【文章內(nèi)容簡介】 、鼠標等開發(fā)板上不需要的設備驅(qū)動程序都可以被裁減?！【幾g內(nèi)核在配置工作完成后,就可以進行內(nèi)核編譯?？梢园褍?nèi)核編譯成兩種內(nèi)核方式:一種是壓縮方式,另一種是非壓縮方式。為了適應嵌入式的需要,采用壓縮方式編譯。這種方式下,編譯好的內(nèi)核映象文件先被燒寫到FLASH內(nèi),啟動時,由引導程序?qū)?nèi)核從FLASH里加載到系統(tǒng)RAM里解壓,然后運行。這種壓縮方式編譯出來的內(nèi)核映象文件小,非常適合嵌入式系統(tǒng)使用。在此采用了make zImage進行編譯，編譯完成后就能得到zImage內(nèi)核映象文件，通過bootloader燒寫至開發(fā)板Flash就可以正常使用了?！∥募到y(tǒng)移植　文件系統(tǒng)類型選擇這里選擇的是ext2類型文件系統(tǒng)。ext2文件系統(tǒng)（即second extended filesystem）是Linux默認直接支持的文件系統(tǒng)。ext2文件系統(tǒng)和其他現(xiàn)代Unix使用的文件系統(tǒng)非常相似，但更接近于BSD系統(tǒng)所用的Berkeley Fast Filesystem。ext2文件系統(tǒng)的最大容量是4 TB，但目前它的最大文件大小被Linux內(nèi)核限制為2 GB。 對于嵌入式系統(tǒng)而言，已經(jīng)足夠了。ext2的核心是兩個內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構，即superblock和inode。superblock是一個包含文件系統(tǒng)重要信息的表格，比如標簽、大小、inode的數(shù)量等，它是對文件系統(tǒng)結(jié)構的基礎性的、全局性的描述。因此，沒有了superblock的文件系統(tǒng)將不再可用。由于這個原因，文件系統(tǒng)中不同位置存放著superblock的多個副本。 inode是基本的文件級數(shù)據(jù)結(jié)構，文件系統(tǒng)中的每一個文件都可以在其中一個inode中找到其描述。inode描述的文件信息包括：文件的創(chuàng)建和修改時間，文件大小，實際存放文件數(shù)據(jù)的塊列表，等等。對于較大的文件，塊列表可能包含附加數(shù)據(jù)塊列表的磁盤位置（稱為間接塊），甚至有可能出現(xiàn)二重或三重的間接塊列表。文件名字通過目錄項（Directory Entry）關聯(lián)到inode，目錄項由“文件名字inode”對構成。存儲方式采用了ramdisk方式： RamDisk 是把一部分內(nèi)存空間用作一個分區(qū)?；蛘邠Q句話說，就是把內(nèi)存假設為一個磁盤驅(qū)動器，并在它的上面存儲了文件。之所以使用RamDisk是因為通常將要使用的文件是被調(diào)入內(nèi)存以提高計算機的性能，而內(nèi)存的存儲速度快得讀?！∥募到y(tǒng)創(chuàng)建與配置1) 執(zhí)行dd if=/dev/zero of=8M bs=1k count=8k創(chuàng)建一個8M的全零文件；（dd可從標準輸入或文件讀取數(shù)據(jù)，依指定的格式來轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，再輸出到文件，設備或標準輸出。參數(shù)：if=文件從文件讀?。籵f=文件輸出到文件；bs=字節(jié)數(shù)將ibs(輸入)與obs(輸出)設成指定的字節(jié)數(shù)；count=區(qū)塊數(shù)僅讀取指定的區(qū)塊數(shù)。）2) /dev/loop1 在loop1上創(chuàng)建ext2文件系統(tǒng)；（，或者，更精確地說是用mkfs命令。mkfs是一個統(tǒng)一的前端工具，為所有不同文件系統(tǒng)類型的創(chuàng)建命令提供。該命令也可以通過t參數(shù)指定文件系統(tǒng)的類型，然后加上創(chuàng)建該文件系統(tǒng)的分區(qū)。）