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fatload mmc 0:${bootpart} ${kernel_addr_r} Image; fatload mmc 0:${bootpart} ${fdt_addr_r} ${dtbfile}; fdt addr ${fdt_addr_r}; booti ${kernel_addr_r} - ${fdt_addr_r} saveenv 解释几个关键点-consolettyAMA0,115200串口设备名在树莓派5上就是ttyAMA0-root/dev/mmcblk0p2指定第二分区为根文件系统-fatload mmc ...从SD卡FAT分区读取内核和DTB-booti用于启动AArch64内核的指令。设置完成后输入reset系统就会按照你的定义去加载内核。编译Linux内核给树莓派5注入灵魂如果说U-Boot是“接生婆”那Linux内核就是系统的“大脑”。我们需要为BCM2712 SoC编译一个专属的内核。获取内核源码树莓派官方维护了一个基于主线的Linux仓库兼容性最好git clone --depth1 https://github.com/raspberrypi/linux.git cd linux配置内核使用兼容配置目前尚无专用bcm2712_defconfig但bcm2711_defconfig足够兼容make ARCHarm64 CROSS_COMPILEaarch64-linux-gnu- bcm2711_defconfig如果你想启用某些功能如I2C用户访问、RTC、GPIO sysfs接口等可以进入图形化配置界面make ARCHarm64 CROSS_COMPILEaarch64-linux-gnu- menuconfig常见建议开启项- Device Drivers → I2C support → I2C device interface 让/dev/i2c-*出现- Device Drivers → GPIO Support → /sys/class/gpio… 启用用户空间GPIO控制- File systems → Ext4/Proc/Virtual memory file system support 基础文件系统编译内核与设备树make ARCHarm64 CROSS_COMPILEaarch64-linux-gnu- \ Image modules dtbs -j$(nproc)生成的关键文件-arch/arm64/boot/Image内核镜像64位纯Image格式-arch/arm64/boot/dts/broadcom/bcm2711-rpi-5.dtb设备树二进制DTB- 所有模块位于./modules目录下 小技巧你可以创建软链接让U-Boot更容易找到DTBbash ln -s bcm2711-rpi-5.dtb broadcom/bcm2711-rpi-cm4.dtb因为部分旧版U-Boot查找DTB时会默认尝试这个名字。构建最小根文件系统打造属于你的Linux容器现在我们有了“引导程序”和“内核”最后一步是准备一个能跑起来的“操作系统环境”——也就是根文件系统RootFS。目标最小化、可启动、可登录、可扩展。使用 debootstrap 创建 Debian 基础系统mkdir rootfs sudo debootstrap --archarm64 bullseye ./rootfs http://deb.debian.org/debian/由于是在x86主机上构建ARM系统第二阶段初始化无法直接运行。我们需要借助QEMU模拟ARM环境sudo cp /usr/bin/qemu-aarch64-static ./rootfs/usr/bin/ sudo chroot ./rootfs /bin/bash -c /debootstrap/debootstrap --second-stage这一步可能耗时几分钟耐心等待即可。基础系统配置进入chroot环境进行基本设置sudo chroot ./rootfs /bin/bash设置主机名echo raspberrypi5 /etc/hostname配置 fstabcat /etc/fstab EOF /dev/mmcblk0p2 / ext4 defaults,noatime 0 1 /dev/mmcblk0p1 /boot vfat defaults 0 2 EOF允许root登录串口echo T0:12345:respawn:/sbin/getty -L ttyAMA0 115200 vt100 /etc/inittab安装必要工具可选但强烈推荐apt update apt install -y netbase ifupdown iproute2 procps iptables \ openssh-server sudo vim wget locales dpkg-reconfigure locales # 选择 en_US.UTF-8 或 zh_CN.UTF-8创建普通用户useradd -m -s /bin/bash pi echo pi:raspberry | chpasswd echo pi ALL(ALL) NOPASSWD: ALL /etc/sudoers设置root密码echo root:root | chpasswd退出chrootexit打包成ext4镜像dd if/dev/zero ofrootfs.img bs1M count1024 mkfs.ext4 -L rootfs rootfs.img sudo mkdir /mnt/rootfs sudo mount rootfs.img /mnt/rootfs sudo cp -a rootfs/* /mnt/rootfs/ sync sudo umount /mnt/rootfs现在你有一个完整的、1GB大小的ext4根文件系统镜像随时可以烧录。