第8講 構(gòu)建嵌入式Linux開發(fā)平臺

構(gòu)建嵌入式Linux開發(fā)平臺嵌入式交叉編譯環(huán)境搭建

交叉編譯的含義：就是在一個平臺上生成另一個平臺上可執(zhí)行的目標代碼。

平臺的含義：處理器的體系結(jié)構(gòu)；運行的操作系統(tǒng)。說明：操作系統(tǒng)或處理器體系結(jié)構(gòu)不同則是不同的平臺

嵌入式系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)CPUExternaldevicesEmbeddedRTOSExtend

軟件

硬件嵌入式交叉編譯環(huán)境模型宿主機安裝Linux操作系統(tǒng)配置好網(wǎng)絡(luò)配置TFTP服務(wù)——用于下載燒寫配置NFS服務(wù)——為交叉開發(fā)時下載所用構(gòu)建交叉編譯環(huán)境確定目標平臺選擇交叉編譯工具

目標機一般采用flash存儲器來保存軟件Bootloader啟動參數(shù)系統(tǒng)內(nèi)核根文件系統(tǒng)應(yīng)用程序燒些方式編程器（JTAG）——bootloader串口網(wǎng)絡(luò)接口1）在/usr/local/目錄下新建arm目錄，并進入該目錄。

[root@vm-devlocal]#mkdirarm

[root@vm-devlocal]#cdarm2）使用cp命令，把cross_3.3.2.tar.bz2拷貝到新建立的/usr/local/arm目錄下。3）解壓交叉編譯器安裝文件（cross_3.3.2.tar.bz2）。 [root@vm-devarm]#

tar-jxvfcross_3.3.2.tar.bz2

交叉編譯器的安裝過程4）增加編譯器路徑。[root@vm-devarm]#

vi/etc/profile

…… #Pathmanipulation if[`id-u`=0];then pathmunge/sbin pathmunge/usr/sbin

pathmunge/usr/local/sbin

pathmunge/usr/local/arm/3.3.2/bin fi使用export命令增加環(huán)境變量：

#exportPATH=$PATH:/usr/local/arm/2.95.3/bin

交叉編譯器的安裝過程在“/”目錄先建立安裝ARM-Linux軟件包目錄軟件包：linux-2.4.18-rmk7-pxa1-mz5-zhiyuan.tar.bz2

