为 Raspberry Pi 5 设置自定义启动画面

引言#

当你把运行在 Raspberry Pi 上的软件作为一款“产品”交付给别人时，从开机到应用启动这段流程的视觉体验，其实比想象中更加重要。

常见的启动过程往往是先显示彩虹测试图案，然后在黑色背景上滚动白色内核日志，接着出现 Raspberry Pi OS 桌面，最后才启动自己的应用。就个人感受而言，这很像让用户看着一台 DIY 电脑被组装起来，容易破坏最终用户的沉浸感。

本文以 Raspberry Pi 5 和 64 位 Raspberry Pi OS（Bookworm）为对象，介绍如何将启动画面（splash screen）替换为自定义内容。我们会依次讲解如何隐藏引导加载程序阶段的画面、使用 Plymouth 制作自定义启动画面，以及配置 kiosk 模式。

测试环境#

注意：Bookworm 最初发布时默认使用 Wayfire，但从 2024 年 10 月起的更新开始，Pi 4 和 Pi 5 已改为默认使用 labwc（Wayland） 合成器。受硬件性能限制，Pi 3 及更早的型号仍可能使用 X11（LXDE）或 Wayfire。本文以 Wayland 为前提，不过在 X11 环境中，核心步骤也基本相同。

1. 确定要替换启动流程的哪些部分#

Raspberry Pi 5 的启动过程大致可以分为以下几个阶段：

[开机]
   │
   ▼
(1) 引导加载程序（EEPROM）      ← Raspberry Pi 标志 / 彩虹测试图案
   │
   ▼
(2) 加载内核                    ← Pi 5 由引导加载程序直接加载内核
                                   （Pi 4 及更早型号通过 start*.elf）
   │
   ▼
(3) Linux 内核启动              ← 白色内核日志 / 左上角的 4 个 Raspberry Pi 标志
   │
   ▼
(4) systemd（init）             ← Plymouth 启动画面
   │
   ▼
(5) 登录处理                    ← Bookworm 默认使用 getty@tty1 自动登录
                                   （默认不安装 lightdm/greetd）
   │
   ▼
(6) 桌面（labwc）               ← 壁纸和面板
   │
   ▼
(7) 用户应用

要打造“品牌启动画面”，难度很大程度上取决于你准备替换哪些阶段。

在 (1) 到 (2) 的固件阶段，可自定义的空间很小，因此实际操作中最好只隐藏彩虹画面。(3) 阶段的内核日志几乎都可以通过 cmdline.txt 隐藏，而 (4) 阶段的 Plymouth 才是本文自定义启动画面的核心。如果在 (5) 到 (6) 阶段也不想显示桌面，就不要启动 tty1 自动登录或桌面环境，而是只在 Wayland 合成器上运行自己的应用。

简单来说，只要处理好 (1)、(3) 和 (4)，就能让从开机到应用启动之间的画面几乎完全由自己控制。这正是本文的目标。

2. 隐藏和替换引导加载程序阶段的画面#

隐藏彩虹测试图案#

固件最先显示的彩虹画面是用于确认显示器连接的测试图案，可以通过 config.txt 轻松隐藏。

sudo nano /boot/firmware/config.txt

在文件末尾添加以下内容：

disable_splash=1

这样就不会再显示彩虹画面。

隐藏固件标志（左上角的 4 个 Raspberry Pi 图标）#

Linux 内核刚启动时显示在屏幕左上角的 4 个 Raspberry Pi 图标，可以通过下一节将要介绍的 cmdline.txt 参数 logo.nologo 隐藏。通过内核参数控制是比较实际的做法。

关于显示静态启动图片#

网上有一些资料称，只要把 splash.png 放到 /boot/firmware/ 下，就能在引导加载程序阶段将其显示为标志。然而，Raspberry Pi OS 的标准固件并不支持这种行为，在运行 Bookworm 的 Pi 5 环境中通常也不会生效。要完全自定义引导加载程序阶段的画面，就需要自行构建 EEPROM，实用性不高。因此，我们让这一阶段保持黑屏，改由 Plymouth 显示标志。

3. 隐藏内核消息#

编辑 /boot/firmware/cmdline.txt，让屏幕不再显示内核日志。

sudo nano /boot/firmware/cmdline.txt

请注意，这个文件必须保持为一行，不能换行。在现有参数的末尾添加以下选项：

quiet splash logo.nologo loglevel=0 vt.global_cursor_default=0 console=tty3

每个选项的含义如下：

修改完成后运行 sudo reboot 重新启动，并确认屏幕上不再滚动白色日志。

[待补充截图：修改 cmdline.txt 前后的启动画面对比]

4. 使用 Plymouth 制作自定义启动画面#

这是整个配置的核心部分。

安装 Plymouth#

sudo apt update
sudo apt install -y plymouth plymouth-themes

在 Bookworm 中，Plymouth 通常已经作为依赖项安装。安装 plymouth-themes 后还会获得几个示例主题，可以在制作自己的主题时作为参考。

创建自定义主题#

主题存放在 /usr/share/plymouth/themes/<name>/ 中。这里我们创建一个名为 mybrand 的主题。

sudo mkdir -p /usr/share/plymouth/themes/mybrand
cd /usr/share/plymouth/themes/mybrand

将标志图片以 logo.png 的文件名放到此目录中。图片会显示在屏幕中央；对于 1920 × 1080 的屏幕，尺寸在 512 像素见方左右会比较容易使用。此外，还需要放置下文介绍的 mybrand.plymouth 和 mybrand.script 文件。

sudo cp /path/to/your/logo.png ./logo.png

.plymouth 文件#

创建 mybrand.plymouth 并写入以下内容：

[Plymouth Theme]
Name=mybrand
Description=Brand splash for Raspberry Pi 5
ModuleName=script

