玩客云折腾记录之编译 ArmBian 系统

2024-04-02 19:55

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写在前面

最近有几个有趣的小想法想实践一下，希望使用低功耗、低成本的硬件跑一些持续性的独立的服务。最初的想法是入手一个树莓派得了，开发板尺寸小巧，资源丰富。然而搜索价格的时候发现最新版的树莓派，如果搭配上一些常用配件，加一个定制外壳，算下来成本几乎能和我之前的 NUC 裸机价格一较高下。

那么，有没有性价比更高的方案呢？

为什么选择搭载 Amlogic S805 的玩客云

于是，目光就锁定到了同为 ARM 架构的廉价 SoC 上，前一阵群里有同学推荐过“玩客云”，搜索了一番，发现虽然芯片其实是几年前的款，但是性能并不差，拥有一个千兆网口，并且机器自带一个金属外壳 。因为我不需要使用 GPIO 接口 ，所以相比较树莓派而言，一套 50 元左右的小主机，性价比高非常多。

玩客云小设备的外观

而且设备因为使用了廉价的 ARM 芯片，不光运行过程中的温度不算高，日常功耗也非常低。

实际使用过程中的功耗也比较低

玩客云采用的芯片方案是 Amlogic S805，和著名的 Hard Kernel 几年前推出过的开发板“ODROID-C1+”几乎完全一致。这个板子性能基本是树莓派3B的两倍，前文中提到的玩客云的成本大概是目前二手树莓派3的1/5～1/6。

S805 和树莓派3之间的性能比较

如果追求绝对的性能，在价格差不多的情况下，可以考虑入手搭载 S905 芯片的“电视盒子”，性能和最新的树莓派4相比也不落下风，甚至在一些环节中性能高出不少。不过缺点嘛也是有的，目前这类机器受限于成本问题，很少有利于散热的金属外壳；因为性能更高，发热量也会更大。不过即便如此，综合成本也只是树莓派4的十几分之一。

系统选择及“源码溯源“

相对于硬件而言，软件系统也非常重要。

拥抱 Linux 让我们的设备有了无穷的可能性，树莓派有 Raspberry Pi OS（Raspbian），玩客云则因为搭载了和 Hard Kernel 之前产品一致的 Soc ，所以可以使用 ArmBian。

在正式介绍如何为玩客云更换系统，以及编译一份干净的新版镜像之前，我要介绍一下这个系统的由来，因为这里有太多前人的无私贡献。

Armbian 官方代码

Armbian 主要开源项目状况

2014年末，Armbian 立项，或许是暴风雨来临之前的沉寂，在 GAP一年多之后的2016年，Armbian 开始了每年千万行代码变动的爆发式成长。截止目前为止，官方项目已经支持了接近 150 个不同的硬件设备的适配。

来自战斗民族的 Armbian TV 分支

https://github.com/150balbes/build

在2018年7月的时候，一名网名是150balbes的战斗民族网友出手了，他开始为各种官方原本并不支持的硬件做适配，过程中吸引了来自全世界有相同硬件折腾需求的网友，他第一个适配的 SoC 就是我们本文的主角同源的 s90x 系列的芯片。

在2020年的光棍节前，他或许是觉得直接在官方原有的代码文件上进行修改，每次上游代码（Armbian）更新，他需要合并的内容太多了，毕竟Armbian是一个每年千万行代码变更的项目，于是他删除了原本开发了几个月的代码，在官方原有开发模式上新增了一个只有他自己使用的发布类型（dev），将之前的代码迁移了过来。随后他开始了专注于将 Armbian 适配到电视盒子上，并且将自己的分支命名为 armbian-tv，持续更新到了现在。

来自阿拉伯网友 moham96 的分支

https://github.com/moham96/Build-Armbian

阿拉伯网友 moham96 很快关注到了俄罗斯小伙子的项目，并立马 fork 了一份，升级了项目使用的 Linux 内核到 4.x 版本，并针对设备 Mac 地址设置方式进行了调整。

来自国内网友 leo357449107 的分支

https://github.com/Leo357449107/Build-Armbian/tree/20.11

前文提到的 150balbes 在春天的时候进行了一次分支的重构，其实这次重构非常“暴力”，原作者直接删除了之前一直在维护的 Build-Armbian 项目，重新 fork 了一份新的 Armbian。