建立/zylinux目錄，將ARMLinux源代碼解壓至該目錄下交叉編譯案例—編譯ARM-Linux內(nèi)核#mkdir/zylinux#tarxjvflinux-2.4.18-rmk7-pxa1-mz5-zhiyuan.tar.bz2–C/zylinux編譯ARMLinux內(nèi)核編譯ARMLinux內(nèi)核。進入主界面后，裝載默認配置文件ZY2410x，然后建立依賴關(guān)系，最后編譯即可。#cd/zylinux/kernel#makedistclean#makemenuconfig#makedep#makezImage編譯ARMLinux內(nèi)核#makemenuconfig編譯ARMLinux內(nèi)核構(gòu)建嵌入式Linux目標平臺Bootloader啟動參數(shù)系統(tǒng)內(nèi)核根文件系統(tǒng)應(yīng)用程序啟動參數(shù)引導系統(tǒng)（Bootloader）系統(tǒng)內(nèi)核（Kernel）根文件系統(tǒng)（Rootfs）應(yīng)用程序flashBootloader操作系統(tǒng)內(nèi)核運行之前運行的一段小程序初始化硬件設(shè)備建立內(nèi)存空間的映射圖大多數(shù)引導系統(tǒng)都分為stage1和stage2兩個階段Stage1:依賴于處理器體系結(jié)構(gòu)和板級初始化的代碼通常都放在stage1階段，用匯編語言實現(xiàn)；Stage2:則通常用C語言來實現(xiàn)，這樣可以實現(xiàn)更復雜的功能，同時具有更好的可讀性和可移植性。硬件設(shè)備初始化；為加載引導系統(tǒng)的stage2準備RAM空間；拷貝引導系統(tǒng)的stage2程序到RAM空間中；設(shè)置好堆棧；跳轉(zhuǎn)到stage2的C程序入口點。引導系統(tǒng)stage1實現(xiàn)的功能初始化本階段要用到的硬件設(shè)備；檢測系統(tǒng)內(nèi)存映射（memorymap）；將操作系統(tǒng)內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像從Flash讀到RAM空間中；為操作系統(tǒng)內(nèi)核設(shè)置啟動參數(shù)；調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核。引導系統(tǒng)stage2實現(xiàn)的功能由于引導系統(tǒng)是完全依賴于硬件實現(xiàn)的，不同類別的處理器有不同的匯編語言，不同的開發(fā)平臺有不同的硬件資源。因此，在嵌入式世界里建立一個通用的Bootloader幾乎是不可能的。盡管如此，仍然可以對Bootloader歸納出一些通用的概念來指導特定的Bootloader設(shè)計與實現(xiàn)。BootloaderBootloader共性分析CPU體系結(jié)構(gòu)：每一種體系結(jié)構(gòu)的處理器都大量面世。Bootloader的安裝媒介：處理器的復位地址大多統(tǒng)一。Bootloader的啟動過程分為單階段和多階段兩種。Bootloader的操作模式。啟動加載模式下載模式Bootloader的燒寫加載：統(tǒng)一使用JTAG接口。常用bootloaderU-BootBlobARMBootRedBootviviLinux內(nèi)核移植cpuloaderflashOSmemoryOS嵌入式系統(tǒng)啟動過程操作系統(tǒng)作為一組管理軟硬件資源的程序，它能夠管理內(nèi)存、決定系統(tǒng)資源分配、控制輸入/輸出設(shè)備以及管理網(wǎng)絡(luò)文件等，是系統(tǒng)軟硬件之間的紐帶，其典型存儲地址結(jié)構(gòu)如圖所示。啟動參數(shù)引導系統(tǒng)（U-Boot）內(nèi)核（Kernel）根文件系統(tǒng)（Rootfs）典型的Flash存儲空間分配Linux內(nèi)核移植過程獲得Linux源碼（）將得到的Linux源碼拷貝到對應(yīng)的工作目錄下，解壓。

[root@vm-dev2410-s]#tar-jxvflinux-.tar.bz2說明：這里以Linux-為示例，內(nèi)核解壓后，當前目錄下自動新建一個名為linux-的子目錄，可進入該目錄查看Linux目錄結(jié)構(gòu)。[root@vm-dev2410-s]#cdlinux-/[root@vm-devlinux-]#ls修改Makefile文件

MagicARM2410的主處理器是S3C2410X，屬于ARM920T，使用交叉編譯器arm-linux-，需修改內(nèi)核的底層Makefile文件。[root@vm-devlinux-]#viMakefile修改前：ARCH?=$(SUBARCH)CROSS_COMPILE?=

修改后：ARCH?=armCROSS_COMPILE?=arm-linux-Linux內(nèi)核移植過程拷貝.config配置文件

由于MagicARM2410的配置和SMDK2410開發(fā)板的類似，可以使用SMDK2410的配置文件s3c2410_defconfig，只需要把該文件拷貝成內(nèi)核目錄下的.config文件即可：[root@vm-devlinux-]#cp./arch/arm/configs/s3c2410_defconfig./.configLinux內(nèi)核移植過程修改NandFlash分區(qū)Linux內(nèi)核移植過程所使用的是SMDK2410開發(fā)板原型，而SMDK2410開發(fā)板的NANDFlash和MagicARM2410開發(fā)板不一樣，需修改。

用vi打開arch/arm/plat-s3c24xx/common-smdk.c文件；找到關(guān)于NandFlash分區(qū)的結(jié)構(gòu)體structmtd_partitionsmdk_default_nand_part[][root@vm-devlinux-]#

vi./arch/arm/plat-s3c24xx/common-smdk.cLinux內(nèi)核移植過程staticstructmtd_partitionsmdk_default_nand_part[]={[0]={.name="Bootloader",.size=0x80000,.offset=0,},[1]={.name="LinuxKernel",.offset=0x80000,.size=SZ_2M,},[2]={.name="RootFileSystem",.offset=0x280000,.size=SZ_4M,},[3]={.name="UserSpace",.offset=0x680000,.size=0x3980000,},};結(jié)構(gòu)體structmtd_partitionsmdk_default_nand_part[]添加LCD驅(qū)動支持