[script]
ImageDir=/usr/share/plymouth/themes/mybrand
ScriptFile=/usr/share/plymouth/themes/mybrand/mybrand.script

.script 文件（最小示例）#

创建 mybrand.script 并写入以下内容。这个最小配置只会在屏幕中央显示一张标志图片。Plymouth Script 是一种类似 C 语言的专用脚本语言，因此语法高亮仅供参考。

# 用黑色填充背景
Window.SetBackgroundTopColor(0.0, 0.0, 0.0);
Window.SetBackgroundBottomColor(0.0, 0.0, 0.0);

# 将标志放在中央
logo.image = Image("logo.png");
logo.sprite = Sprite(logo.image);
logo.sprite.SetX(Window.GetWidth() / 2 - logo.image.GetWidth() / 2);
logo.sprite.SetY(Window.GetHeight() / 2 - logo.image.GetHeight() / 2);

如果想添加进度条或加载动画，可以通过 Plymouth.SetBootProgressFunction 等回调来移动 sprite。不过在最初版本中，一张静态图片已经足够。

注册并切换主题#

使用 update-alternatives 将主题添加到 Plymouth 默认主题列表中，然后切换到该主题：

sudo update-alternatives --install \
  /usr/share/plymouth/themes/default.plymouth default.plymouth \
  /usr/share/plymouth/themes/mybrand/mybrand.plymouth 200

sudo plymouth-set-default-theme -R mybrand

-R 选项会重新生成 initramfs。如果忘记添加，修改就不会生效——我自己也在这里踩过几次坑。

重新启动系统。如果从关机结束到桌面出现之前，标志能够显示在屏幕中央，就说明配置成功了。

5. 测试技巧#

每次调整后都重新启动确实很麻烦。Plymouth 提供了一个调试命令，可以直接在当前会话中显示启动画面。

# 启动测试用 Plymouth，显示启动画面 5 秒后退出
sudo plymouthd ; sudo plymouth --show-splash ; sleep 5 ; sudo plymouth quit

运行此命令期间，屏幕会被当前的启动主题覆盖。这样就能在不重新启动的情况下反复执行“修改 .script → 运行命令 → 检查效果”的流程。这个命令还可以通过 SSH 执行，只切换 HDMI 端的画面，非常方便。

首次运行时有时无法正常显示。如果遇到这种情况，可以为 plymouthd 添加 --debug --debug-file=/tmp/plymouth.log 参数来输出日志，便于定位原因。

在 Wayland 会话中运行时，Plymouth 可能会与合成器争用显示资源，从而导致画面异常。这只是测试时的现象；在实际的 systemd 启动流程中，Plymouth 会独立绘制，因此不会有问题。

6. 不显示桌面，只启动应用#

到这里，启动过程已经由启动画面覆盖。但如果 Plymouth 结束后立即显示桌面，沉浸感还是会在这里中断。

用于产品时，最直接的方法通常是不启动桌面，只以全屏方式运行自己的应用。根据我在 Bookworm（Wayland）环境中的测试，主要有以下三种选择：

• cage：专门用于运行单个应用的 Wayland 合成器，可以通过 apt install cage 安装。它是 kiosk 场景中最直接的选择，不过不同版本的选项有所差异，安装后最好运行 cage --help 确认可用参数。
• 直接启动 labwc：从 tty 直接启动 labwc，再通过 autostart 只运行自己的应用。由于使用的是与 Raspberry Pi OS 相同的合成器，兼容性通常较好。
• X11 + matchbox-window-manager：经典的传统组合。如果项目可以继续使用 X11，它至今仍然实用。

下面是使用 cage 时的最小 systemd 服务示例：

# /etc/systemd/system/kiosk.service
[Unit]
Description=Kiosk app
After=systemd-user-sessions.service plymouth-quit-wait.service
[email protected]

[Service]
Type=simple
User=pi
PAMName=login
TTYPath=/dev/tty1
StandardInput=tty
StandardOutput=journal
StandardError=journal
ExecStart=/usr/bin/cage -- /usr/local/bin/your-app

[Install]
WantedBy=graphical.target

添加 After=plymouth-quit-wait.service 后，cage 会等到 Plymouth 完全关闭再启动，从而尽量减少屏幕闪烁。在 Raspberry Pi OS 的标准配置中，登录通常通过 getty@tty1 自动完成。可以在 raspi-config 中选择 Boot Options → Desktop / CLI → Console，关闭自动登录和 labwc 的自动启动，避免桌面短暂出现。

[待补充截图：开机后从 Plymouth 启动画面直接切换到应用界面]

7. 总结#

Raspberry Pi 5 的启动画面涉及多个阶段，刚开始不太容易理清。核心思路其实很简单：隐藏引导加载程序的彩虹画面和标志，通过 cmdline.txt 关闭内核日志，用 Plymouth 负责视觉呈现，最后通过 kiosk 配置避免显示桌面。

更换 Plymouth 主题几乎不会改变实际启动时间，因为它只是切换了显示层。如果目标是加快启动速度，还需要使用 systemd 的 systemd-analyze blame 找出耗时较长的单元并逐一优化。希望之后能在另一篇文章中介绍这部分内容。

精心设计的启动流程能让同样的硬件更像一款完整产品，因此对于将 Raspberry Pi 用在嵌入式场景中的用户来说，这一步非常值得完成。

参考资料#

www.raspberrypi.com

www.raspberrypi.com

www.raspberrypi.com

www.raspberrypi.com

Plymouth - ArchWiki

wiki.archlinux.org

www.freedesktop.org

www.freedesktop.org

systemd.service

www.freedesktop.org

Cage: the Wayland kiosk

Cage: the Wayland kiosk

Jente Hidskes' website