嵌入式系统原理及应用教程 ( 第 2 版 )/ 清华大学出版社 EL-ARM-860 V1.2 实验三 Linux 的移植 内核 文件系统的生成与下载一 实验目的 1. 了解 Linux 移植的基本过程, 掌握内核和文件系统的下载方法 二 实验内容 1. 学习 Linux 移植的基本过程 2. 学习

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1 实验三 Linux 的移植 内核 文件系统的生成与下载一 实验目的 1. 了解 Linux 移植的基本过程, 掌握内核和文件系统的下载方法 二 实验内容 1. 学习 Linux 移植的基本过程 2. 学习内核和文件系统的生成与下载方法 三 实验设备 1. Pentium II 以上的 PC 机 EL-ARM860 实验箱 四 Linux 的移植说明 本实验系统运行的 Linux 版本是针对 linux 进行移植的 由于移植内核所涉及的内容较多, 且也较复杂, 同时, 在涉及到的中断切换 内存管理方面的复杂移植, 一般也不必太过关心, 网络上有专门的非官方组织在完善该事情 我们所做的大多是把该移植好的内核, 让它如何在自己的硬件系统上正常的运转起来 因此, 我们所做的移植也偏重于应用 linux 内核程序目录列表 ~ 1 ~ 宁德师范学院信息与机电工程学院王

2 Linux 内核主要由 5 个子系统组成 : 进程调度子系统 进程间通讯子系统 内存管理子系统 虚拟文件系统子系统 网络接口子系统其主要结构目录 : /arch 子目录包含了所有与硬件体系结构相关的内核移植代码 其中每一个目录都代表一种硬件平台, 对于每种平台都应该包括 : boot: 包括启动内核所使用的部分或全部平台的相关代码 kernel: 包括支持体系结构特有的特征代码 lib: 包括存放体系结构特有的通用函数的实现代码 mm: 包括存放体系结构特有的内存管理程序的实现 mach-xxx: 包括存放该处理器的移植代码 /Documentation 子目录包含有关内核的许多非常详细的文档 /drivers 子目录包含内核中所有的设备驱动程序 /fs 子目录包含了所有的文件系统的代码 /include 子目录包含了建立内核代码时所需的大部分库文件的头文件, 该模块利用其他模块重建内核 同时, 它也包括不同平台需要的库文件 /init 子目录包含了内核的初始化代码, 内核从此目录下开始工作 /ipc 子目录包含了内核的进程间通讯的代码 /kernel 子目录包含了主内核的代码, 如进程调度等 /lib 子目录包含了通用的库函数代码等 /mm 子目录包含了内核的内存管理代码 /net 子目录包含了内核的网络相关的代码 /scripts 子目录包含了配置内核的一些脚本文件一般在每个目录下, 都有一个.depend 文件和一个 Makefile 文件, 这两个文件都是编译时使用的辅助文件, 仔细阅读这两个文件对弄清各个文件这间的联系和依托关系很有帮助 ; 而且, 在有的目录下还有 Readme 文件, 它是对该目录下的文件的一些说明, 同样有利于我们对内核源码的理解 因此, 移植工作的重点就是移植 arch 目录下的文件 ~ 2 ~ 宁德师范学院信息与机电工程学院王

3 五 linux 的内核 文件系统编译与下载 5.1 编译 Linux 内核 将 mkimage 文件拖动到 Red Hat Enterprise Linux 5 桌面, 然后在 Linux 下打开终端输入 ( 以 root 身份 ): $cp /home/ndsy/desktop/mkimage /bin/. 将 linux omap.tar.bz2 文件拖动到 Red Hat Enterprise Linux 5 桌面, 然后在 Linux 下打开终端输入 ( 以 root 身份 ): $cp /home/ndsy/desktop/linux omap.tar.bz2 /home/. $tar xvzf linux omap.tar.bz2 $cd /home/linux omap $make omap3_techv35xx_defconfig $make clean $make uimage 等待编译结束 编译通过后, 在目录 arch/arm/boot 下生成 uimage 内核文件 5.2 制作 ubifs 文件系统 ubifs 是新一代的 flash 文件系统, 其设计以及性能都优越于 YAFFS2, 特别 是工作在大页 MLC NAND FLASH 上面, 同时读写速度也比 yaffs2 高出很多, ubifs 文件系统的写入速度约为 1.66M/s, 读出速度约为 2.27M/s. 同时 ubhifs 系 统的高压缩率也为生产安装提高效率 $mkdir /home/ubi 将 rootfs.tar.bz2 ubinize ubinize.cfg mkfs.ubifs 文件拖动到 Red Hat Enterprise Linux 5 桌面, 然后在 Linux 下打开终端输入 ( 以 root 身份 ): $cp /home/ndsy/desktop/rootfs.tar.bz2 /home/. $cp /home/ndsy/desktop/*ubi* /home/. $tar xvzf rootfs.tar.bz2 $ls -lrt rootfs ~ 3 ~ 宁德师范学院信息与机电工程学院王