MagicARM2410開發(fā)平臺上配置有640×480的TFT液晶屏，需要在Linux內(nèi)核部分添加對LCD的支持。LCD驅(qū)動支持添加在/arch/arm/mach-s3c2410/目錄下的mach-smdk2410.c文件中；用vi編輯器打開該文件，并進行修改。[root@vm-devlinux-]#

vi./arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.cLinux內(nèi)核移植過程修改mach-smdk2410.c文件①添加包含LCD的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的頭文件： #include<arch/asm/fb.h> #include<linux/platform_device.h>②添加與LCD點陣結(jié)構(gòu)相關(guān)的程序代碼：③找到smdk2410_init函數(shù)，在函數(shù)的末尾添加對LCD的數(shù)據(jù)進行設(shè)置。Linux內(nèi)核移植過程添加網(wǎng)卡驅(qū)動支持MagicARM2410開發(fā)板上配置了DM9000A網(wǎng)卡，Linux內(nèi)核已經(jīng)有網(wǎng)卡驅(qū)動的實現(xiàn)代碼，需要添加相應(yīng)的配置。配置方法:①在“./arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c”文件中添加相應(yīng)的內(nèi)容（地址、中斷號、網(wǎng)卡數(shù)據(jù)等）。注意：具體地址、中斷號要與實際的開發(fā)板對應(yīng)。②把網(wǎng)卡數(shù)據(jù)加入smdk2410_devices數(shù)組，Linux內(nèi)核移植過程添加YAFFS文件系統(tǒng)支持YAFFS（YetAnotherFlashFilingSystem）是第一個專門為NandFlash存儲器設(shè)計的嵌入式文件系統(tǒng)，適用于大容量的存儲設(shè)備。從http://www.aleph1.co.uk/cgi-bin/viewcvs.cgi免費獲得源碼文件yaffs2.tar.gz。將YAFFS的源代碼yaffs2.tar.gz拷貝到linux-的同級目錄下，解壓該源碼包，獲得YAFFS源碼。進入yaffs2目錄，運行./patch-ker.sh給Linux內(nèi)核打上補丁。這樣，Linux內(nèi)核就可以支持YAFFS文件系統(tǒng)了。Linux內(nèi)核移植過程編譯和配置Linux內(nèi)核在內(nèi)核源代碼的根目錄下運行makemenuconfig命令Linux內(nèi)核移植過程SystemType子項界面Linux內(nèi)核移植過程編譯內(nèi)核：配置完成后，一個精簡的Linux就已經(jīng)設(shè)置完成?？稍贚inux內(nèi)核源文件的根目錄下使用make命令編譯內(nèi)核。