3) 執(zhí)行setup /dev/loop1 8M，將loop1與8M的空文件關聯(lián)；（losetup 設置循環(huán)設備指令，循環(huán)設備可把文件虛擬成區(qū)塊設備，籍以模擬整個文件系統(tǒng)，讓用戶得以將其視為硬盤驅(qū)動器，光驅(qū)或軟驅(qū)等設備，并掛入當作目錄來使用。）4) 執(zhí)行mount /dev/loop1 disk，將loop1掛載至文件夾disk, 可以將這個disk目錄看成一個虛擬的分區(qū)。使用它就象使用其它的目錄一樣。如果對ramdisk的格式化失敗，那就是所用的內(nèi)核不支持ramdisk。此時就可以通過修改disk內(nèi)容來定制文件系統(tǒng)內(nèi)容了。（mount:根據(jù)[mount參數(shù)]中的設置，將磁盤內(nèi)容掛入到Linux目錄中。）此時將linux系統(tǒng)所需文件及相關模塊，應用軟件等拷貝至disk文件夾內(nèi)，即完成了文件系統(tǒng)的修改，用umount移除loop1到disk文件夾的掛載，再將8M文件用gzip壓縮成鏡像下載到開發(fā)板子flash中就可以使用了。　文件系統(tǒng)的掛載首先須在內(nèi)核中選擇了對文件系統(tǒng)類型的支持，這里是ext2文件系統(tǒng)以ramdisk方式加載。在嵌入式系統(tǒng)中, 配合ramdisk 使用會與使用一般的檔案系統(tǒng)有差別, 因為ramdisk 會使用部份記憶體, 因此可用的記憶體相對減少, 可能造成對記憶體使用狀況的誤解, 必須特別注意。 時的情況。 使用ramdisk時記憶體存儲情況還需要修改啟動項，修改Boot options Default kernel mand string：console=ttyS0,115200 mem=64M root=/dev/ram rw initrd=0xA1000000,0x300000 建立檔案架構的時候, 必須注意權限的設定。因為快閃記憶體的可覆寫次數(shù)有限 (約為一百萬次), 所以會以唯讀的方式掛上 (mount) 系統(tǒng)。 而/var /dev 等目錄須為可讀寫的, 或是記錄一些暫存檔和記錄檔等, 都可以利用系統(tǒng)的記憶體空間來模擬可寫入的檔案系統(tǒng) (RAM disk), 但。 透過建立符號化連結(jié) (symbolic link) 取得寫入權限, 余下的則由唯讀的方式被保護在快閃記憶體之上。 如果大量的記錄檔必須在關機后留下的話, 外掛硬碟至系統(tǒng) /var/log 是比較適當?shù)淖龇ā?小量的記錄檔是可以寫入快閃記憶體中, 但一定要使用緩沖記憶體, 否則頻繁的寫入會使其使用壽命縮短?！inux啟動過程　固態(tài)存儲設備存儲結(jié)構在嵌入式系統(tǒng)中，通常沒有像 PC上BIOS 那樣的固件程序（注，有的嵌入式 CPU 也會內(nèi)嵌一段短小的啟動程序），因此整個系統(tǒng)的加載啟動任務就完全由 Boot Loader 來完成。比如基于 PXA270的嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)在上電或復位時通常都從地址 0x00000000 處開始執(zhí)行，而在這個地址處安排的通常就是系統(tǒng)的 Boot Loader 程序。 Boot Loader、內(nèi)核的啟動參數(shù)、內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像的固態(tài)存儲設備Flash的典型空間分配結(jié)構圖。 固態(tài)存儲設備的典型空間分配結(jié)構　boot loader的概念簡單地說，Boot Loader 就是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運行之前運行的一段小程序。通過這段小程序，我們可以初始化硬件設備、建立內(nèi)存空間的映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適的狀態(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。通常，Boot Loader 是嚴重地依賴于硬件而實現(xiàn)的，特別是在嵌入式世界。因此，在嵌入式世界里建立一個通用的 Boot Loader 幾乎是不可能的。