實(shí)驗(yàn)二(內(nèi)核移植)修改版

2023/2/1實(shí)驗(yàn)二Linux內(nèi)核的編譯與

文件系統(tǒng)的構(gòu)建2提綱13245基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)內(nèi)容預(yù)備知識(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備6實(shí)驗(yàn)過程7實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求31實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆战徊婢幾g環(huán)境的設(shè)置掌握嵌入式Linux內(nèi)核編譯方法掌握嵌入式Linux文件系統(tǒng)編譯方法掌握嵌入式Linux文件加載及啟動(dòng)的方法42實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置嵌入式Linux的交叉編譯環(huán)境編譯Linux內(nèi)核及文件系統(tǒng)加載、運(yùn)行嵌入式Linux系統(tǒng)53預(yù)備知識(shí)掌握虛擬機(jī)及Linux系統(tǒng)的安裝方法掌握Linux系統(tǒng)的常用命令掌握vi編輯器的使用方法掌握make工具的使用方法掌握Linux內(nèi)核的構(gòu)成掌握Busybox文件的用途64實(shí)驗(yàn)設(shè)備JXARM9-2440教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱ADT2000仿真器和ADTIDE集成開發(fā)環(huán)境串口連接線、網(wǎng)絡(luò)連接線75基礎(chǔ)知識(shí)Linux映像由內(nèi)核(kernel)和文件系統(tǒng)(fs)組成?？蓪ernel和fs統(tǒng)一編譯到一個(gè)映像(image)文件中，也可以將kernel和fs獨(dú)立地放置于不同的映像文件中（燒寫到FLASH的不同區(qū)域），這需要通過修改Makefile文件和內(nèi)核中的文件系統(tǒng)加載代碼實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)中kernel和fs分別位于不同的映像文件中。分別為（ramdisk.gz和zImage）。Linux支持壓縮核心(zImage)，它是對(duì)原核心映像文件(linux.bin)進(jìn)行壓縮，并在壓縮后的文件頭部添加一段解壓縮代碼。在zImage運(yùn)行時(shí)，先運(yùn)行這段解壓縮代碼將程序解壓縮到Linux核心運(yùn)行地址，完成后，跳轉(zhuǎn)到核心運(yùn)行。Linux開發(fā)過程BOOTLOADER開發(fā)Linux開發(fā)環(huán)境建立Linux內(nèi)核移植應(yīng)用程序開發(fā)5基礎(chǔ)知識(shí)引導(dǎo)Linux燒寫Linux內(nèi)核映像和文件系統(tǒng)初始化硬件5基礎(chǔ)知識(shí)支持Linux開發(fā)的BOOTLOADERGNU的交叉編譯器，包括以下組件：1.Gcc交叉編譯器，即在宿主機(jī)上開發(fā)編譯目標(biāo)上可運(yùn)行的二進(jìn)制文件；2.Binutils輔助工具，包括objdump、objcopy等；3.Gdb調(diào)試器。對(duì)于ARM可以采用如下兩個(gè)版本的編譯器：arm-elf-arm-linux-5基礎(chǔ)知識(shí)GNU交叉編譯(GNU'sNotUnix)arm-linux-gcc GNUC編譯器arm-linux-ld 連接器arm-linux-as 編譯gcc輸出的匯編文件arm-linux-objdump 顯示目標(biāo)文件信息arm-linux-objcopy 復(fù)制目標(biāo)文件內(nèi)容arm-linux-ar 