[root@vm-devlinux-]#make生成內(nèi)核鏡像：編譯完成后，在Linux-內(nèi)核的/boot/arch/arm目錄下生成內(nèi)核的鏡像文件zImage。Linux內(nèi)核移植過程加載Linux內(nèi)核使用交叉網(wǎng)線連接好宿主機和目標機；設(shè)置宿主機的TCP/IP屬性（必須保證宿主機與目標機的IP地址處于同一網(wǎng)段）編譯U-Boot時，在源代碼tools目錄下生成有一個mkimage可執(zhí)行文件，用該文件可對剛編譯Linux內(nèi)核生成的zImage進行處理，以供U-Boot啟動。使用tftp下載內(nèi)核映像文件。Linux內(nèi)核移植過程根文件系統(tǒng)移植根文件系統(tǒng)一直以來都是所有類Unix操作系統(tǒng)的一個重要組成部分，也可以認為是嵌入式Linux系統(tǒng)區(qū)別于其他一些傳統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)的重要特征，它給Linux帶來了許多強大和靈活的功能，同時也帶來了一些復雜性。根文件系統(tǒng)概述簡單的說，根文件系統(tǒng)就是一種目錄結(jié)構(gòu)。根文件系統(tǒng)就是要包括Linux啟動時所必須的目錄和關(guān)鍵性的文件。Linux啟動時需要有init目錄下的相關(guān)文件；在Linux掛載分區(qū)時Linux一定會找/etc/fstab這個掛載文件；根文件系統(tǒng)中還包括了許多的應(yīng)用程序bin目錄等；任何包括這些Linux系統(tǒng)啟動所必須的文件都可以稱為根文件系統(tǒng)。Linux根文件系統(tǒng)目錄結(jié)構(gòu)Linux的根文件系統(tǒng)以樹型結(jié)構(gòu)組織，包含內(nèi)核和系統(tǒng)管理所需要的各種文件和程序；一般說來根目錄”/”下的頂層目錄都有一些比較固定的命名和用途；linux根文件系統(tǒng)下一些主要目錄的功用如下：/bin：二進制可執(zhí)行命令；/dev：設(shè)備特殊文件；/etc：系統(tǒng)管理和配置文件；/etc/rc.d：啟動的配置文件和腳本；/home：用戶主目錄的基點，比如用戶user的主目錄就是/home/user；/lib：標準程序設(shè)計庫，又叫動態(tài)鏈接共享庫；/sbin：系統(tǒng)管理命令，存放系統(tǒng)管理員使用的管理程序；/tmp：公用的臨時文件存儲點；/root：系統(tǒng)管理員的主目錄；/mnt：系統(tǒng)提供讓用戶臨時掛載其他的文件系統(tǒng)；/lost+found：這個目錄平時是空的，用于存放系統(tǒng)非正常關(guān)機而留下“無家可歸”的文件；/proc：虛擬的目錄，是系統(tǒng)內(nèi)存的映射；/var：某些大文件的溢出區(qū)，比如各種服務(wù)的日志文件；/usr：最龐大的目錄，要用到的應(yīng)用程序和文件幾乎都在這個目錄。其中主要包含：/usr/bin：眾多的應(yīng)用程序；/usr/sbin：超級用戶的一些管理程序。Linux根文件系統(tǒng)目錄結(jié)構(gòu)BusyBox的init進程依次進行以下工作：為init設(shè)置信號處理進程；初始化控制臺；剖析inittab、/etc/inittab文件；執(zhí)行系統(tǒng)初始化的命令行。執(zhí)行所有會導致init暫停的inittab命令；（告訴init必須等到相應(yīng)的進程完成之后才能繼續(xù)執(zhí)行。）執(zhí)行所有僅執(zhí)行一次的inittab命令。（僅執(zhí)行相應(yīng)的進程一次，而且不會等待它完成。）一旦完成以上工作，init進程便會循環(huán)執(zhí)行以下工作：1．執(zhí)行所有終止時必須重新啟動的inittab命令；2．執(zhí)行所有終止時必須重新啟動但啟動前必須先詢問過用戶的inittab命令。Linux根文件系統(tǒng)引導過程1．獲得BusyBox源碼從網(wǎng)站下載。解壓源碼，得到完整的BusyBox源碼包.

[root@vm-dev2410-s]#tar-vxjfbusybox-1.12.2.tar.bz2

[root@vm-dev2410-s]#cdbusybox-1.12.2

[root@vm-devbusybox-1.12.2]#ls說明：BusyBox解壓后，當前目錄下自動新建一個名為busybox-1.12.2的子目錄，可進入該目錄查看BusyBox目錄結(jié)構(gòu)。BusyBox根文件系統(tǒng)移植過程2．修改Makefile文件與Linux內(nèi)核移植原因相同，需要修改Makefile中的ARCH和CROSS_COMPILE與本機的路徑一致。打開Makefile文件。

