嵌入式系统原理与应用-基于Cortex-A53微处理器 课件 第7章 Linux系统移植

嵌入式系统原理与应用电子与电气工程学院第七章Linux系统移植教师：程蔚正大气象厚德载物MinnanUniversityofScienceandTechnology目录CONTENTS01.U-Boot编译与移植02.Linux编译与移植03.Linux文件系统制作正大气象厚德载物MinnanUniversityofScienceandTechnology01PARTONE嵌入式系统简介正大气象厚德载物MinnanUniversityofScienceandTechnology正大气象厚德载物MinnanUniversityofScienceandTechnology一、BootLoader介绍二、S5p6818启动方式三、Uboot移植四、Uboot命令U-Boot编译与移植

S5p6818启动正大气象厚德载物MinnanUniversityofScienceandTechnology一、BootLoader介绍BootLoader系统启动引导程序，主要作用：搬移内核（系统）到内存中执行。分类标准说明针对不同CPU架构1、针对X86架构的有LIL0、GRUB、ntldr等针对不同2、针对ARM架构的有vivi、armboot等CPU架构3、针对PPC架构的有ppcboot等4、可以支持多种架构的u-boot等针对不同操作系统1、专门用来启动Linux系统的vivi2、专门用来启动WinCE系统的eboot3、基于eCos系统的引导程序redboot4、可以启动多种操作系统的u-boot等正大气象厚德载物MinnanUniversityofScienceandTechnology一、BootLoader介绍BootLoader简单对比BooloaderMonitor描述X86ARMLILO否Linux磁盘引导程序是否GRUB否GNU的LILO替代程序是否ntldr否x86上引导windowsNT系列是否armboot是专门为arm架构设计的boot否是ppcboot是引导ppc架构操作系统否是vivi是韩国Mizi公司针对三星ARM架构CPU设计引导程序否是redboot是基于eCos的引导程序是是u-boot是通用引导程序，支持多种CPU架构、多种操作系统是是正大气象厚德载物MinnanUniversityofScienceandTechnologyS5P6818systemboot的两种方式(芯片手册第3章systemBootP93)：1、外部静态内存启动：2、内部ROM启动：NANDbootSD/MMC/SDFSbootSPISerialEEPROMbootUARTbootUSBboot二、S5p6818启动方式二、S5p6818启动方式--- 确定启动方式为：SDHC启动BootMCU_SD0:1MCU_SD1:0MCU_SD2:1采用的是SD/MMC启动方式SD/MMC接口有3个通道，SD0卡槽、SD1卡槽和EMMC。默认是从SD0卡槽的中SD卡启动，如果SD0卡槽没有SD卡，是从EMMC启动。MCU_SD3:0,选用的是CH1二、S5p6818启动方式--- SDHC启动方式介绍iROM（0x34000000）20KBiRAM（0xffff0000）64KB1、上电执行固化在iROM中的指令，此代码出厂就有，主要功能初始化SD，识别SD接口等；2、从SD/MMC/eMMC拷贝用户的启动代码（约56KB）到iRAM；3、跳转到iRAM地址中，执行用户的启动代码；注：用户启动代码约等于56Kb。二、S5p6818启动过程S5P6818启动过程BL0阶段：芯片选择启动iROM、iROM选择启动下一阶段引导程序所在设备（P95图iROM启动Uboot第一阶段BL1Uboot第一阶段启动Uboot第二阶段BL2Uboot第二阶段启动内核综上所述，我们的userbootcode是从SD卡等外部设备上加载的，这样iROM就会先找到能够启动的外部设备SD卡，并从核心板上的EMMC上搬运userbootcode，而搬运的这段代码就是我们常说的Bootloader。ubootpak.bin主要就是一个包含了2ndboot和uboot.bin的完整Bootloader。二、S5p6818启动过程二、S5p6818启动过程二、S5p6818启动过程二、S5p6818启动过程三、Uboot移植---简介1、简介：Uboot最初是由PPCBoot发展而来，目前已成为Armboot和PPCboot的替代品2、特点：