一般情况问题不大，但是如果有其他开发者正在基于他的代码进行开发的话，就会遇到类似下面的状况：

2021/01/23 leo357449107 我正在愉快地Dubug的时候，上游把代码删了，我也把代码回滚了，然后，就没有然后了。

估计也是没办法，网友 leo 只好在 GitHub 上寻找了一份原来项目的 fork 版本（上文中的 moham96 的分支），再次进行 fork，并提交了自己的代码变更。

随后网友 leo 的版本也就此停止了更新和维护（Armbian 20.12 Buster with Linux 5.9.0-rc7），不过在停更之前，他为玩客云使用的 Armbian 带来了下面的内容：

添加了快速将系统刷入 eMMC 的功能，添加了一些方便使用的软件源切换脚本。
验证了设备两个 USB 端口其实都是正常可用的，调整和关闭都可以根据修改启动分区的 dtb （Device tree）来实现。
使用了 meson8b-odroidc1t_noHDMI.dtb 替换了 meson8b-odroidc1t.dtb，让硬件作为服务器用途使用的时候，可以更加省电。
支持关闭默认的 USB 网卡支持，可以节约一些编译时间。

来自国内网友 witallwang 的分支

https://github.com/witallwang/Build-Armbian

今年4月9日，有一位网友在 leo 的基础上继续进行了一些实用的调整。

将内核版本升级到了 linux-5.10.y
更新了构建补丁，调整了启动硬件使用的 dtb 文件。

可惜的是，因为上游的中断，这个系统的版本也被停留在了Armbian 的老版本（Armbian 20.12 Buster, Linux 5.10.28）。

品尝最新版本的 Armbian

如果我们将上面的几份代码进行合并，是不是就可以让玩客云的硬件继续使新版本的 Armbian 系统，以及或许更新的 Linux 内核了呢？在萌生了这个想法之后，我将上面的代码分别溯源和进行了一些整理合并。

整理“硬分叉”的代码

将 150balbes 的老代码以及最新代码提交合并回 armbian，修正时间轴：

https://github.com/soulteary/armbian-build-s805/tree/codebase-merge-150balbes

将 leo 的代码变更合并到已经合并到 armbian 代码中：

https://github.com/soulteary/armbian-build-s805/commits/codebase-merge-leo357449107

将 witallwang 的代码变更合并到 armbian 代码中：

https://github.com/soulteary/armbian-build-s805/commits/codebase-merge-witallwang

抽取 leo 和 witallwang 的代码变更，合并到 150balbes 的最新代码以及 armbian 最新代码中：

https://github.com/soulteary/armbian-build-s805/commits/codebase-on-150balbes https://github.com/soulteary/armbian-build-s805/commits/codebase-on-offical

几位作者的代码变更时间轴可以参考下面的日志。

| * 82d18dbad (origin/codebase-on-150balbes, codebase-on-150balbes) s805 with kernel 5.10.x
|/  
| * b8a13a355 (origin/codebase-20211107) fix script
| * aa688d0f4 fix filename
| * 27860835d rm build flag
| * 68ec3eac6 (origin/codebase-merge-witallwang, codebase-merge-witallwang) merge part of https://github.com/witallwang/Build-Armbian/commit/1691d4516893363ae2aaa63a2b73a68e780fbff2
| * e15a48946 (origin/codebase-merge-leo357449107, codebase-merge-leo357449107) merge part of https://github.com/Leo357449107/Build-Armbian/commit/5770744a0004740e378b87b86645919ee33fb630
| *   e170397d9 (origin/codebase-merge-150balbes, codebase-merge-150balbes) Merge pull request #1 from 150balbes/armbian-tv
| |\  
| | * e7bdaef83 v20210814

编译过程记录

相信上文已经交代清楚了玩客云 S805 Soc 使用的 Armbian 系统代码的来源，所以在编译的时候，你可以根据自己的需求进行选择，以及二次开发。

编译或者开发 Armbian 系统镜像的方法，其实非常简单。（如果你希望了解完整的细节，可以阅读官方文档。）下文将以合并到最新版本的 150balbes 的源码为基础进行叙述。

先将代码 clone 到本地或者服务器。

git clone https://github.com/soulteary/armbian-build-s805.git --branch=codebase-on-150balbes

如果你不希望针对系统进行调整，不在意历史提交记录，并且想在国内的机器构建，也可以使用下面的方式加速下载源码：

git clone https://github.com.cnpmjs.org/soulteary/armbian-build-s805.git --depth=1 --branch=codebase-on-150balbes

完整代码差不多接近1个GB，所以下载的时候需要有一些耐心。

建议使用按量付费的海外云主机进行下载和构建，可以节约不少时间。如果你的硬盘空间比较紧张，可以考虑在 Git Clone 完毕之后，删除根目录的 .git 目录，完整源码尺寸可以降低一半到 500MB 左右。