建立、修改、提取歸檔文件5基礎(chǔ)知識(shí)arm-linux-交叉編譯器(推薦使用)Windows環(huán)境+CygwinWindows環(huán)境+VMWare虛擬機(jī)（安裝RedHat9.0）Linux環(huán)境，推薦RedHat9.0單機(jī)模式（一臺(tái)計(jì)算機(jī)）雙機(jī)模式（兩臺(tái)計(jì)算機(jī)）Windows+Linux5基礎(chǔ)知識(shí)Linux開發(fā)環(huán)境建立必須采用支持GDB的調(diào)試器（如ADT1000A）才能進(jìn)行調(diào)試，否則只能通過BOOTLOADER進(jìn)行簡(jiǎn)單的程序燒寫運(yùn)行等調(diào)試信息的打印可以通過串口完成，使用linux下的minicom超級(jí)終端程序（類似于Windows上的超級(jí)終端工具）接收并顯示目標(biāo)板傳送的打印信息Linux串口驅(qū)動(dòng)完成后，可以通過內(nèi)核打印函數(shù)printk向串口打印信息，這是Linux內(nèi)核調(diào)試過程中最有效的手段5基礎(chǔ)知識(shí)在linux環(huán)境下進(jìn)行Linux開發(fā)Linux內(nèi)核配置和編譯等在Cygwin環(huán)境下運(yùn)行，程序編輯和調(diào)試都在Windows環(huán)境下進(jìn)行，必須采用支持Windows下進(jìn)行l(wèi)inux調(diào)試的調(diào)試器（如ADT1000A）才能進(jìn)行調(diào)試，否則只能通過BOOTLOADER進(jìn)行簡(jiǎn)單的程序燒寫運(yùn)行等調(diào)試信息的打印可以通過串口完成，使用Windows上的超級(jí)終端工具接收并顯示目標(biāo)板傳送的打印信息Cygwin是運(yùn)行于Windows中的一個(gè)應(yīng)用程序，它可以使得Linux環(huán)境下的應(yīng)用程序可以在Cygwin環(huán)境下進(jìn)行編譯，即可以在Windows進(jìn)行編譯。5基礎(chǔ)知識(shí)在Windows+Cygwin環(huán)境下進(jìn)行Linux開發(fā)如果需要使用在Windows環(huán)境下調(diào)試的調(diào)試器，可通過在VMWare中安裝linux虛擬機(jī)，在虛擬機(jī)中進(jìn)行編輯、編譯Linux，然后通過網(wǎng)絡(luò)（ftp、nfs、ssh）等手段傳送到Windows中，進(jìn)行調(diào)試，這樣編譯和調(diào)試可以分別在linux和windows環(huán)境下但是是在一臺(tái)電腦中完成，它的缺點(diǎn)是系統(tǒng)要求較高，運(yùn)行速度慢。也可以在兩臺(tái)電腦中分別安裝linux和windows，分別實(shí)現(xiàn)編譯和調(diào)試。VMWare是運(yùn)行于Windows中的一個(gè)應(yīng)用程序，是一個(gè)虛擬機(jī)，可以在其上安裝多個(gè)操作系統(tǒng)，相當(dāng)于在Windows上安裝一個(gè)虛擬的操作系統(tǒng)。5基礎(chǔ)知識(shí)在Windows+VMWare虛擬機(jī)環(huán)境下進(jìn)行Linux開發(fā)Linux內(nèi)核的移植可以分為板級(jí)移植和片級(jí)移植。對(duì)于Linux發(fā)行版本中已經(jīng)支持的CPU通常只需要針對(duì)板級(jí)硬件進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷募纯桑@種移植叫做板級(jí)移植。而對(duì)于Linux發(fā)行版本中沒有支持的CPU則需要添加相應(yīng)CPU的內(nèi)核移植，這種移植叫做片級(jí)移植。片級(jí)移植相對(duì)板級(jí)移植來說要復(fù)雜許多，本系統(tǒng)采用的Linux發(fā)行版本中已經(jīng)包含S3C2440XARM920T處理器的移植包，因此，只需要在其上進(jìn)行Linux板級(jí)移植的基本過程和方法。