支持操作系统有Linux、NetBSD、VxWorks、QNX、RTEMS、ARTOS、LynxOS等。

支持的处理器架构有PowerPC、MIPS、X86、ARM、NIOS、Xscale3、Uboot最新版本：http://git.denx.de/?p=u-boot.git;a=summary三、Uboot移植---源码目录三、Uboot移植---源码目录三、Uboot移植---源码目录三、Uboot移植---编译配置u-boot的配置编译需要经过以下步骤：①在u-boot的根目录下执行：#makeGEC6818_config//对应开发板配置Makefile会构建编译结构，如：架构、cpu、开发板、厂商、芯片、目录等，为下一步真正编译链接做准备。②修改include/configs/x6818.h配置文件③在u-boot根目录下执行:makeARM=ARCHCROSS_COMPILE=../prebuilts/gcc/linux-x86/arm/arm-eabi-4.8/bin/arm-eabi-其中ARM=ARCHCROSS_COMPILE=../prebuilts/gcc/linux-x86/arm/arm-eabi-4.8/bin/arm-eabi-，可以根据实际情况指定编译器路径，或可将本部分添加到顶层Makefile文件中，则输入编译命令可只输入：make。（注：选择的编译器需支持编译U-boot）三、Uboot移植---编译结果如下：GECuboot.bin三、Uboot移植---编译配置连接文件u-boot.ldsmake命令执行的是Makefile文件的第一个目标即->

->

->

->

->三、Uboot移植---编译配置连接文件u-boot.ldsnsih.txt和2ndboot是厂商提供的，二进制文件。将u-boot.bin、nsih.txt和2ndboot使用tools/mk6818工具生成ubootpak.bin根据以上步骤产生编译和链接所需文件的信息，最终make完成，在根目录下将生成：ubootpak.binu-boot.binu-boot.map三个文件。三、Uboot移植---编译配置1、Uboot源码中README:2、确定配置方法为：makeGEC6818_config3、在终端输入：makehelp4、打开Makefile文件，查找_config5、打开Uboot根目录中的mkconfig，

是一个shell脚本进行配置。三、Uboot移植---编译过程1、打开mkconfigUboot源码提供了配置脚本，完成CPU架构和平台信息选择配置：从boards.cfg文件中匹配到当前平台信息，将该信息重定向到/include/config.h中。信息如下：四、Uboot命令常用命令1、print得到所有命令列表2、help：helptest,列出test功能的使用说明3、ping：测试与其他设备网络是否连通4、setenv：设置环境变量，例：setenvserverip5、saveenv：设置好环境变量以后，保存变量值6、tftp：tftp32000000vmlinux,把server（IP=环境变量中设置的serverip）中/tftpdroot/下的vmlinux通过TFTP读入到物理内存32000000处。7、bootm：起动UBOOTTOOLS制作的压缩LINUX内核,bootm32000008、md：修改RAM中的内容,md32000000（内存的起始地址）四、Uboot命令---U-Boot命令制作内核的启动，通过U-Boot命令来实现的。U-Boot中每个命令都通过U_BOOT_CMD宏来定义，格式如下：U_BOOT_CMD(_name,_maxargs,_rep,_cmd,_usage,_help)各项参数的意义如下：

_name：命令的名字，它不是一个字符串。

_maxargs：最大的参数。

_rep：命令是否可重复，可重复是指运行一个命令后，下次敲回即可再次运行。

_cmd：对应的函数指针，类型为(*cmd)(structcmd_tbl_s*,int,int,char*[])。

_usage：简单的使用说明，这是个字符串。

_help：较详细的使用说明，这是个字符串。四、Uboot命令---U-Boot命令制作例：在U-boot中增加一条test命令，命令至少支持接收3个参数。并且根据输入参数做求和，打印求和的值。1）进入common目录下新增一个cmd_test.c文件，并且复制一份模板。2）打开cmd_test.c按要求修改。制作命令代码框架如下：#include<common.h>#include<command.h>

