译过程中会自动计算，如果出现LIC_FILES_CHKSUM的md5值不匹配的错误，根据错误信息中提供的新的md5值修改LIC_FILES_CHKSUM的md5值即可。

SRCREV的值指定了所使用代码分支下的版本，可以通过bird-imx-uboot下使用git log查看（commit id），也可以将SRCREV设置为SRCREV="${AUTOREV}"使用代码分支下的最新版本。

u-boot-bird_2020.04.bb文件用于配置在bird-imx-fb发行版中u-boot的配置。在u-boot-bird_2020.04.bb文件中，通过require u-boot-common.inc引用了u-boot-common.inc文件，在u-boot-common.inc文件中，定义了u-boot的获取地址等，但是在实际编译过程中，会在u-boot-bird_2020.04.bb文件中对u-boot获取的地址及版本号对应的变量UBOOT_SRC、SRCBRANCH重新赋值，因此，u-boot-common.inc文件中的内容，保持原样即可。

同样的在u-boot-bird_2020.04.bb文件中，同样通过require recipes-bsp/u-boot/u-boot.inc引用了u-boot.inc文件，该文件实际上对应的是/sources/poky/meta/recipes-bsp/u-boot路径下的u-boot.inc文件，在u-boot.inc文件中定义了些与u-boot编译相关的变量值，我们不需要修改，保持原样即可。

如下之前编译过了，直接用source。

2.4 编译U-Boot

通过修改U-Boot recipe，将OpenEmbedded构建系统使用的U-Boot源码指向了本地U-Boot存放地址，因此编译过程中将编译本地存放的U-Boot源码。在实际工程应用中，需要修改U-Boot源码中的相关配置或驱动代码，使其能在相对应的硬件平台上正常运行。往往这是一个反复迭代、需要多次修改编译的过程。

2.4.1 编译命令

采用如下两种方式都可以进行编译：编译整个系统：bitbake imx-image-multimedia
单独编译U-Boot：bitbake -c compile -f u-boot-bird
部署编译生成的U-Boot镜像：bitbake -c deploy -f u-boot-bird

2.4.2 U-Boot编译过程分析

U-Boot是一个大型复杂的裸机程序。U-Boot的编译，主要是使用gcc交叉编译工具，将U-Boot源码编译为可以在ARM芯片上运行的可执行文件（u-boot-imx.bin、u-boot-imx.imx等文件）。其功能实现和详细的编译过程是相对复杂的过程，但是对于大多数应用场景而言，并不需要我们很复杂的修改U-Boot源码，及掌握U-Boot源码编译的详细过程，我们需要的只是知道U-Boot的工作大体流程及编译过程，目的是为我们后面修改U-Boot的基础配置以及修改U-Boot中涉及到的驱动（ETH【gpio口，单双网口】、SD、Nand、EMMC等）代码而已，因此，在教程中，只会涉及到U-Boot的基本框架及编译过程，不会很深入的研究整个U-Boot。

对于Yocto，U-Boot的编译过程可以分为两部分：U-Boot recipe编译及U-Boot源码编译。

2.4.3 U-Boot Recipe编译

OpenEmbedded构建嵌入式Linux系统时，会根据U-Boot所对应的recipe文件（如u-boot-bird_2020.04.bb）中定义的配置项进行U-Boot的编译。使用单独编译U-Boot命令编译U-Boot recipe，可以看到编译过程如下：

编译过程中，OpenEmbedded先是构建出编译U-Boot源码需要使用的gcc交叉编译工具，最后再编译u-boot-bird_2020.04.bb。该小节主要描述u-boot-bird_2020.04.bb的编译过程。

1.u-boot-bird_2020.04.bb：定义了一些全局变量，OpenEmbedded使用这些全局变量编译U-Boot。其中比较重要的几个变量值：SRCBRANCH、UBOOT_SRC、SRC_URI、SRCREV定义了获取U-Boot源码的地址；LICENSE、LIC_FILES_CHKSUM定义了License相关信息。同时，在u-boot-bird_2020.04.bb文件一开始，通过require recipes-bsp/u-boot/u-boot-bird.inc文件，u-boot-bird.inc是一个比较重要的文件，u-boot-bird.inc文件中定义了一些与U-Boot编译相关的信息。