此外，折腾 Armbian 系统编译，需要提前预留15G以上的磁盘空间，因为除了代码之外，默认构建选项下，编译后的产物会占用 10G 以上的空间。

du -hs armbian-build-s805
13G	armbian-build-s805

开始构建之前，如果你是在国内的话，需要执行下面的命令，将代码中的一些依赖的下载方式切换为国内，避免因为网络问题，导致系统无法构建。

find . -type f -name "*.sh" | xargs -I {} sed -i 's/\/\/github.com\//\/\/github.com.cnpmjs.org\//' {}
find . -type f -name "*.conf" | xargs -I {} sed -i 's/\/\/github.com\//\/\/github.com.cnpmjs.org\//' {}
find . -type f -name "*.conf" | xargs -I {} sed -i 's/http:\/\/w1.fi\//git:\/\/w1.fi\//' {}

命令执行完毕之后，可以继续执行下面的命令进行检查，顺利的话，将不会有任何输出（因为都替换完毕了）：

find . -type f -name "*.sh" | xargs -I {} cat {} | grep "//github.com/"
find . -type f -name "*.conf" | xargs -I {} cat {} | grep "http://w1.fi/"

在构建过程中，你可能会看到一个编译错误：

fit_image.c:19:10: fatal error: libfdt.h: No such file or directory

这个错误的原因是 150balbes 的老版本代码对于缺少一个开发依赖，这个问题作者在新版代码中修正了，因为上文提到的历史原因，这个问题被“继承”了下来。不过因为这个问题的触发场景是无线网卡开启热点，所以本身不具备无线能力的玩客云，其实可以忽略掉。当然，如果你需要使用无线网卡，那么可以对此进行一个简单的依赖修复：

apt install libfdt-dev

在上面的步骤就执行完毕之后，便可以通过下面的命令进行构建啦：

./compile.sh BOARD=设备名称 BRANCH=配置类型 RELEASE=focal BUILD_MINIMAL=yes BUILD_DESKTOP=no KERNEL_ONLY=no KERNEL_CONFIGURE=no COMPRESS_OUTPUTIMAGE=sha,gpg,img DOWNLOAD_MIRROR=china MAINLINE_MIRROR=tuna EXTRAWIFI=no

这里的“设备名称”，是我们在 config/boards 里存放的文件名称，所以根据分支的不同，我们会使用到的名称有：s805、s812、odroidc1。而“配置类型”则是 config/kernel 中，我们使用的 设备名称-*.conf 的配置文件的具体类型，根据实际分支的不同，我们可以选择使用的名称有：leagcy、edge、current、dev。这里没有好坏，根据自己的实际代码情况来即可。

第一次执行 complie.sh 会触发安装各种开发依赖，下载各种源码包，耗时会比较长，一般会在十来分钟左右。

正式进行系统镜像构建，根据硬件规格的不同，时间长度会有变化，以常见的 16核心的笔记或者服务器来说，实际测试的构建时间都在五至十分钟左右。

编译过程火力全开的机器

命令完全执行完毕之后，在目录中的 output/images 目录中就能够看到新鲜出炉的镜像啦。

构建不同代码分支、版本、内核的镜像

按照上面的方法，很轻松的就能够得到不同代码基、不同 Linux 内核、不同 Armbian 版本的系统镜像。

比如：

Armbian_21.11.0-trunk_Aml-s805_focal_current_5.9.0_minimal.img
Armbian_21.11.0-trunk_Aml-s805_focal_current_5.10.0_minimal.img
Armbian_21.08.0-trunk_Aml-s812_focal_current_5.9.0-rc7_minimal.img
Armbian_20.12_Aml-s812_focal_current_5.9.0-rc7_minimal.img

如果你的软件对于系统内核有特别的需求，可以考虑使用 https://github.com/xdarklight/linux 这个仓库中的内核对 Armbian 官方内核进行替换。不过因为系统依赖的缘故，可以直接升级到的最高版本是“meson-mx-integration-5.10-20201115”。

在系统镜像构建完毕之后，我们就可以进行刷机这个步骤了。

刷机前的准备

给这台机器换系统的难度非常低，如果采用我们熟悉的“五星评价”的方式来描述难度的话，我觉得难度只有一颗星，其中大半颗还都在拆卸上面。

以往不少帖子会建议大家购置 USB 转 TTL 线，以及购买烧录探针以及电烙铁，但是随着网友对于这台设备的开发，其实我们可以用更简单的方式来为这台设备更换系统，而不需要购置这些装备，以及进行焊接操作。