staticintdo_help(cmd_tbl_t*cmdtp,intflag,intargc,char*constargv[]){……}

U_BOOT_CMD(……);四、Uboot命令---U-Boot命令制作例：在U-boot中增加一条test命令，命令至少支持接收3个参数。并且根据输入参数做求和，打印求和的值。3）修改后如下：4）保存，并修改本级Makefile文件，添加编译语句。ifndefCONFIG_SPL_BUILDobj-y+=main.oobj-y+=command.oobj-y+=exports.oobj-y+=hash.oobj-y+=cmd_test.o5）编译与下载了解awk工具02PARTTWOLinux内核编译与移植正大气象厚德载物MinnanUniversityofScienceandTechnology一、Linux内核版本及获得二、Linux内核结构三、Linux内核启动引导过程四、Linux内核的配置和编译五、Linux3.4.39内核移植Linux内核编译与移植-S5P6818一、Linux内核版本变迁及获得BootLoader系统启动引导程序，主要作用：搬移内核（系统）到内存中执行。一、Linux内核版本变迁及其获得登录Linux内核的官方网站/,可以看到如图Linux内核的版本号可以从源代码的顶层目录下的Makefile中看到，比如下面几行它们构成了Linux的版本号：3.4.39。VERSION=3PATCHLEVEL=6SUBLEVEL=39二、Linux内核结构内核源码结构下载源码后解压进入源码顶层目录如下图，其中首先要分析的三个重要文件为：Makefile、Kconfig、.config。.config为隐藏文件需输入ls-a可查看，是编译后自动生成文件保存相关配置项，Kconfig是生成配置菜单的重要文件。1、Makefile1）打开顶层Makefile：init-y、drivers-y、net-y、libs-y和core-y。2）arch/$(ARCH)/Makefile，以ARM体系为例，在arch/arm/Makefile中出现了另一类：head-y对于没有MMU的处理器，MMUEXT的值位-nommu,使用文件head-nommu.S；对于有MMU的处理器，MMUEXT的值为空，使用文案head.S。3）在配置内核时生成配置文件.config三、Linux内核启动引导过程1、Makefile3）在配置内核时生成配置文件.config顶层Makefile使用如下语句间接包含.config文件，以后就根据.config中定义的各个选项决定编译那些文件。三、Linux内核启动引导过程vmlinux-all表示所有构成内核映像文件vmlinux的文件。从vmlinux-init开始可知这些目标文件的顺序为：head-y、init-y、core-y、libs-y、drivers-y、net-y，即arch/arm/head.o（假设没有MMU，否则为head-nommu.o）、arch/arm/kernel/init_task.o、init/built-in.o、usr/built-in.o等。1、Makefile3）在配置内核时生成配置文件.config其中vmlinux-lds表示连接脚本为arch/$(SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds。对于ARM体系，连接脚本就是arch/arm/kernel/vmlinux.lds，它由arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S文件生成，规则在scripts/Makefile.build中三、Linux内核启动引导过程生成的arch/arm/kernel/vmlinux.lds顶层Makefile和arch/$(ARCH)/Makefile决定根目录下哪些子目录、arch/$(ARCH)/目录下那些文件和目录被编进内核。各级子目录下的Makefile决定所在目录下哪些文件被编进内核，哪些文件被编成模块（即驱动程序）等。最后顶层Makefile按照一定的顺序组织文件，根据连接脚本arch/$(ARCH)/kernel/vmlinux.lds生成内核映像文件vmlinux。2Kconfig分析内核目录下执行“makemenuconfig”三、Linux内核启动引导过程生成的arch/arm/kernel/vmlinux.lds内核源码的每个子目录中，都有一个Kconfig文件。Kconfig用于配置内核，是各种配置界面的源文件。1内核编译（1）修改顶层Makefie。CROSS_COMPILE变量赋值的路径为编译内核编译器所在路径。请区分编译内核与编译应用程序所使用的编译器不是同一个编译器。（2）查看与修改平台的支持文件。根据自己设备体系结构选择相应的选项。粤嵌GEC6818实验平台选择信息为：makemenuconfig--->SystemType--->ARMsystemtype(SLsiAPS5P6818)--->(X)SLsiAPS5P6818，四、Linux内核的配置和编译1内核编译（2）查看与修改平台的支持文件。根据自己设备体系结构选择相应的选项。粤嵌GEC6818实验平台选择信息为：makemenuconfig--->SystemType--->ARMsystemtype(SLsiAPS5P6818)--->(X)SLsiAPS5P6818，四、Linux内核的配置和编译1内核编译（3）输入命令make编译，再输入命令：makeuImage生成U-boot引导启动的uImage文件。四、Linux内核的配置和编译说明：输入makeuImage

