1.3　树莓派的外存储器

树莓派没有板载的只读存储器（Read Only Memory, ROM），软件需要安装在microSD卡上。为了方便软件管理，microSD卡一般可以分成两个分区：第一个分区安装引导器、内核映像；第二个分区安装操作系统。当选择Linux操作系统时，第一个分区格式化成VFATFS（以下称BOOT分区），第二个分区作为Linux的根文件系统，必须支持inode。Linux支持的文件系统很多，如Ext2/Ext3/Ext4FS文件系统、ReiserFS文件系统、YAFFS文件系统等。本书中统一使用Ext4FS（以下称Ext4分区）。

1.3.1　SD卡分区

将microSD卡插入PC，使用fdisk命令的-l选项，可以看到当前所有磁盘的分区情况：

# fdisk  -l
...
Disk  /dev/mmcblk0:    3648  MB,  3825205248    bytes, 7471104    sectors
116736   cylinders,  4  heads,  16   sectors/track
Units:  cylinders    of 64 *  512  = 32768   bytes
    
Device              StartLBA        EndLBA      Sectors    Size   Id Type
/dev/mmcblk0p1           2048       198655       196608    96.0M  e  Win95  FAT16
/dev/mmcblk0p2         198656      7471103      7272448    3551M 83  Linux

一些笔记本带有SD卡插槽。通过SD适配器[见图1.7（a）]插入笔记本电脑的microSD卡会被识别为MMC设备，设备文件是/dev/mmcblk0（也可能是/dev/mmcblk1）；如果通过USB读卡器转接（见图1.7（b）），设备文件名可能是/dev/sdb或/dev/sdc，取决于内核对设备的识别情况。操作时务必认清操作对象，因为此时使用了超级用户权限，错误的操作将可能导致PC系统软件故障。上面操作的是一个4GB的SD卡（因计算方法问题，实际显示的是3684MB），目前有两个分区，第一分区96MB、FAT16格式（分区格式Id 为e），剩余空间分给第二分区，Linux格式（分区格式Id为83）。在本书讨论的系统设计中，所有软件安装后可控制在4GB以内。如果使用16GB的microSD卡进行开发，则基本可以不用操心存储空间问题。

图1.7　microSD卡适配器

用不带选项的fdisk命令进入分区操作环境：

# fdisk  /dev/mmcblk0

首先使用fdisk的d命令删除原有的分区，再使用n命令创建两个新的分区。未经压缩的Linux内核映像大小约20MB，再考虑Bootloader的占用，第一分区可留出256MB，剩余部分留给第二分区。然后使用w命令将分区表写入SD卡，保存分区划分方式，退出fdisk环境。

再使用mkfs命令分别对这两个分区格式化：

# mkfs.vfat  /dev/mmcblk0p1
# mkfs.ext4  /dev/mmcblk0p2

拔出SD卡再重新插入，如果PC识别出两个磁盘分区，表示以上分区无误。

1.3.2　Bootloader

Bootloader（引导加载器）的目的是加载操作系统内核，向内核传递参数，加载根文件系统，引导操作系统运行。Bootloader还负责核心软件的升级。一旦操作系统启动，Bootloader的任务便暂告终结，直到系统重启。

树莓派的Bootloader没有开放源代码，但二进制代码允许免费获得。二进制代码在https://www.github.com/raspberrypi/firmware/下。使用时，只需要将这个项目下的boot目录中的内容复制到microSD卡的BOOT分区。其中的.dtb文件和overlays目录中的.dtbo文件在编译内核时生成，可以将相应的文件进行替换。kernel*.img是内核映像文件，其编译过程将在后面介绍。重要的配置文件有两个：config.txt和cmdline.txt（文本文件）。

config.txt用于设置系统时钟、GPU内存分配、显示器设置、内核引导方式等。其中与内核启动相关的设置如下：

initramfs initramfs.gz  followkernel
kernel  kernel8.img
cmdline  cmdline.txt
device_tree=bcm2711-rpi-4-b.dtb

它表明内核映像文件是kernel8.img，内核启动的命令行信息写在cmdline.txt文件中，以initramfs.gz作为初始化RAMDisk根文件系统，设备树文件是bcm2711-rpi-4-b.dtb。device_tree项的设置不是必需的，Bootloader会根据硬件平台选择相应的设备树文件。

Bootloader向内核传递的启动参数写在cmdline.txt文件中，一般会传递下面的参数：

console=tty1 console=ttyAMA0,115200 kgdboc=ttyAMA0,115200   \
root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline    \
fsck.repair=yes rootwait

以上设置了本机显示器终端tty1和串口终端ttyAMA0、根文件系统和类型。顾名思义，cmdline是传递给内核的命令行参数，它必须写在一行。下面在向该文件添加内容时也不能无续行符换行。

从Bootloader向Linux内核传递的参数通过PROCFS文件系统传到/proc/cmdline文件中，内核启动的初始化脚本会读取这些参数，根据这些参数确定系统的行为。 e22ERwnwFkd6ntPSSRgL4v2mKNjUGQDDtWc7ZOlWIu4uL95SXY4IBEEZeXSYkVON