Linux内核3.0移植并基于Initramfs根文件系统启动
Linux內(nèi)核移植與啟動
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Target?borad：FL2440
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Bootloader：U-boot-2010.09
交叉編譯器：buildroot-2012.08
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1.linux內(nèi)核基礎(chǔ)知識
首先，磨刀不誤砍柴工。在動手進行l(wèi)inux內(nèi)核移植之前，我們有必要對linux內(nèi)核進行一定的了解。
1.1?Linux內(nèi)核啟動過程概述
一個嵌入式Linux系統(tǒng)從軟件角度看可以分為四個部分:?
引導(dǎo)加載程序（Bootloader），Linux內(nèi)核，文件系統(tǒng)，應(yīng)用程序。
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其中Bootloader是系統(tǒng)啟動或復(fù)位以后執(zhí)行的第一段代碼，它主要用來初始化處理器及外設(shè)，然后調(diào)用Linux內(nèi)核，linux內(nèi)核在完成系統(tǒng)的初始化之后需要掛載某個文件系統(tǒng)作為根文件系統(tǒng)（rootfs），根文件系統(tǒng)是linux系統(tǒng)的核心組成部分，也是內(nèi)核啟動時首先要掛載的就是根文件系統(tǒng)。它可以作為linux系統(tǒng)中文件和數(shù)據(jù)的存儲區(qū)域，通常它還包括系統(tǒng)配置文件和運行應(yīng)用程序需要的庫，保證了人和內(nèi)核的信息交互。應(yīng)用程序則是嵌入式系統(tǒng)所要達到的目標，一切的準備都是為了實現(xiàn)程序。若是沒有應(yīng)用程序，硬件上再精良嵌入式系統(tǒng)都沒有實用意義。
?Bootloader：在嵌入式操作系統(tǒng)中，BootLoader是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運行之前運行。可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準備好正確的環(huán)境。Bootloader在它完成CPU和相關(guān)硬件的初始化之后，再將操作系統(tǒng)映像或固化的嵌入式應(yīng)用程序裝在到內(nèi)存中然后跳轉(zhuǎn)到操作系統(tǒng)所在的空間，啟動操作系統(tǒng)運行。它最根本的功能就是為了啟動linux內(nèi)核.?為了啟動內(nèi)核Bootloader要依次完成
初始化RAM—初始化串口—檢測處理器類型—設(shè)置Linux啟動參數(shù)（bootargs）—調(diào)用Linux內(nèi)核鏡像。
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文件系統(tǒng)：Linux文件系統(tǒng)中的文件是數(shù)據(jù)的集合，文件系統(tǒng)不僅包含著文件中的數(shù)據(jù)而且還有文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，所有Linux?用戶和程序看到的文件、目錄、軟連接及文件保護信息等都存儲在其中。
1.2?編譯環(huán)境交叉編譯器的制作
交叉編譯器本節(jié)不過多介紹。但我們必須知道若要實現(xiàn)人，虛擬機，開發(fā)板之間的信息傳遞就必須首先制作交叉編譯器來幫助我們編譯。在做好交叉編譯器準備好編譯環(huán)境之后我們就可以開始進行純內(nèi)核移植了。（在此使用的交叉編譯器為buildroot-2012.08）
2.Linux內(nèi)核移植與啟動
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2.1下載并解壓縮linux-3.0.tar.bz2?源代碼
首先到?Linux?Kernel?官方網(wǎng)站www.kernel.org下載得到?linux-3.0-rc4.tar.bz2?文件，把它放到一個你有權(quán)限讀寫的文件夾，運行下面命令解壓縮并進入解壓后的文件夾：
$?tar?-xjf?linux-3.0.tar.bz2
$?cd?linux-3.0
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2.2配置內(nèi)核編譯參數(shù)
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1.?首先修改頂層目錄的Makefile文件
?$?vim??Makefile?
這里首要便是交叉編譯器環(huán)境變量和選擇開發(fā)平臺類型
然后要將生成的zimage拷貝到當前目錄，再手動增加mkimage工具來自動把Zimage生成可執(zhí)行的.bin文。
注：內(nèi)核編譯之后會生成兩個文件。一個Image，一個Zimage。image為內(nèi)核映像文件，而Zimage為內(nèi)核映像壓縮文件。Image大約為4M，而Zimage不到2M。
===============================================================================?
@@?-192,8?+192,8?@@
?#?Default?value?for?CROSS_COMPILE?is?not?to?prefix?executables
?#?Note:?Some?architectures?assign?CROSS_COMPILE?in?their?arch/*/Makefile
?export?KBUILD_BUILDHOST?:=?$(SUBARCH)
-?ARCH????????=?$(SUBARCH)
-?CROSS_COMPILE???=?$(CONFIG_CROSS_COMPILE:"%"=%)
+ARCH????????=?arm
+CROSS_COMPILE?=?/opt/buildroot-2012.08.packet/buildroot-2012.08/arm920t/usr/bin/arm-linux-
?