[root@vm-devbusybox-1.12.2]#viMakefile將Makefile文件的目標平臺改為arm，交叉編譯器前綴改為arm-linux-，修改如下： CROSS_COMPILE?=arm-linux- ... ARCH?=armBusyBox根文件系統(tǒng)移植過程3．配置和編譯BusyBox運行makemunuconfig命令，進入BusyBox配置界面BusyBox根文件系統(tǒng)移植過程將BusyBox編譯成靜態(tài)庫。BusyBox根文件系統(tǒng)移植過程添加轉(zhuǎn)義字符識別BusyBox根文件系統(tǒng)移植過程選擇shellBusyBox根文件系統(tǒng)移植過程其他選項請用戶根據(jù)自己的使用情況進行配置。配置好BusyBox選項后，即可對BusyBox進行編譯。BusyBox編譯過程：[root@vm-devbusybox-1.12.2]#make……[root@vm-devbusybox-1.12.2]#makeinstallBusyBox根文件系統(tǒng)移植過程4．創(chuàng)建根文件系統(tǒng)目錄結(jié)構(gòu)使用shell腳本創(chuàng)建根文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)，并在想要建立根文件系統(tǒng)的地方運行此腳本。創(chuàng)建shell腳本文件：

[root@vm-devbusybox-1.12.2]#vibuild_fs.shBusyBox根文件系統(tǒng)移植過程#!/bin/shecho"makeingrootdir"mkdirrootfscdrootfsecho"makeingdir:bindevetclibprocsbinsysusr"mkdirbindevetclibprocsbinsysusr#8dirsmkdirusr/binusr/libusr/sbinlib/modules#Don'tusemknod,unlessyourunthisScriptasmknod-m600dev/consolec51mknod-m666dev/nullc13echo"makingdir:mnttmpvar"mkdirmnttmpvarchmod1777tmpmkdirmnt/etcmnt/jiffs2mnt/yaffsmnt/datamnt/tempmkdirvar/libvar/lockvar/logvar/runvar/tmpchmod1777var/tmpecho"makingdir:homerootboot"mkdirhomerootbootecho"done"build_fs.sh程序清單5．拷貝etc目錄把busybox源碼目錄下的etc的內(nèi)容拷貝到buildfs.sh新建的/rootfs/etc目錄下。具體操作過程：[root@vm-devbusybox-1.12.2]#cdrootfs[root@vm-devrootfs]#lsbinbootdevetchomelibmntprocrootsbinsystmpusrvar[root@vm-devrootfs]#cdetc[root@vm-devetc]#cp-a/root/2410-s/busybox-1.12.2/examples/bootfloppy/etc/*./[root@vm-devetc]#lsfstabinit.dinittabprofileBusyBox根文件系統(tǒng)移植過程6．修改profile文件

/etc/profile是用戶登錄時的環(huán)境變量設(shè)置；根據(jù)建立的根文件系統(tǒng)設(shè)置相應(yīng)的環(huán)境變量；使用vi編輯器編輯并保存profile文件。

[root@vm-devetc]#viprofile說明：profile文件的具體內(nèi)容與用戶建立的根文件系統(tǒng)相關(guān)。BusyBox根文件系統(tǒng)移植過程7．修改初始化文件inittab和fstabinittabinitilizetable（定義了開機之后的run-level以及其他有關(guān)啟動的設(shè)定）fstabfilesystemtable（讓系統(tǒng)可以自動掛載的配置文件）1）根據(jù)目標板硬件平臺修改inittab文件2）根據(jù)目標板硬件平臺和用途修改fstab文件BusyBox根文件系統(tǒng)移植過程8．修改初始化腳本文件init.d/rcS腳本文件init.d/rcS的主要功能:為啟動環(huán)境設(shè)置必要的環(huán)境變量設(shè)置目標機名稱掛載“虛擬”的文件系統(tǒng)創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點設(shè)置系統(tǒng)時間設(shè)置啟動提示信息

……根據(jù)系統(tǒng)配置及硬件情況修改該文件。BusyBox根文件系統(tǒng)移植過程9．用戶和組文件創(chuàng)建1）創(chuàng)建passwd文件[root@vm-devetc]#vipasswdpasswd一共由7個字段組成，由6個冒號將其隔開。其