4 $./mkfs.ubifs -r rootfs -m e c 812 -o ubifs.img $./ubinize -o ubi.img -m p 128KiB -s 512 ubinize.cfg 5.2 tfpt 安装将 tftp-hpa-0.40.tar.gz 文件拖动到 Red Hat Enterprise Linux 5 桌面, 然后在 Linux 下打开终端输入 ( 以 root 身份 ): $.cp /home/ndsy/desktop/tftp-hpa-0.40.tar.gz /home/. $tar xvzf tftp-hpa-0.40.tar.gz $cd /home/tftp-hpa-0.40 $make $make install $vi /etc/xinetd.d/tftp 增加内容 service tftp { socket_type protocol wait user =dgram =udp =yes =root ~ 4 ~ 宁德师范学院信息与机电工程学院王

5 server =/usr/sbin/in.tftpd server_args =-s /home/app -c disable =no per_source =11 cps =100 2 flags =IPv4 } 保存退出 5.3 内核和文件系统的下载 在 WINDOWS 下启动 SecureCRT, 设置其 (115200,8 位数据,1 位停止位, 无 奇偶校验 ); 用交叉网线连接 pc 机和 p3 网口 交叉网线图 设置计算机 ( 学生机 )IP 地址 (TCP/IPv4): IP 地址 : ~ 5 ~ 宁德师范学院信息与机电工程学院王

6 子网掩码 : 默认网关 : $vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0 //(root 用户 ) 修改文件内容为 : # Intel Corporation 82545EM Gigabit Ethernet Controller (Copper) DEVICE=eth0 BOOTPROTO=static HWADDR=00:0C:29:E6:50:61 ONBOOT=yes IPADDR= NETMASK= GATEWAY= TYPE=Ethernet USERCTL=no IPV6INIT=no PEERDNS=yes 选择菜单 [System] [Administration] [Security Level and Firewall] ~ 6 ~ 宁德师范学院信息与机电工程学院王

7 在 Security Level Configuration 窗口中,Firewall Option 选项中,Firewall 的值设置为 Disabled 在 Security Level Configuration 窗口中,SELinux 选项中,SELinux Setting 的值设置为 Enforcing ~ 7 ~ 宁德师范学院信息与机电工程学院王

8 点击 [Apply] 按钮 点击 [Yes] 按钮, 点击 [OK] 按钮 将 xinetd el5_10.i386 tftp-server i386 文件拖动到 Red Hat Enterprise Linux 5 桌面, 然后在 Linux 下打开终端输入 ( 以 root 身份 ): $rpm -ivh xinetd el5_10.i386, $rpm -ivh tftp-server i386 ~ 8 ~ 宁德师范学院信息与机电工程学院王

9 $vi /etc/xinetd.d/tftp //(root 用户 ) 修改文件内容为 : service tftp { disable = no socket_type = dgram protocol = udp wait = yes user = root server = /usr/sbin/in.tftpd server_args =-s /tftpboot disable = no per_source = 11 cps = flags = IPv4 } 设置虚拟机网络适配器, 网络连接为自定义 : 特定虚拟网络值为 VMnet0( 桥接模 式 ) ~ 9 ~ 宁德师范学院信息与机电工程学院王

10 系统重起 netstat -an grep udp 查看到如下内容为正常起动 tftp 服务 udp : :* 打开 SecureCRT 软件, 在 Session Manager 中建新 Session 按 下一步 (N) 按钮 ~ 10 ~ 宁德师范学院信息与机电工程学院 王

11 按 下一步 (N) 按钮 // 注意 port 按实际的机器端口进行设置 按 完成 按钮 用串口线连接实验系统和 PC 机的串口 系统上电, 在超级终端下把 u-boot 敲停进入 uboot 界面 注意 : 当 Hit any key to stop autoboot 倒数秒时, 按任意键进行启动中断 ~ 11 ~ 宁德师范学院信息与机电工程学院 王