2.u-boot-bird.inc：u-boot-bird_2020.04.bb通过require关键字引用了u-boot-bird.inc文件，在u-boot-bird.inc文件中，定义的全局变量及重构了一些构建方法同样对于OpenEmbedded编译U-Boot有效。

全局变量：
SRCBRANCH = "master"
UBOOT_SRC、SRC_URI、SRCREV：U-Boot源码存放地址。 
UBOOT_SUFFIX、UBOOT_IMAGE、UBOOT_BINARY：U-Boot生成文件格式定义。
UBOOT_MAKE_TARGET：U-Boot编译target，在后面U-Boot的makefile编译中使用该变量值。
UBOOT_ELF ?= ""
UBOOT_ELF_SUFFIX、UBOOT_ELF_IMAGE、UBOOT_ELF_BINARY、UBOOT_ELF_SYMLINK：U-Boot输出elf格式文件定义。
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重构方法： do_compile()：OpenEmbedded在编译U-Boot时，会通过do_compile task调用do_compile()编译U-Boot。在u-boot-bird_2020.04.bb文件中，重写了do_compile()，如下：

do_compile () {
  if [ "${@bb.utils.contains('DISTRO_FEATURES', 'ld-is-gold', 'ld-is-gold', '', d)}" = "ld-is-gold" ] ; then
   sed -i 's/$(CROSS_COMPILE)ld$/$(CROSS_COMPILE)ld.bfd/g' config.mk
  fi

  unset LDFLAGS
  unset CFLAGS
  unset CPPFLAGS

  if [ ! -e ${B}/.scmversion -a ! -e ${S}/.scmversion ]
  then
   echo ${UBOOT_LOCALVERSION} > ${B}/.scmversion
   echo ${UBOOT_LOCALVERSION} > ${S}/.scmversion
  fi

    if [ "x${UBOOT_CONFIG}" != "x" ]
    then
        for config in ${UBOOT_MACHINE}; do
            i=`expr $i + 1`;
            for type  in ${UBOOT_CONFIG}; do
                j=`expr $j + 1`;
                if [ $j -eq $i ]
                then
                    oe_runmake O=${config} ${config}
                    oe_runmake O=${config} ${UBOOT_MAKE_TARGET}
                    cp  ${S}/${config}/${UBOOT_BINARY}  ${S}/${config}/u-boot-${type}.${UBOOT_SUFFIX}
                fi
            done
            unset  j
        done
        unset  i
    else
        oe_runmake ${UBOOT_MACHINE}
        oe_runmake ${UBOOT_MAKE_TARGET}
    fi
 } 
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其中，do_compile()中第18~25行，依次取出UBOOT_CONFIG变量所对应文件中的配置，通过oe_runmake 命令编译U-Boot源码文件。UBOOT_CONFIG变量在/fsl-release-yocto/sources/meta-bird-imx6ull/conf/machine路径下的imx6ull-bird-dk.conf文件中定义，如下所示：

UBOOT_CONFIG ??= "sd"
UBOOT_CONFIG[sd] = "mx6ull_14x14_evk_config,sdcard"
UBOOT_CONFIG[emmc] = "mx6ull_14x14_evk_emmc_config,sdcard"
UBOOT_CONFIG[nand] = "mx6ull_14x14_evk_nand_config,ubifs"
UBOOT_CONFIG[qspi1] = "mx6ull_14x14_evk_qspi1_config"
UBOOT_CONFIG[mfgtool] = "mx6ull_14x14_evk_config" 
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可以看出，目前使用的是sd卡启动方式，使用的是mx6ull_14x14_evk_config配置文件。因此，相当于在do_compile()函数中，使用了如下命令编译U-Boot源码：make mx6ull_14x14_evk_config，make all将使用U-Boot源码路径下的makefile，通过gcc交叉编译器arm-poky-linux-gnueabi-gcc编译U-Boot源码，生成目标文件。

2.4.4 U-Boot源码编译

在OpenEmbedded编译U-Boot recipe文件u-boot-bird_2020.04.bb的过程中，最终会调用类似：make mx6ull_14x14_evk_config以及make all的命令，使用U-Boot顶层makefile（U-Boot源码路径下的makefile文件）编译U-Boot源码生成所需要的目标文件。
1.make mx6ull_14x14_evk_config：
该命令将会通过调用U-Boot顶层makefile，按照mx6ull_14x14_evk_config文件中的配置项对U-Boot功能进行配置，并且在U-Boot源码编译工作路径（/fsl-release-yocto/build/tmp/work/imx6ull_bird_dk-poky-linux-gnueabi/u-boot-bird/2016.03-r0/git/mx6ull_14x14_evk_config）下生成.config文件，如下图所示：