盡管如此，仍然可以對 Boot Loader 歸納出一些通用的概念來，以指導用戶特定的 Boot Loader 設計與實現(xiàn)[14]。1) Boot Loader 所支持的 CPU 和嵌入式板每種不同的 CPU 體系結(jié)構都有不同的 Boot Loader。有些 Boot Loader 也支持多種體系結(jié)構的 CPU，比如 UBoot 就同時支持 ARM 體系結(jié)構和MIPS 體系結(jié)構。除了依賴于 CPU的體系結(jié)構外，Boot Loader 實際上也依賴于具體的嵌入式板級設備的配置。這也就是說，對于兩塊不同的嵌入式板而言，即使它們是基于同一種 CPU 而構建的，要想讓運行在一塊板子上的 Boot Loader 程序也能運行在另一塊板子上，通常也都需要修改 Boot Loader 的源程序。2) Boot Loader 的安裝媒介（Installation Medium）系統(tǒng)加電或復位后，所有的 CPU 通常都從某個由 CPU 制造商預先安排的地址上取指令。比如，基于 ARM7TDMI core 的 CPU 在復位時通常都從地址 0x00000000 取它的第一條指令。而基于 CPU 構建的嵌入式系統(tǒng)通常都有某種類型的固態(tài)存儲設備(比如：ROM、EEPROM 或 FLASH 等)被映射到這個預先安排的地址上。因此在系統(tǒng)加電后，CPU 將首先執(zhí)行 Boot Loader 程序。3) 用來控制 Boot Loader 的設備或機制主機和目標機之間一般通過串口建立連接，Boot Loader 軟件在執(zhí)行時通常會通過串口來進行 I/O，比如：輸出打印信息到串口，從串口讀取用戶控制字符等。4) Boot Loader 的啟動過程是單階段（Single Stage）還是多階段（MultiStage）通常多階段的 Boot Loader 能提供更為復雜的功能，以及更好的可移植性。從固態(tài)存儲設備上啟動的 Boot Loader 大多都是 2 階段的啟動過程，也即啟動過程可以分為 stage 1和 stage 2 兩部分。5) Boot Loader 的操作模式 (Operation Mode)大多數(shù) Boot Loader 都包含兩種不同的操作模式：啟動加載模式（也稱為自主Autonomous模式）和下載模式，這種區(qū)別僅對于開發(fā)人員才有意義。但從最終用戶的角度看，Boot Loader 的作用就是用來加載操作系統(tǒng)，而并不存在所謂的啟動加載模式與下載工作模式的區(qū)別。啟動加載（Boot loading）模式：這種模式也稱為自主（Autonomous）模式。也即 Boot Loader 從目標機上的某個固態(tài)存儲設備上將操作系統(tǒng)加載到 RAM 中運行，整個過程并沒有用戶的介入。這種模式是 Boot Loader 的正常工作模式，因此在嵌入式產(chǎn)品發(fā)布的時侯，Boot Loader 顯然必須工作在這種模式下。下載（Downloading）模式：在這種模式下，目標機上的 Boot Loader 將通過串口連接或網(wǎng)絡連接等通信手段從主機（Host）下載文件，比如：下載內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像等。從主機下載的文件通常首先被 Boot Loader 保存到目標機的 RAM 中，然后再被 BootLoader 寫到目標機上的FLASH 類固態(tài)存儲設備中。Boot Loader 的這種模式通常在第一次安裝內(nèi)核與根文件系統(tǒng)時被使用；此外，以后的系統(tǒng)更新也會使用 Boot Loader 的這種工作模式。工作于這種模式下的 Boot Loader 通常都會向它的終端用戶提供一個簡單的命令行接口。這里使用的redboot采用了菜單方式控制支持這兩種工作模式及其參數(shù). 6) BootLoader 與主機之間進行文件傳輸所用的通信設備及協(xié)議最常見的情況就是，目標機上的 Boot Loader 通過串口與主機之間進行文件傳輸，傳輸協(xié)議通常是 xmodem／ymodem／zmodem 協(xié)議中的一種。但是，串口傳輸?shù)乃俣仁怯邢薜?，因此通過以太網(wǎng)連接并借助 TFTP 協(xié)議來下載文件是個更好的選擇。