SD卡分区与系统集成让一切运转起来终于到了最关键的一步把所有组件整合进一张SD卡。分区规划分区类型大小内容1FAT32256MBboot分区U-Boot、内核、DTB2ext4剩余空间rootfs使用fdisk或gdisk进行分区假设SD卡设备为/dev/sdXsudo gdisk /dev/sdX # 创建两个分区第一个EFI类型code EF00第二个Linux filesystem8300格式化sudo mkfs.vfat -F 32 /dev/sdX1 sudo mkfs.ext4 /dev/sdX2挂载sudo mkdir -p /mnt/boot /mnt/root sudo mount /dev/sdX1 /mnt/boot sudo mount /dev/sdX2 /mnt/root写入各组件# 写入U-Boot作为kernel8.img cp u-boot/u-boot.bin /mnt/boot/kernel8.img # 写入内核和设备树 cp linux/arch/arm64/boot/Image /mnt/boot/ cp linux/arch/arm64/boot/dts/broadcom/bcm2711-rpi-5.dtb /mnt/boot/ # 写入config.txt必需 cat /mnt/boot/config.txt EOF kernelkernel8.img disable_commandline_tags1 init_uart_clock48000000 init_uart_baud115200 gpu_nominal_clock_freq_min500000000 dtparami2c_armon dtparamspion hdmi_force_hotplug1 max_framebuffers2 EOF 说明-kernelkernel8.img明确指定由U-Boot接管启动-disable_commandline_tags1防止GPU覆盖命令行参数-init_uart_*确保串口波特率匹配-dtparam启用常用外设。写入根文件系统sudo tar -C rootfs -c . | sudo tar -C /mnt/root -x或者之前生成的rootfs.img可直接 dd 写入sudo dd ifrootfs.img of/dev/sdX2 bs4M convfsync全部完成后卸载sudo umount /mnt/boot /mnt/root串口调试见证奇迹发生的时刻准备好USB转TTL模块CH340/CP2102等连接如下树莓派5引脚TTL模块Pin 6 (GND)GNDPin 8 (TXD)RXPin 10 (RXD)TX打开串口终端推荐minicom或picocomsudo picocom -b 115200 /dev/ttyUSB0插入SD卡通电你应该看到以下输出U-Boot 2024.01-00xxx ... DRAM: 4 GiB MMC: sdhci7e202000: 0 In: serial Out: serial Err: serial Net: No ethernet found. Hit any key to stop autoboot: 3按下任意键中断自动启动输入printenv查看环境变量确认路径无误后执行run bootcmd如果一切顺利你会看到内核启动日志刷屏而出[ 0.000000] Booting Linux on physical CPU 0x0000000000 [0x410fd080] [ 0.000000] Linux version 5.15.0-trunk... ... Starting logging: OK Starting mdev... OK Starting network: OK Welcome to Debian GNU/Linux 11 (bullseye) raspberrypi5 login: 成功了你现在拥有了一个完全自定义、从零构建的嵌入式Linux系统。常见问题与避坑指南❌ 串口无输出检查接线是否反接树莓派TX接TTL的RX确认config.txt中设置了正确的UART时钟和波特率使用原装电源供电不足可能导致串口初始化失败❌ 卡在“Waiting for root device”检查bootargs中root参数是否正确应为/dev/mmcblk0p2确保ext4分区确实存在且包含有效文件系统添加rootwait参数等待MMC初始化完成❌ HDMI无显示默认情况下U-Boot和内核都不会输出HDMI画面若需图形界面请在config.txt中添加ini hdmi_force_hotplug1 hdmi_drive2并确保内核启用了DRM和VC4驱动CONFIG_DRM_VC4y❌ U-Boot无法加载内核检查FAT分区是否真的叫/bootU-Boot默认搜索bootpart1使用ls mmc 0:1查看是否有Image文件确保kernel_addr_r地址足够高避免被覆盖结语下一步你可以做什么你现在掌握的不只是“怎么烧个系统”而是整套嵌入式Linux开发的核心能力。基于这套系统你可以继续深入- 把根文件系统换成 Buildroot 或 Yocto实现全自动构建- 添加RTC、看门狗、CAN总线等工业级外设支持- 移植实时补丁PREEMPT_RT打造硬实时系统- 实现安全启动Secure Boot和OTA升级机制- 开发专用边缘计算网关或AI推理前端。技术的大门已经打开。真正的嵌入式工程师从来不是靠刷镜像吃饭的。如果你在实践中遇到了新的挑战欢迎留言交流。毕竟每一个成功的移植背后都踩过至少十个坑。关键词汇总树莓派5、嵌入式Linux、系统移植、U-Boot、Linux内核、设备树、交叉编译、根文件系统、SD卡启动、串口调试、BCM2712、ARM64、Debian、Bootloader、驱动配置、最小系统、定制Linux、chroot、debootstrap、initramfs