12 5.3.1 设置实验箱开发板参数 : 在超级终端 (SecureCRT) 下依次输入下面的指令 setenv ipaddr setenv serverip setenv netmask setenv bootdelay 3 setenv ethaddr 00:50:c2:7e:8A:1D setenv gatewayip // 实验箱开发板 IP, 根据实际情况设定 // 虚拟机 IP, 根据实际情况设定 // 网关 IP, 根据实际情况设定 setenv get_kernel 'nand read 0x ' setenv get_initrd 'nand read 0x ' setenv bootargs_rd 'mem=128m console=ttys0,115200n8 root=/dev/ram0 initrd=0x ,40m ramdisk_size=40960' setenv bootargs_nfs 'mem=128m console=ttys0,115200n8 noinitrd rw root=/dev/nfs nfsroot=/home/omap3evm_nfs,nolock' setenv addip 'setenv bootargs $(bootargs) ip=$(ipaddr):$(serverip):$(gatewayip):$(netmask):$(hostname):eth0:on' setenv boot_rd run addip; bootm 0x ' 'run get_kernel; run get_initrd; setenv bootargs $(bootargs_rd); ~ 12 ~ 宁德师范学院信息与机电工程学院 王

13 setenv boot_nfs 'run get_kernel; setenv bootargs $(bootargs_nfs); run addip; bootm 0x ' setenv bootcmd run boot_rd saveenv ( 保存设置好的参数 ) 在 PC 机上打开虚拟机运行 $mkdir /tftpboot $cp /home/x-load/x-load.bin.ift /tftpboot/. $cp /home/x-load/x-load.bin /tftpboot/. $cp /home/linux omap/arch/arm/boot/uimage /tftpboot/. $cp /home/ubi/ubi.img /tftpboot/. $chmod 777 /tftpboot 图 烧写 x-load, 如果是新板子必须烧写, 从 FLASH 启动 u-boot 需要这个文件 ; 注意出厂烧写过后的板子不要烧写 x-load, 如果你烧过了系统起不来请参考我们的恢复出厂设置, 恢复系统即可 在超级终端 (SecureCRT) 下依次输入下面的指令 : tftpboot 0x x-load.bin.ift nand unlock nand erase nand ecc sw nand write.i 等待烧写完成 ~ 13 ~ 宁德师范学院信息与机电工程学院 王

14 5.3.4 烧写 u-boot 在超级终端下依次输入下面的指令 tftpboot 0x u-boot.bin nand unlock nand erase nand ecc sw nand write.i 等待烧写完成, 断电 更新 u-boot 更新 u-boot, 是指原来已经烧写过 u-boot, 现在需要把修改过的 u-boot 烧写进去的过程 要求板子还可以从 FLASH 启动, 否则需要按照 36 页介绍的方法进行烧写 步骤 : 1 设置 omap3530 CPU 小板上的拨码开关 SW1 为 : SW1.1 SW1.2 SW1.3 SW1.4 SW1.5 SW1.6 ON OFF ON OFF ON OFF 2 使用串口线一头连接板子的 P3 另一头连接 PC 机的串口 2( 串口号可以根据实际情况来更改 ) 使用一根交叉网线连接好板子和 PC 的网口 ; 3 打开超级终端, 选择端口 ( 和板子的 P3 端口相连的串口端口号, 在这里是 com2) ~ 14 ~ 宁德师范学院信息与机电工程学院 王

15 设置相应的参数如下, 点确定打开 : 图 图 给板子上电, 板子自动启动 按键盘使得板子进入 u-boot 的命令行, 如下图 : 图 在 PC 机上打开虚拟机, 运行 要求需要烧写的 x-load.bin.ift,u-boot.bin, uimage,ubi.img 已经拷贝到虚拟机的 /tftpboot 目录下 ~ 15 ~ 宁德师范学院信息与机电工程学院 王