?#?Architecture?as?present?in?compile.h
?UTS_MACHINE????:=?$(ARCH)
@@?-557,6?+557,9?@@
?#?This?allow?a?user?to?issue?only?'make'?to?build?a?kernel?including?modules
?#?Defaults?to?vmlinux,?but?the?arch?makefile?usually?adds?further?targets
?all:?vmlinux
+??cp?arch/arm/boot/zImage?.?-f
+?mkimage?-A?arm?-O?linux?-T?kernel?-C?none?-a?30008040?-n?"Linux?Kernel"?-d?zImage?\?linuxrom-s3c2440.bin
+???rm?-f?zImage
?
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ifdef?CONFIG_CC_OPTIMIZE_FOR_SIZE
?KBUILD_CFLAGS??+=?-Os
@@?-1201,6?+1204,7?@@
????????-o?-name?'.*.rej'?-o?-size?0?\
????????-o?-name?'*%'?-o?-name?'.*.cmd'?-o?-name?'core'?\)?\
????????-type?f?-print?|?xargs?rm?-f
+???????@rm?-f?linuxrom-s3c2440.bin
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2.修改晶振頻率
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因為我使用的是FL2440的開發(fā)板，根據(jù)datesheet可知晶振頻率為12M。所以下一步修改晶振頻率。
$?vim?arch/arm/mach-s3c2440/mach-smdk2440.c
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============================================================================?
@@?-160,7?+160,7?@@
?static?void?__init?smdk2440_map_io(void)
?{
????s3c24xx_init_io(smdk2440_iodesc,?ARRAY_SIZE(smdk2440_iodesc));
--???s3c24xx_init_clocks(16934400);
+???s3c24xx_init_clocks(12000000);
????s3c24xx_init_uarts(smdk2440_uartcfgs,?ARRAY_SIZE(smdk2440_uartcfgs));
?}
3.?修改驅(qū)動的串口
?vim?drivers/tty/serial/samsung.c
===========================================================================
@@?-54,7?+54,7?@@
?
?/*?UART?name?and?device?definitions?*/
?
--?#define?S3C24XX_SERIAL_NAME????"ttySAC"
+?#define?S3C24XX_SERIAL_NAME????"ttyS"
??#define?S3C24XX_SERIAL_MAJOR???204
??#define?S3C24XX_SERIAL_MINOR???64
?
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參考mini2440的.config文件作為我們的默認.config文件。改好之后再
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$?Make?menuconfig
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打開文本窗口來選定即將要編譯的模塊，保存后會將里面的信息保存到同時生成的.config配置文件中。
另外：make?menuconfig時出來的文本窗口中的信息是通過讀取在內(nèi)核源代碼目錄下的Kconfig文件來配置的。根據(jù)Makefile文件來編譯，而Makefile文件中的變量則通過.config來進行賦值操作。僅僅在Kconfig中添加選項。
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4.修改MACHINE?ID設(shè)備編號
同樣因為是做FL2440的內(nèi)核，所以我們選擇三星SMDK2440這個開發(fā)板。因為我U-boot中使用的machine?id為1999，而且我使用的是s3c2440這個板子。
將mini2440和和s3c2440的machineID對調(diào)。
?$?vim?arch/arm/tools/mach-types
配置就緒之后
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Make
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顯示成功
此時已經(jīng)會生成一個linux-s3c2440.bin的可執(zhí)行二進制文件。
5.對nandflash進行分區(qū)
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=========================================================================================================
@@?-106,49?+106,39?@@
????},
?};
?
-/*?NAND?parititon?from?2.4.18-swl5?*/
+/*?NAND?parititon?from?2.4.18-swl5,modify?by?Handy?2014.11.30?*/
?