按照以上所述，可以使用bootloader把內(nèi)核以及根盤文件系統(tǒng)燒寫到FLASH里。然后就可以啟動系統(tǒng)了。 map： Flash map示意圖　內(nèi)核啟動流程 ARM Linux 啟動過程內(nèi)核啟動的流程[1011]。首先,系統(tǒng)上電復位后,根據(jù)系統(tǒng)設置,系統(tǒng)程序計數(shù)器(PC)指針先指向片SRAM的地址0處,完成必要的系統(tǒng)初始化。然后,PC跳轉(zhuǎn)到FLASH的0地址處。執(zhí)行FLASH開始處大約一百字節(jié)的flashloader代碼,完成系統(tǒng)SDRAM的初始化工作,然后將后面Bootloade代碼復制到SDRAM的0地址。然后將PC指針再次跳轉(zhuǎn)到RAM空間開頭,在SDRAM存儲器內(nèi)部執(zhí)行bootloader內(nèi)核加載代碼。采用在SDRAM內(nèi)而不在FLASH內(nèi)執(zhí)行bootloader的原因是在SDRAM內(nèi)執(zhí)行代碼程序速度比在FLASH內(nèi)快很多,有利于加快系統(tǒng)啟動速度。接下來Bootloader所做的工作就是從FLASH里把壓縮的內(nèi)核映像復制到SDRAM內(nèi)，并且把根盤文件系釋放到SDRAM內(nèi),將所在地址參數(shù)傳遞給內(nèi)核。之后,PC指針又跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核之后的空間進行內(nèi)核解壓,執(zhí)行內(nèi)核啟動內(nèi)核啟動過程中根據(jù)bootloader傳遞過來的地址參數(shù)去尋找根盤文件系統(tǒng),將其加載到嵌入式系統(tǒng)上。這樣,整個ARMLinxu被引導啟動起來,進入正常工作狀態(tài)。 調(diào)試過程以上小節(jié)已經(jīng)介紹了linux系統(tǒng)的移植過程，但在這一過程中會遇到千奇百怪的錯誤，相應的調(diào)試也是相當困難的，以下將討論所遇到問題中相對重要的部分?！〖夹g難點1) 處理器配置不正確；2) FLASH芯片不能使用；3) 文件系統(tǒng)無法正常掛載；4) LCD不能夠使用；5) USB設備不能使用；6) 網(wǎng)卡能夠識別到，但無法傳輸數(shù)據(jù)。其中第1，2點會使內(nèi)核無法啟動，而36點屬于外設驅(qū)動的問題?！〗鉀Q方案1) 處理器配置不正確：問題體現(xiàn)在內(nèi)核無法啟動，啟動信息如下：starting kernel ...Unpressing Linux.................................................................................... done之后就沒響應了，通過在./init/，修改arch/arm/tools/machtypes中賦值不正常數(shù)值的內(nèi)容，內(nèi)核就可以啟動了。2) FLASH芯片不能使用：通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)內(nèi)核代碼中是雙flash的驅(qū)動，但是在此選用的開發(fā)板上只有一塊flash，所以啟動時無法使用flash，通過修改內(nèi)核代碼，去除所有代碼中雙flash數(shù)組中的一個，編譯后就能正常使用了。3) 文件系統(tǒng)無法正常掛載：文件系統(tǒng)無法加載，問題在于flash地址配置不正確或與bootloader中設置的地址不匹配， mand line: console=ttyS0,115200 mem=64M root=/dev/mtdblock2 rw rootfstype=jffs2。并確定內(nèi)核編譯時選擇了MTD支持和Jffs2文件系統(tǒng)支持，文件系統(tǒng)就能夠掛載了，但是之后仍然存在一個問題，文件系統(tǒng)不可寫，燒錄jffs2文件系統(tǒng)后的第一次啟動是正常的，可斷電或重起后就變成只讀模式了（在文件系統(tǒng)啟動時確定出現(xiàn)了Remounting root filesystem in readwrite mode: [ OK ] 的啟動信息），可惜一