16 图 设置板子参数 ( 如果已设置好, 跳过此步 ), 在超级终端下依次输入下面的指 令 同 设置实验箱开发板参数 7 在超级终端下依次输入下面的指令 tftpboot 0x u-boot.bin nand unlock nand erase nand ecc sw nand write.i 等待烧写完成, 断电 u-boot 启动模式设置 设置 8 寸屏从 FLASH 上启动, 进入 U-boot 后输入 : setenv bootargs console=ttys2,115200n8 ubi.mtd=4 root=ubi0:rootfs rootfstype=ubifs video=omapfb:mode:8inch_lcd setenv bootcmd nand read.i \; bootm saveenv 设置 3.5 寸屏从 FLASH 上启动, 进入 U-boot 后输入 : setenv bootargs console=ttys2,115200n8 ubi.mtd=4 root=ubi0:rootfs rootfstype=ubifs video=omapfb:mode:3.5inch_lcd setenv bootcmd nand read.i \; bootm saveenv ~ 16 ~ 宁德师范学院信息与机电工程学院 王

17 5.3.7 x-load 更新烧写新板子第一次烧写 u-boot 时已经把 x-load 烧写进了 FLASH, 但是修改了 x- load 后如果需要再次更新时, 可以使用这种方法 假如烧完了起不来需要出厂设置一下 步骤 : 1 同(5.3.5 更新 u-boot) 的步骤 1 2 同(5.3.5 更新 u-boot) 的步骤 2 3 同(5.3.5 更新 u-boot) 的步骤 3 4 同(5.3.5 更新 u-boot) 的步骤 4 5 同(5.3.5 更新 u-boot) 的步骤 5 6 同(5.3.5 更新 u-boot) 的步骤 6 7 在超级终端下依次输入下面的指令 tftpboot 0x x-load.bin.ift nand unlock nand erase nand ecc sw nand write.i 等待烧写完成 内核烧写步骤 : 1 同(5.3.5 更新 u-boot) 的步骤 1 2 同(5.3.5 更新 u-boot) 的步骤 2 3 同(5.3.5 更新 u-boot) 的步骤 3 4 同(5.3.5 更新 u-boot) 的步骤 4 5 同(5.3.5 更新 u-boot) 的步骤 5 6 同(5.3.5 更新 u-boot) 的步骤 6 7 在超级终端下依次输入下面的指令 tftpboot 0x uimage nand unlock nand erase nand ecc sw nand write.i 等待烧写完成, 断电 ~ 17 ~ 宁德师范学院信息与机电工程学院 王

18 5.3.9 文件系统烧写步骤 : 1 同(5.3.5 更新 u-boot) 的步骤 1 2 同(5.3.5 更新 u-boot) 的步骤 2 3 同(5.3.5 更新 u-boot) 的步骤 3 4 同(5.3.5 更新 u-boot) 的步骤 4 5 同(5.3.5 更新 u-boot) 的步骤 5 6 同(5.3.5 更新 u-boot) 的步骤 6 7 在超级终端下依次输入下面的指令 tftpboot 0x ubi.img nand unlock nand erase nand ecc sw nand write.i $(filesize) 等待烧写完成, 断电 六 TechV-35xx 出厂设置 按照以下方法出厂设置设备清单 :SD 卡一张 ( 请自备 ),TechV-35xx 串口线一根, TechV-35xx 板软件清单 :MLO, u-boot.bin, ubi.img,uimage, x-load.bin.ift, SP27213.exe 操作步骤 : 首先找到 SP27213.exe, 然后安装到电脑上, 用这个软件格式化 SD 卡 ~ 18 ~ 宁德师范学院信息与机电工程学院 王

19 图 然后把 MLO, u-boot.bin, ubi.img,uimage, x-load.bin.ift 制复进 SD 卡, 设置 omap3530 CPU 小板上的拨码开关 SW1 为 :2,4,6 位为 on,1,3,5 为 off 用 35xx 串口线一头插到电脑, 一头插到 TechV-35xx 的 P9; 打开 \...\ 出厂设置烧写脚本文件 \ 超级终端 \SecureCRT.exe: 1 双击运行程序 ~ 19 ~ 宁德师范学院信息与机电工程学院 王

20 2 按照上图, 选择 Serial 3 按照下图设置 图 图 给板卡上电 ( 要求插入 SD 卡才能启动 UBOOT), 进入 UBOOT: 图 图 ~ 20 ~ 宁德师范学院信息与机电工程学院 王

21 图 等待完成 : 烧写和设置完成后, 断电拔出 SD 卡,, 设置 omap3530 CPU 小板上的拨码开关 SW1 为 :1,3,5 为 on 出厂设置完成了 ~ 21 ~ 宁德师范学院信息与机电工程学院 王