5基礎(chǔ)知識(shí)Linux內(nèi)核移植linuxDocumentationarchdriversfsincludeinitmmlibnetscript幫助文檔體系結(jié)構(gòu)相關(guān)源代碼驅(qū)動(dòng)程序文件系統(tǒng)頭文件kernel初始化Linux內(nèi)存管理常用函數(shù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議源代碼腳本文件5基礎(chǔ)知識(shí)Linux內(nèi)核的目錄結(jié)構(gòu)armbootkernellibmach-s3c2440vmlinux.lds壓縮內(nèi)核啟動(dòng)引導(dǎo)代碼內(nèi)核起始代碼常用函數(shù)s3c2440平臺(tái)相關(guān)代碼核心的連接腳本文件與架構(gòu)和平臺(tái)相關(guān)的源代碼都放在arch目錄下，對(duì)于ARM的Linux，包含于arch目錄下的arm子目錄中。5基礎(chǔ)知識(shí)Linux內(nèi)核的arch目錄配置內(nèi)核編譯內(nèi)核下載、運(yùn)行、調(diào)試內(nèi)核5基礎(chǔ)知識(shí)Linux內(nèi)核移植配置Linux內(nèi)核makeconfigmakemenuconfigmakexconfig5基礎(chǔ)知識(shí)配置Linux內(nèi)核系統(tǒng)及其存儲(chǔ)器配置網(wǎng)絡(luò)支持顯示器支持觸摸屏支持5基礎(chǔ)知識(shí)Linux常用配置選項(xiàng)在‘SystemType’菜單中中進(jìn)行配置選擇系統(tǒng)類型處理器型號(hào)選擇處理器其它特性（USB支持等）5基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)及其存儲(chǔ)器配置在’Networkingoptions’以及’Networkdevicesupport’中進(jìn)行配置選擇支持TCP/IP協(xié)議5基礎(chǔ)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)支持在’Networkdevicesupport’配置中，添加選項(xiàng)’Networkdevicesupport’，并在’Ethernet(10or100Mbit)’中選擇’OtherISAcards’，如下圖所示選擇NE2000/NE1000support采用RTL8019網(wǎng)卡芯片，為NE2000兼容網(wǎng)卡芯片，因此，選擇該網(wǎng)卡5基礎(chǔ)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)支持在’Characterdevices’以及’Consoledrivers’中進(jìn)行配置。在’Characterdevices’配置中，添加選項(xiàng)’Virtualterminal’配置，如下圖所示。Virtualterminal支持5基礎(chǔ)知識(shí)顯示器支持在’Consoledrivers’中添加’SupportFramebufferdevices’配置采用256色STN顯示器，因此必須選擇8bpp支持5基礎(chǔ)知識(shí)顯示器支持在’Characterdevices’的’SupportS3C2440TouchScreen’子菜單中進(jìn)行配置選擇s3c2440觸摸屏支持5基礎(chǔ)知識(shí)觸摸屏支持編譯Linux內(nèi)核建立依賴關(guān)系

makedep編譯內(nèi)核 make編譯內(nèi)核

makezImage編譯壓縮核心zImage編譯生成的Linux映像文件zImage通常保存在arch/arm/boot/目錄下5基礎(chǔ)知識(shí)編譯Linux內(nèi)核通過調(diào)試器下載內(nèi)核并運(yùn)行通過BOOTLOADER下載內(nèi)核到SDRAM中運(yùn)行通過BOOTLOADER將內(nèi)核燒寫到FLASH中，然后運(yùn)行Linux5基礎(chǔ)知識(shí)下載、運(yùn)行和調(diào)試內(nèi)核在Linux開發(fā)中，由于可能沒有標(biāo)準(zhǔn)鍵盤和顯示器支持，因此，通常通過串口將顯示信息發(fā)送到主機(jī)，由主機(jī)端超級(jí)終端工具接收，以完成顯示功能。同時(shí)在超級(jí)終端中可以輸入數(shù)據(jù)，然后由Linux接收，以完成標(biāo)準(zhǔn)鍵盤功能。調(diào)試過程中也可以通過串口將調(diào)試信息打印到超級(jí)終端，這是Linux最有效和最簡(jiǎn)單的方法。