?static?struct?mtd_partition?smdk_default_nand_part[]?=?{
????[0]?=?{
-???????.name???=?"Boot?Agent",
-???????.size???=?SZ_16K,
+???????.name???=?"bootloader",
+???????.size???=?SZ_1M,
????????.offset?=?0,
????},
????[1]?=?{
-???????.name???=?"S3C2410?flash?partition?1",
-???????.offset?=?0,
-???????.size???=?SZ_2M,
+???????.name???=?"linux",
+???????.offset?=?MTDPART_OFS_NXTBLK,
+???????.size???=?SZ_1M*15,
????},
????[2]?=?{
-???????.name???=?"S3C2410?flash?partition?2",
-???????.offset?=?SZ_4M,
-???????.size???=?SZ_4M,
+???????.name???=?"rootfs",
+???????.offset?=?MTDPART_OFS_NXTBLK,
+???????.size???=?SZ_1M*40,
????},
????[3]?=?{
-???????.name???=?"S3C2410?flash?partition?3",
-???????.offset?=?SZ_8M,
-???????.size???=?SZ_2M,
+???????.name???=?"apps",
+???????.offset?=?MTDPART_OFS_NXTBLK,
+???????.size???=?SZ_1M*50,
????},
????[4]?=?{
-???????.name???=?"S3C2410?flash?partition?4",
-???????.offset?=?SZ_1M?*?10,
-???????.size???=?SZ_4M,
+???????.name???=?"data",
+???????.offset?=?MTDPART_OFS_NXTBLK,
+???????.size???=?SZ_1M*50,
????},
????[5]?=?{
-???????.name???=?"S3C2410?flash?partition?5",
-???????.offset?=?SZ_1M?*?14,
-???????.size???=?SZ_1M?*?10,
-???},
-???[6]?=?{
-???????.name???=?"S3C2410?flash?partition?6",
-???????.offset?=?SZ_1M?*?24,
-???????.size???=?SZ_1M?*?24,
-???},
-???[7]?=?{
-???????.name???=?"S3C2410?flash?partition?7",
-???????.offset?=?SZ_1M?*?48,
+???????.name???=?"backup",
+???????.offset?=?SZ_1M?*?100,
????????.size???=?MTDPART_SIZ_FULL,
-???}
+???},
?};
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板子上nandflash是256M，給bootloader1M用來啟動，內(nèi)核15M以及40M的根文件系統(tǒng)。其他自由分配。
注意：此時若要再進行分區(qū)就要選擇相應(yīng)的文件系統(tǒng)。Nandflash比較常用的有yaffs2，ubifs，cramfs以及initramfs等等。
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$??make
此時能編譯成功，但是生成的linux-s3c2440.bin文件依舊不能在板子上跑起來。
因為內(nèi)核啟動時首先掛載的是根文件系統(tǒng)，我們還沒有做根文件系統(tǒng)給予內(nèi)核支持，系統(tǒng)會出錯而退出啟動。
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3.?添加根文件系統(tǒng)支持
1、根文件系統(tǒng)簡介
文件系統(tǒng)是對一個存儲設(shè)備上的數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)進行組織的機制。這種機制有利于用戶和操作系統(tǒng)的交互。而根文件系統(tǒng)則是所有文件系統(tǒng)的根，我理解的是所有文件系統(tǒng)都是由根文件系統(tǒng)擴展開來的。而若是沒有根文件系統(tǒng)則談不上其他的文件系統(tǒng)。根文件系統(tǒng)它包含系統(tǒng)引導(dǎo)以及其他文件系統(tǒng)所能掛載的必要文件。
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什么是根文件系統(tǒng)？首先是一種文件系統(tǒng),但是相對于普通的文件系統(tǒng),它的特殊之處在于,它是內(nèi)核
啟動時所mount的第一個文件系統(tǒng)。
?而Linux又支持多種文件系統(tǒng)，包括ext2、ext3、vfat、ntfs、iso9660、jffs、romfs和nfs等，為了對各類文件系統(tǒng)?進行統(tǒng)一管理，Linux引入了虛擬文件系統(tǒng)VFS(Virtual?File?System)，為各類文件系統(tǒng)提供一個統(tǒng)一的操作界面和應(yīng)用編程接口。Linux啟動時，第一個必須掛載的是根文件系統(tǒng)；若系統(tǒng)不能從指定設(shè)備上掛載根文件系統(tǒng)，則系統(tǒng)會出錯而退出啟動。之后可以自動或手動掛載其他的文件系統(tǒng)。因此，一個系統(tǒng)中可以同時存在不同的文件系統(tǒng)。
不同的文件系統(tǒng)類型有不同的特點，因而根據(jù)存儲設(shè)備的硬件特性、系統(tǒng)需求等有不同的應(yīng)用場合。在嵌入式Linux應(yīng)用中，主要的存儲設(shè)備為?RAM(DRAM,?SDRAM)和ROM(常采用FLASH存儲器)，常用的基于存儲設(shè)備的文件系統(tǒng)類型包括：jffs2,?yaffs,?cramfs,?romfs,?ramdisk,?ramfs/tmpfs等。
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2、根文件系統(tǒng)支持
本文主要寫內(nèi)核的移植與啟動，所以選擇了制作很簡單的initramfs文件系統(tǒng)作為根文件系統(tǒng)，它能伴隨內(nèi)核編譯時同時與內(nèi)核生成一個鏡像而能與之一起啟動。
$?Make?menuconfig
進去選擇General?setup編譯模塊
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在下面選擇Initial?RAM?filesystem?.....即initramfs文件系統(tǒng)，然后選擇支持initramfs的源文件系統(tǒng)包所處位置。這里為../../rootfs/rootfs_tree/
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在選擇保存后即可連接開發(fā)板。重新編譯內(nèi)核后下載到板子上便可以啟動了!
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創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎勵來咯，堅持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Linux内核3.0移植并基于Initramfs根文件系统启动的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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