基于bootsplash的嵌入式linux启动画面定制

摘　要：在基于linux的嵌入式仿真平台研发中，利用开源工具bootsplash能够定制启动logo、设定控制台背景和显隐启动时的字符信息，甚至能够支持开机进度条的动画显示。本文介绍利用bootsplash打造启动画面的解决方案，涉及内核补丁、用户空间配置等方面的具体工作。
关键字：嵌入式； 启动；仿真环境
    
在基于linux的嵌入式仿真平台研发中，终端的美观和可定制是个重要的问题。开机时滚动在屏幕上的字符串和单调的penguin图标，使嵌入式设备仍然脱离不了pc的痕迹，linux控制台上单调的“白纸黑字”型表现方式可谓大煞风景。改造linux控制台使之美观可定制地展示开机信息和logo成为基于嵌入式linux应用的一项重要工作。
    
开源项目bootsplash(
http://www.bootsplash.org/
)为解决这个问题提供了一个完美的解决方案。Boot-
splash通过对内核打补丁来改变linux framebuffer控制台对图像显示的支持。通过用户空间程式来定制启动logo、设定控制台背景和显隐启动时的字符信息，甚至能够支持开机画面的动画显示。本文介绍利用splashboot打造启动画面的解决方案，涉及内核补丁、用户空间配置等方面的具体工作。
1 内核补丁和控制工具
1.1 支持bootsplash的内核补丁
   
针对不同的内核版本，bootsplash站点上给出了相应的内核补丁。我们所使用的内核版本为2.4.23，下载并给内核打上补丁：
cd /usr/src/linux
make mrproper
patch -Np1 -i ../bootsplash-3.0.7-2.4.23.diff
重新编译内核：
make menuconfig
选上如下的几个参数：
Code maturity level options --->
Prompt for development and/or incomplete code/drivers
Block devices ---> RAM disk support
Block devices ---> Initial RAM disk (initrd) support
Console drivers ---> Video mode selection support
Console drivers ---> Frame-buffer support --->
Support for frame buffer devices
VESA VGA graphics console
Use splash screen instead of boot logo
然后编译内核：
make dep && make bzImage
再把生成的内核拷贝到/boot下:
cp arch/i386/boot/bzImage /boot/linux-bootsplash
这样我们得到的新内核bzImage就是支持bootsplash的内核了，剩下的工作就是对bootsplash的定制了。　　
1.2 安装用户空间程式
    
下载bootsplash工具，解压安装：
tar ?zxf bootsplash-3.0.7.tar.gz
cd  bootsplash-3.0.7/Utilities
make
cp fbresolution fbmngplay fbtruetype splash /sbin/
这样完成了对用户空间工具的安装，其实bootsplash分别利用如下的四个程式：splash程式是将需要在framebuffer下显示的图片资源制作成启动ram盘的工具；fbmngplay读mng文档，播放动画；fbtruetype显示truetype字体；fbresolution检查分辨率。后面提到的脚本，只是以不同参数来读取配置文档，调用上面的这几个程式。
2 开机LOGO的定制

2.1 配置splash屏幕的主题
    
前面安装好的splash用户空间程式中有一个程式splash，他需要一个配置文档来指明使用哪个图片、要不要隐藏文本信息的输出等。能够看出“theme”就是splash工具需要的配置文档、图片和其他所需要的文档的集合。有很多已准备好的theme可供挑选，我们也能够定制theme。为了方便起见，我们下载theme-Linux.tar.bz2并以他为theme。
    
建立目录/etc/bootsplash/themes，解压Theme- Linux.tar.bz2到这个目录下，现在的目录结构应该是：
/etc/bootsplash/themes/Linux
    
读者朋友能够看看该目录下的bootsplash-1024x768.cfg来观察配置文档的格式。这个简单的文档包含的选项不多，事实上他只是清楚地表明应该显示哪幅图片、控制台显示文本的颜色和背景色连同文本信息输出的位置区域。另外，不要忘了他还能够分别指定verbose和silent模式下显示文档的位置。Silent模式禁止显示启动信息，代之以一个可选的进度条（这需要关于A外包脚本的更多配置）。基于这个配置文档，您能够自己修改以显示自己喜欢的图片和采用自己喜欢的模式。
2.2 利用splash小工具安装splash主题到initrd
    
