基于Bootsplash嵌入式Linux启动画面定制

在基于linux的嵌入式仿真平台开发中，终端的美观和可定制是一个重要的问题。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()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控制台对图形显示的支持。通过用户空间程序来定制启动logo、设定控制台背景和显隐启动时的字符信息，甚至可以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、用户空间设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 安装用户空间程序

　　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序：splash程序是将需要在framebuffer下显示的图片资源制作成启动ram盘的工具；fbmngplay读mng文件，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件，调用上面的这几个程序。

　　2 开机LOGO的定制

　　2.1 设置splash屏幕的主题

　　前面安装好的splash用户空间程序中有一个程序splash，它需要一个配置文件来指明使用哪个图片、要不要隐藏文本信息的输出等。可以看出“theme”就是splash工具需要的配置文件、图片和其他所需要的文件的集合。有很多已经准备好的theme可供挑选，我们也可以定制theme。为了方便起见，我们下载theme-Linux.tar.bz2并以它为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

　　读者朋友可以看看该目录下的bootsplash-1024x768.cfg来观察配置文件的格式。这个简单的文件包含的选项不多，事实上它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以及文本信息输出的位置区域。另外，不要忘了它还可以分别指定verbose和silent模式下显示文件的位置。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外包脚本的更多设置）。基于这个配置文件，你可以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小工具能根据基于你选择的配置文件（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就是一个新的initrd。在GRUB或LILO中加入它就可以了。

　　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. 如果你希望用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，就可以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序progress（它是和splash程序一起拷到/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，我们可以看到该程序的可选参数列表，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。这是一个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，我们来看怎么把它与系统启动联系起来。通过分析Debian的启动代码，我们可以看出：它的启动脚本在每次启动完一个服务程序（xfs, cron, samba 或其他服务程序）后使用progress程序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
　　#
　　# 保证进度条宽度不超出范围
　　if ((j <616))
　　then
　　# 此时调用progress程序，画比前一次宽一个单位
　　#（15个像素）的进度条
　　# x y dx dy color
　　/usr/local/bin/progress 204 667 $j 21 FCD123
　　let j=j+15
　　fi
　　# 结束进度条绘制
　　case "$i" in
　　*.sh)
　　(
　　trap − INT QUIT TSTP
　　set start
　　. $i
　　)
　　;
　　;
　　*)
　　#遍历sh 文件后, 启动子进程
　　$i start
　　;;
　　esac
　　done

上面的代码画出了四边形的第一部分，我们需要接着画与/etc/init.d/rc相关的第二部分。为了平滑地接着第一部分画，我们需要知道第一部分四边形画到什么位置结束的。#
　　danger_var=395
　　j=danger_var
　　for i in /etc/rc$runlevel.d/S*
　　do
　　[ ! −f $i ] &continue
　　if [ $previous != N ] &[ $previous != S ]
　　then
　　#
　　# Find start script in previous runlevel and
　　# stop script in this runlevel.
　　#
　　suffix=${i#/etc/rc$runlevel.d/S[0−9][0−9]}
　　stop=/etc/rc$runlevel.d/K[0−9][0−9]$suffix
　　previous_start=/etc/rc$previous.d/S[0−9][0−9]$suffix
　　#
　　# If there is a start script in the previous level
　　# and _no_ stop script in this level, we don"t
　　# have to re−start the service.
　　#
　　[ −f $previous_start ] &[ ! −f $stop ] &continue
　　fi
　　#继续进度条绘制
　　#保证进度条宽度不超出范围
　　if ((j <616))
　　then
　　/usr/local/bin/progress 204 666 $j 21 FCD123
　　let j=j+15
　　fi
　　#结束进度条绘制
　　case "$runlevel" in
　　0|6)
　　startup $i stop
　　;;
　　*)
　　startup $i start
　　;;
　　esac
　　done

　　这段代码以同样的方式接着画四边形进度条。但是danger_var是什么呢？前面说过为了平滑地接着第一部分画，我们需要知道第一部分四边形画到什么位置结束的。这个位置就用danger_var来记录。问题又来了，怎么将第一个脚本里的变量传到第二个脚本？可以在第一个脚本/etc/init.d/rcS的末尾加上如下的代码：

　　sed "s/danger_var=[0−9]*/danger_var="$j"/g" /etc/init.d/rc > /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，在第二个脚本文件rc中寻找字符串“danger_var=…”并把它修改为 “danger_var=结束时的j值”，把修改后的文件另存为/tmp/boots，然后重命名为/etc/init.d/rc并改变执行权限。

　　如果选用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，重启计算机，可以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，可以实现对FrameBuffer下的控制台美化和定制。这对于嵌入式仿真环境平台的开发有着重要的意义，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。