如果报错，请检查mkimage文件是否放到/bin下。如没有请进入前期章节编译过的bootloader源码目录的tools中mkimage复制到/bin。命令为：sudocp../GEC6818uboot/tools/mkimage/bin1内核编译vmlinux：Linux内核编译出来的原始的内核文件，elf格式，未做压缩处理。该映像可用于定位内核问题，但不能直接引导Linux系统启动。Image：Linux内核编译时，使用objcopy处理vmlinux后生成的二进制内核映像。该映像未压缩，可直接引导Linux系统启动。

zImage：使用gzip压缩Image后，使用objcopy命令生成的Linux内核映像。该映像一般作为uboot的引导映像文件。

uImage：在zImage前面增加一个64字节的头，描述映像文件类型，加载位置，大小等信息。该映像是老版本uboot专用的引导映像。四、Linux内核的配置和编译03PARTTHERELinux文件系统制作正大气象厚德载物MinnanUniversityofScienceandTechnology一、Linux文件系统概念二、Linux制作根文件系统根文件系统制作-S5P6818一、Linux文件系统概念Linux支持多种文件系统，包括ext3、ext4、vfat、ntfs、iso9660、jffs、romfs和nfs等，为了对各类文件系统进行统一管理，Linux引入了虚拟文件系统VFS(VirtualFileSystem)，为各类文件系统提供一个统一的操作界面和应用编程接口。Linux启动时，第一个必须挂载的是根文件系统；若系统不能从指定设备上挂载根文件系统，则系统会出错而退出启动。二、制作根文件系统系统启动时基本功能。1、init进程的应用程序挂在根文件系统上。2、根文件系统提供了根目录/。3、内核启动后的应用层配置（etc目录）在根文件系统上。（可以认为，发行版=内核+rootfs）。4、Shell命令程序在根文件系统上（ls、cd等）。最小根文件系统一般至少包含：bin、sbin、dev、lib、etc、mnt等目录及其中的关键文件。二、制作根文件系统busybox是一个集成了一百多个最常用linux命令和工具的软件，是一个开源项目，遵循GPLv2协议。Busybox将众多的UNIX命令集合进一个很小的可执行程序中，可以用来替代GNUfileutils、shellutils等工具集。Busybox中各种命令与相应的GNU工具相比，所能提供的选项比较少，但是功能基本足够，俗称嵌入式系统中的“瑞士军刀”。二、制作根文件系统1文件系统配置（1）获取busybox工具：/downloads/，本章以busybox-1.26.2为例进行配置。新建一个文件夹，复制busybox压缩包到改文件夹下，并解压busybox-1.26.2.tar.bz2，进入解压缩后的目录，并清除预配置。二、制作根文件系统1文件系统配置（2）输入makemenuconfig进入busybox配置界面如图7.23所示，菜单各项表示编译后所能支持的工具或命令。例如“Editors--->”菜单进入后可以见“[*]vi(NEW)”表示busybox编译后支持vi编辑器。其他选项请根据实际情况或者兴趣自行了解，本节案例全部选择默认配置。二、制作根文件系统1文件系统配置编译后，文件保存位置在(./_install)BusyBoxinstallationprefix，如图7.25所示，此处可以默认，配置完成，退出时保存。二、制作根文件系统1文件系统配置（3）编译。打开顶层Makefile，修改编译器变量值。编译器路径请根据自己系统实际情况指定：ARCH?=arm，CROSS_COMPILE?=/usr/local/arm/5.4.0/usr/bin/arm-linux-。然后输入make将编译好的文件全部复制到指定目录（此处为默认目录），输入makeinstall，复制成功结果。makeinstall后查看对应目录，了解目录结构，例如_install、_install/bin、linuxrc。linuxrc文件是链接脚本bin/busybox文件。二、制作根文件系统1文件系统配置查看busybox最终得到的文件，顶层目录下的_install，进入该目录，可见已生成bin、sbin、linuxrc并且其中已存在相关内容，至此最小根文件系统bin、sbin已制作完成，后续将在_install目录下完最小系统所需的其他目录与内容。cw@dell:~/rootfs/busybox-1.26.2$ls_install/cw@dell:~/rootfs/busybox-1.26.2$ls_install/bin/cw@dell:~/rootfs/busybox-1.26.2$cd_install/cw@dell:~/rootfs/busybox-1.26.2/_install$lslinuxrc-lcw@dell:~/rootfs/busybox-1.26.2/_install$filebin/busybox二、制作根文件系统1文件系统配置（4）复制lib内容。在_install目新建lib，找到交叉编译器所在路径下的lib目录，按依赖关系复制其中所有文件到新建的lib中。（