我的刷机模式采用了网友“尉迟申棠”的《无TTL线刷机》方案，整个操作流程大体分为四步，整个流程时间大概在十五分钟～二十分钟左右：

拆机取出 S805 开发板
短接并通过 S805 刷机工具刷入开放的 UBoot
使用 U 盘自动刷入网友制作的启动系统作为基础
借助上面的系统作为跳板，用覆盖的方式刷入我们自己的系统

拆机过程细节记录

设备拆机可以采用我下面这张图片中的工具，把家用的剪指甲刀的受力臂拆下来，塞进玩客云背部 SD 卡上方的贴片缝隙中，然后用螺丝刀或者其他的工具，把这个贴满了双面胶的背板撬下来，扭下6颗螺丝之后，接下来就可以使用短接金属线来进行刷机了。

拆机方法和过程一览

群里的同学邮寄了一台小设备，顺带一起拆啦，正好凑齐新版和老版两种主板。

连带群友的机器一起拆了

刷机过程细节记录

刷机需要使用短接的方式，来迫使玩客云的主板进入 USB 引导模式。短接的工具可以考虑找一根买电子产品时的绑线，然后把金属线漏出来即可。（上图中图一的线被媳妇称呼为“通往天堂的钥匙”）

需要注意的是，新旧版本不太一样，v1.3版的新主板短接在前面，而老主板的短接位置在背后。（顺手安装完毕了，忘记拍图了，不过网络上图很容易就能搜到，就不补啦）

刷机完毕，登陆系统后，顺便看一眼 CPU 信息。

root@aml:~# lscpu
Architecture:          armv7l
Byte Order:            Little Endian
CPU(s):                4
On-line CPU(s) list:   0-3
Thread(s) per core:    1
Core(s) per socket:    4
Socket(s):             1
Model:                 1
Model name:            ARMv7 Processor rev 1 (v7l)
BogoMIPS:              2.00
Flags:                 half thumb fastmult vfp edsp thumbee neon vfpv3 tls vfpv4 vfpd32

常见问题：刷入引导失败

此外，如果你采用 MacOS 上的虚拟机进行刷机，很有可能会失败，因为设备在通过 USB 公对公数据线和 USB_Burning_Tool 刷机的过程中，可能会快速重启切换模式，这时如果是使用虚拟机，会因为设备握手重连虚拟机时间过长，导致刷机失败。提示 “Romcode/状态切换/设备识别/命令结果返回错误”。

如果使用直接安装的 Windows 系统进行 U-Boot 刷入，就不会出现这个问题了，这个设备重连导致失败的情况，至多出现一次。

USB Burning 过程

常见问题：为什么要刷两次机

第一次是刷入引导，第二次是为了避免折腾 TTL 短接，利用网友构建的自动安装镜像，完成 eMMC (embedded MMC) 刷机，而这个系统的版本和内核都比较旧，所以第三次才是真实的刷机，刷入我们自己的系统。

如果你愿意的话，也可以对比分析“eMMC刷机包”中的脚本，在构建自己镜像的时候做一些调整，减少一次刷机的过程。

常见问题：制作的二次刷机镜像不起作用

玩客云在引导时，USB 接口存在不能正确挂载 U 盘的情况，所以如果你制作的系统镜像没有被正确的加载，可以断掉电源重新拔插一遍 U 盘再试试引导。

另外，因为设备供电能力有限（本身低功耗），所以使用的 U 盘也尽量使用传统 U 盘，而不要使用固态硬盘魔改的 U 盘，可能带不动。

参考资料

上文虽然已经提到了许多来自网友的智慧结晶，但其实在整个过程中，还参考和学习了其他的网友的经验。

如果你希望更进一步，从 U-Boot 引导开始折腾，或者适配给其他的设备，或许这些资料对你也会有用处，所以我将它们按照话题进行了分类，并列举在了下面。

如何构建适用于玩客云的引导固件？

玩客云的启动模式《玩客云Amlogic S805 适配Win10 arm32记录 - 3 》 by @pigworld
《编译Amlogic S805通用U-Boot关键步骤》by @Couchp95
如何构建玩客云（ S805 ）适用的 U-Boot：《How to build kernel,uboot,android sepatately》 by @cary.wu
“在玩客云上添加SD卡和USB启动支持” by @jocover
Unofficial mirror of uboot sources by @not-aml