在.config文件中，定义了U-Boot功能状态（开启/关闭），在编译U-Boot源码时，将根据.config中相关功能状态，编译相对应的U-Boot软件功能。对于.config文件的配置，除了来自make mx6ull_14x14_evk_config命令中指定的mx6ull_14x14_evk_config文件外，还可以通过menuconfig工具进行配置。关于menuconfig工具配置.config的过程，在后续章节中会进行描述。

2.make all：
该命令通过调用U-Boot顶层makefile，使用gcc交叉编译器arm-poky-linux-gnueabi-gcc编译U-Boot源码，生成u-boot.bin和u-boot.imx文件，同时，可以通过bitbake -c deploy -f u-boot-bird命令将生成的u-boot.bin文件等安装（“复制”）至安装路径下，如：/fsl-release-yocto/build/tmp/deploy/images/imx6ull-bird-dk，如下图所示：

在/fsl-release-yocto/build/tmp/work/imx6ull_bird_dk-poky-linux-gnueabi/u-boot-bird/2016.03-r0/git/mx6ull_14x14_evk_config路径下也会生成相应的目标文件： u-boot.bin，u-boot-sd.imx

2.5 U-Boot下载验证

U-Boot实际上是一个裸机程序，在U-Boot的调试测试中，将生成的u-boot.bin文件烧写到SD卡中，设置imx6ull从SD卡启动（设置引脚），当imx6ull上电后，芯片内部的boot rom程序将SD卡中的u-boot.imx文件拷贝到链接地址处，就可以开始运行U-Boot了。但是从u-boot.bin转换为u-boot.imx，并且正确的烧录至SD卡，还需要相应的转换。正点原子提供了imxdownload软件，用于将编译出来的.bin文件烧写到SD卡中。因此，教程中采用正点原子的imxdownload软件烧写的方式进行U-Boot的调试。 imxdownload软件只能在Ubuntu下使用，使用步骤如下：
1.Ubuntu下创建一个目录，专门用于.bin文件的烧写，如：/Linux/download。将imxdownload软件拷贝至该路径下，并赋予其可执行权限。
2.将需要烧录的.bin文件拷贝至该路径下，例如：u-boot.bin。（需要烧写的bin文件需要与imxdownload软件在同一路径下）。
3.插入SD卡，其连接到Ubuntu，在Ubuntu中，使用ls /dev/sd*确定插入的SD卡设备。例如：sdc。
4.使用imxdownload向SD卡烧写bin文件，命令格式如下：./imxdownload u-boot.bin /dev/sdb
5.烧写完成后，将SD卡插入嵌入式Linux板卡，配置从SD卡启动的方式，断电复位板卡即可。

从嵌入式Linux硬件板卡串口输出上电信息，可以看出，新的u-boot编译时间与实际修改U-Boot后编译的时间一致，因此，可以确定实现了通过新建U-Boot recipe的方式，实现了Freescale官方提供的基于mx6ull_evk板卡设置的U-Boot编译过程，后续需要做的，就是修改U-Boot源码或相应的配置文件，编译生成适合于定义的嵌入式Linux硬件平台的U-Boot。

2.6 U-Boot启动信息

U-Boot启动后，会输出一些信息，这些信息如下所示：第一行：输出U-Boot的版本号、U-Boot源码版本控制信息（master+gad23b9f4）和编译时间。
第二行：输出CPU信息，包括CPU型号（IMX6uLL）、版本号（1.0）、主频（528MHz）以及当前运行频率（396MHz）。
第三行：输出CPU工作温度范围及当前CPU温度。
第四行：是复位原因，当前复位原因是POR，表示是通过拉低imx6ull芯片上的POR_B引脚复位系统。
第五行：是板子名字，当前板子名字为MX6ULL 14x14 EVK。
第六行：提示DRAM大小。
第七行：表示当前有两个MMC/SD卡控制器：FSL_SDHC(0)和 FSL_SDHC(1)。对于教程使用的EMMC 核心板上 FSL_SDHC(0)接的 SD(TF)卡，FSL_SDHC(1)接的 EMMC。