在系统启动的早期阶段，内核还不能读写硬盘。这个阶段要显示图片，那么图片放在什么地方那？答案是把图片写到ramdisk里，这样在启动的时候才能读到，因为这时候还没有加载分区呢。当然不用担心initrd的制作，splash小工具能轻松搞定。Splash小工具能根据基于您选择的配置文档（theme）来自动产生一个initrd。所要做的就是执行如下命令：
    
splash -s -f /etc/bootsplash/themes/arch/config /arch-1024-boot.cfg  /boot/initrd.splash 
生成的initrd.splash就是个新的initrd。在GRUB或LILO中加入他就能够了。
按如下的方法修改GRUB或LILO：
在GRUB中加入或修改下面的行：
kernel (hd0,3)/boot/vmlinuz−2.4.21−melenas root=/dev/hda4 vga=791 splash=silent
initrd (hd0,3)/boot/initrd.splash
在LILO中加入或修改下面的行：
vga=791
initrd=/boot/initrd.splash
append="splash=silent"
来看看这几行的意义：
vga=791: boot splash 将在1024x768 分辨率和65000 色 (16 位色)下显示。Framebuffer的设定要根据我们所使用的theme的分辨率和颜色深度来选择。
splash=silent: 在silent模式下显示boot splash. 假如您希望用vebose模式，只需删除此行即可。Verbose模式是缺省模式。 
initrd=/boot/initrd.splash: 这行将initrd.splash调入启动ram盘（图片存于其中）。
更新LILO或GRUB后，就能够看到精美的启动画面。
　3 启动进度条的显示

首先我们要弄清楚小工具程式progress（他是和splash程式一起拷到/sbin目录下的）。progress能够在framebuffer 设备（默认情况下是/dev/fb0）上画四边形。不带任何参数运行progress，我们能够看到该程式的可选参数列表，我们感兴趣的几个参数是：
x: 四边形起始点的x坐标
y: 四边形起始点的y坐标
dx: 四边形的宽度
dy: 四边形的高度
color: 四边形的颜色。这是个16进制数，于web页上表示颜色的一致。
举例说明之：
progress 0 0 512 384 FFFFFF
将会在屏幕左上角画一个白色的四边形，这个四边形占据四分之一屏幕。
progress 256 192 521 384 FCD192
将会在屏幕正中间位置画一个黄色的四边形。
看这些例子的效果应该在tty终端上运行，不要在Konsole 或xterm window上看效果。
搞清楚progress的用法后，我们来看怎么把他和系统启动联系起来。通过分析Debian的启动代码，我们能够看出：他的启动脚本在每次启动完一个服务程式（xfs, cron, samba 或其他服务程式）后使用progress程式来在指定位置画指定大小的四边形。在Debian中启动脚本有两个：先执行/etc/init.d/rcS然后执行 /etc/init.d/rc。下面研究一下/etc/init.d/rcS代码，注意这个脚本一次调用各个rulevel下的脚本。我们在其中加入画四边形的代码，加入的代码用加黑表示：
# 初始化变量j 
# j 为进度条的宽度
j=20
for i in /etc/rcS.d/S??*
do
[ ! −f "$i" ] &continue
# 进度条开始
#
# 确保进度条宽度不超出范围
if ((j  /tmp/boots
mv /tmp/boots /etc/init.d/rc
chmod 755 /etc/init.d/rc
   
上面的代码很清楚，获得j的值，在第二个脚本文档rc中寻找字符串“danger_var=…”并把他修改为 “danger_var=结束时的j值”，把修改后的文档另存为/tmp/boots，然后重命名为/etc/init.d/rc并改变执行权限。
    
假如选用danger_var作为变量名来传递位置值，那么注意在其他启动脚本中不能出现名字冲突。
    
现在，重启电脑，能够享受美丽的开机进度条了。
4 结论

通过开源项目bootsplash提供的内核补丁和各种用户空间工具，能够实现对FrameBuffer下的控制台美化和定制。这对于嵌入式仿真环境平台的研发有着重要的意义，使得嵌入式仿真环境平台从一定程度上减少PC的痕迹，成为个性化和高度可定制的平台。
　参考文献：
[1] Dennis Herbrich，Arch Linux BootSplash-HowTo.  http://www.archlinux.org
[2] Pedro Jurado Maqueda, BULMA: Graphic boot with bootsplash and progress bar in Debian. http://bulma.net/
[3] 轻松拿下Bootsplash. http://www.linuxsir.org/bbs/