Linxu开机动画
By Toradex 胡珊逢
开机动画普遍存在于消费类电子设备，特别是手机和平板。嵌入式 Linux 系统除了显示开机 logo 外，同样也可以实现开机动画。本文将在 Colibri iMX8X 计算机模块上介绍如何添加自定义的开机动画。
嵌入式设备从上电开机，会经历系统初始化、驱动加载、运行应用，最终在屏幕上显示应用界面。这个过程取决于嵌入式系自身的复杂程度和应用程序，通常可以从几秒到几十秒不等。而期间显示开机进度条或者开机动画能够提升设备的使用体验。文件接下会演示如何使用 PSplash 实现进度条显示，EasySplash 实现内容更加丰富的开机动画。
PSplash
这是一个非常精简的工具，极少的第三方软件依赖，首次发布于 2006 年。同时它能够非常容易地集成到 Yocto Project 中，事实上在 Toradex 默认的 Yocto Project 环境中已经包含了相应的 recipe。用户只要在 local.conf 中添加 IMAGE_INSTALL_append = " psplash" 即看到默认的开机进度条。但正由于其精简的特定，任何的修改包括背景图片、颜色都需要通过直接更改头文件，甚至是源代码来完成。在 Yocto Project 中这就需要编写相应的补丁文件。对于简单的图片更改，这会是更加耗时的操作。因此我们接下来使用 Yocto Project 生成的 SDK 直接编译 PSplash。
首先下载PSplash 源码。
准备一张和显示屏像素一致的背景图片，格式为 jpg。以及合适尺寸的进度条图片，同样也是 jpg 格式。这里我们使用 7寸 RGB 并口 LCD 显示屏，像素为 800x480。背景图片和进度条图片分别为 toradex.jpg 和 bar.jpg。将图片放在 PSplash 源码目录中。
然后使用psplash 自带的 make-image-header.sh 将图片转换为头文件。
此时会生成 bar.jpg-img.h 和 toradex.jpg-img.h 两个文件。为了编译方便，分别将其重命名为 psplash-bar-img.h 和 psplash-poky-img.h，否则需要修改 psplash.c 包含新生成的头文件。
psplash-config.h 和 psplash-colors.h 两个文件中可以修改显示效果和颜色。例如在 psplash-config.h 中我们使用全屏显示。
在 psplash-colors.h 中将默认背景颜色设置为黑色，和上面背景图片的色彩一致。进度条则为蓝色。
配置修改完成后，使用 SDK 进行编译。
编译好后，将 psplash 和 psplash-systemd 两个可执行程序复制到安装了 Linux Reference Minimal V5.3.0 BSP 的 Colibri iMX8X，路径为 /usr/bin/。同时在 /lib/systemd/system 创建下面两个 systemd service 文件，用于 psplash 自启动。
psplash-start.service
psplash-systemd.service
然后执行
为了不在屏幕上显示启动日志信息，还需要在 u-boot 中配置以下参数。
重启后可以看到屏幕上显示的进度条。
EasySplash
借助 PSplash 可以实现简单的进度条显示，如果需要更加生动的开机动画，则可以使用 EasySplash。这是一个非常新的项目，在 2020 年正式发布首个版本。它基本原理是将一个视频文件逐帧拆为 PNG 图片，然后按照一定的帧率再依次显示。在最新的版本中，作者使用 Rust 重写了该项目，支持 gstreamer 直接播放视频文件。本文这里仍旧采用1.0.x 版本，使用图片方式显示开机动画。由于 EasySplash 需要借助一些第三方库如libpng，为了方便测试，Colibri iMX8X 将安装 Linux Multimedia BSP v5.3.0。
首先下载 EasySplash 源码。
编译 EasySplash。
编译完成后将 bin 目录中的 easysplash 和 easysplashctl 可执行二进制文件复制到 Colibri iMX8X 的 /sbin/ 中，easysplash-quit.service 和 easysplash-start.service 复制到 /lib/systemd/system 中。
接下来准备需要显示的开机动画文件。 EasySplash 会从 zip 压缩包读取动画播放控制文件和 PNG 图片，zip 压缩包中的内容如下：
desc.txt 是动画播放控制文件，part1 和 part2 是两个文件夹，用于存放 PNG 图片。desc.txt 的内容如下，这里用于举例说明。
第一行分辨表示显示屏幕宽 800 像素，高 480 像素，以 20 fps 速度显示图片。第二行，p：播放模式，需要完整显示所有的内容后才停止，1：循环次数，0：该参数是遗留变量，不再被使用，part1：PNG 图片存放的位置。用户可以更具需要添加多行来显示其他内容。该文件的详细说明可以参考源码中 doc/Animation-Structure.md。
PNG 图片可以通过 ffmpeg 工具从视频文件获取。这里我们采用 EasySplash 自己的 ossystem-demo 中的 mp4 作为演示。
将生成的文件压缩为 bootanimation.zip，复制到 Colibri iMX8X 的 /home/root/ 目录。
修改 /lib/systemd/system 中 easysplash-start.service 文件，ExecStart 中修改 easysplash 实际存放的路径，同时添加 bootanimation.zip 所在的位置。
easysplash-quit.service 也是一样。
然后执行
为了不在屏幕上显示启动日志信息，还需要在 u-boot 中配置以下参数。
重启后可以看到开机动画。
总结
上面介绍了在不改变 BSP 本身结构和应用程序的情况下添加开机进度条或者开机动画，所以这些工具都是用户应用而运行的。为了更早地显示开机动画，也有采用其他方式加载，例如 Torizon，它使用 initial ram disk，在其中运行 plymouth 显示开机动画，并且可以非常方便地对其进行替换。由于 initial ram disk 是在正式的 rootfs 前运行，这是一个非常精简的文件系统，从而能很早完成加载并示画面。Toradex Linux BSP 尚未采用该方式。另外对于需要快速启动的嵌入式设备，开机动画的运行不可避免会占用一部分系统资源，从而影响到主要应用的加载和运行。