5基礎(chǔ)知識(shí)Linux調(diào)試手段對(duì)于板級(jí)移植，內(nèi)核移植主要包括如下幾個(gè)部分：內(nèi)核配置，包括板級(jí)包配置，如S3C44B0X-MBA44體系結(jié)構(gòu)相關(guān)代碼修改，根據(jù)板級(jí)包的配置，修改相應(yīng)的體系結(jié)構(gòu)相關(guān)代碼，包括：壓縮核心啟動(dòng)代碼：linux/arch/arm/boot/內(nèi)核啟動(dòng)代碼：linux/arch/arm/kernel/板級(jí)相關(guān)代碼：linux/arch/arm/mach-s3c2440/5基礎(chǔ)知識(shí)Linux內(nèi)核移植主要過程對(duì)于板級(jí)移植，內(nèi)核移植主要包括如下幾個(gè)部分：連接腳本核心連接腳本：linux/arch/arm/vmlinux.lds壓縮核心連接腳本：linux/arch/arm/boot/compressed/linux.lds5基礎(chǔ)知識(shí)Linux內(nèi)核移植主要過程加載文件系統(tǒng)ramdisk編寫驅(qū)動(dòng)程序 驅(qū)動(dòng)程序目錄：linux/drivers/

網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序：linux/drivers/net/ne.c LCD驅(qū)動(dòng)程序：linux/drivers/video/s3c2440fb.c

觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序：linux/drivers/char/s3c2440-ts.c5基礎(chǔ)知識(shí)Linux內(nèi)核移植主要過程解壓縮核心核心打印信息內(nèi)核命令行存儲(chǔ)器5基礎(chǔ)知識(shí)Linux啟動(dòng)過程IIC總線初始化FrameBuffer顯示初始化5基礎(chǔ)知識(shí)Linux啟動(dòng)過程Linux控制臺(tái)5基礎(chǔ)知識(shí)Linux啟動(dòng)過程文件系統(tǒng)指文件存在的物理空間。在Linux系統(tǒng)中，每個(gè)分區(qū)都是一個(gè)文件系統(tǒng)，都有自己的目錄層次結(jié)構(gòu)。Linux的最重要特征之一就是支持多種文件系統(tǒng)，這樣它更加靈活，并可以和許多其它種操作系統(tǒng)共存。5基礎(chǔ)知識(shí)Linux文件系統(tǒng)VirtualFileSystem（虛擬文件系統(tǒng)）使得Linux可以支持多個(gè)不同的文件系統(tǒng)。由于系統(tǒng)已將Linux文件系統(tǒng)的所有細(xì)節(jié)進(jìn)行了轉(zhuǎn)換，所以Linux核心的其它部分及系統(tǒng)中運(yùn)行的程序?qū)⒖吹浇y(tǒng)一的文件系統(tǒng)。Linux的虛擬文件系統(tǒng)允許用戶同時(shí)能透明地安裝許多不同的文件系統(tǒng)。虛擬文件系統(tǒng)是為L(zhǎng)inux用戶提供快速且高效的文件訪問服務(wù)而設(shè)計(jì)的。5基礎(chǔ)知識(shí)Linux文件系統(tǒng)Linux系統(tǒng)核心可以支持十多種文件系統(tǒng)類型：JFS、ext、ext2、ext3、ISO9660、XFS、Minx、MSDOS、UMSDOS、VFAT、NTFS、HPFS、NFS、SMB、SysV、PROC、romfs等。5基礎(chǔ)知識(shí)常用Linux文件系統(tǒng)406實(shí)驗(yàn)過程安裝Vmware安裝Linux配置交叉編譯環(huán)境配置內(nèi)核編譯Linux內(nèi)核及文件系統(tǒng)下載映像文件運(yùn)行嵌入式Linux系統(tǒng)41主機(jī)：RedLinux目標(biāo)機(jī)：S3C2440安裝Linux安裝交叉編譯器配置Linux內(nèi)核編譯內(nèi)核zImage啟動(dòng)U-BOOT下載映像文件運(yùn)行Linux42解壓交叉編譯工具鏈43拷貝交叉編譯工具鏈44修改環(huán)境變量45修改環(huán)境變量46運(yùn)行文件查看環(huán)境變量4748修改虛擬機(jī)的IP地址，防止和windows系統(tǒng)的ip沖突495051關(guān)閉防火墻52535455測(cè)