嵌入式Linux系统移植步步通

目 录 第一部分 前言...................................................................................................................................8 1 硬件环境.....................................................................................................................................8 1.1主机硬件环境.......................................................................................................................8 1.2 目标板硬件环境...................................................................................................................8 1.3工具介绍...............................................................................................................................8 2软件环境......................................................................................................................................8 2.1主机软件环境.......................................................................................................................8 2.1.1 Windows 操作系统.......................................................................................................8 2.1.2 Linux操作系统 .......................................................................................................8 2.1.3 目标板最后运行的环境...............................................................................................9 2.2 Linux下工作用户及环境....................................................................................................9 2.2.1 交叉工具的安装...........................................................................................................9 2.2.2 uboot 移植工作目录....................................................................................................9 2.2.3 内核及应用程序移植工作...........................................................................................9 2.3 配置系统服务.....................................................................................................................10 2.3.1 tftp服务器的配置.......................................................................................................10 2.4 工具使用.............................................................................................................................12 2.4.1 minicom的使用..........................................................................................................12 3 作者介绍...................................................................................................................................13 3.1 策划, 组织, 指导, 发布者...................................................................................................13 3.2 ADS bootloader部分..........................................................................................................13 3.3 交叉工具部分.....................................................................................................................13 3.4 uboot部分...........................................................................................................................13 3.5 内核部分.............................................................................................................................13 3.6 应用程序部分.....................................................................................................................13 3.7 网卡驱动部分.....................................................................................................................13 3.8 Nand Flash 驱动部分.........................................................................................................13 第二部分 系统启动bootloader的编写(ADS).................................................................................14 1 工具介绍...................................................................................................................................14 1.1 ADS 命令行命令介绍........................................................................................................14 1.1.1 armasm........................................................................................................................14 1.1.2 armcc, armcpp.............................................................................................................14 1.1.3 armlink........................................................................................................................14 2 基本原理...................................................................................................................................15 2.1 可执行文件组成及内存映射.............................................................................................15 2.1.1 可执行文件的组成.....................................................................................................15 2.1.2 装载过程.....................................................................................................................16 2.1.3 启动过程的汇编部分.................................................................................................17 2.1.4 启动过程的C部分.....................................................................................................17 3 AXD的使用以及源代码说明...................................................................................................18 3.1 源代码说明.........................................................................................................................18 3.1.1 汇编源代码说明.........................................................................................................18 3.1.2 C语言源代码说明......................................................................................................23 3.1.3 源代码下载.................................................................................................................23 3.2 AXD的使用.......................................................................................................................23 3.2.1 配置仿真器.................................................................................................................23 3.2.2 启动AXD 配置开发板...............................................................................................23 第三部分 GNU交叉工具链.............................................................................................................25 1 设置环境变量，准备源码及相关补丁...................................................................................25 1.1 设置环境变量.....................................................................................................................25 1. 2 准备源码包............................................................................................................................25 1.2.1 binuils.........................................................................................................................25 1.2.2 gcc..............................................................................................................................25 1.2.3 glibc............................................................................................................................25 1.2.4 linux kernel..................................................................................................................26 1.3 准备补丁.............................................................................................................................26 1.3.1 ioperm.c.diff................................................................................................................26 1.3.2 flow.c.diff....................................................................................................................26 1.3.3 tlinux. diff....................................................................................................................26 1.4 编译 GNU binutils...........................................................................................................26 1.5 准备内核头文件.................................................................................................................26 1.5.1 使用当前平台的gcc编译内核头文件......................................................................26 1.5.2 复制内核头文件.........................................................................................................27 1.6 译编glibc头文件.............................................................................................................27 1.7 编译gcc第一阶段............................................................................................................27 1.8 编译完整的glibc..............................................................................................................27 1.9 编译完整的gcc.................................................................................................................28 2 GNU交叉工具链的下载...........................................................................................................28 2.1 ARM官方网站...................................................................................................................28 2.2 本文档提供的下载.............................................................................................................28 3 GNU交叉工具链的介绍与使用...............................................................................................29 3.1 常用工具介绍.....................................................................................................................29 3.2.1 armlinuxgcc 的使用.................................................................................................29 3.2.2 armlinuxar 和 armlinuxranlib 的使用..................................................................30 3.2.3 armlinuxobjdump 的使用.........................................................................................30 3.2.4 armlinuxreadelf 的使用............................................................................................31 3.2.6 armlinuxcopydump 的使用......................................................................................32 4 ARM GNU常用汇编语言介绍.................................................................................................32 4.1 ARM GNU常用汇编伪指令介绍.....................................................................................32 4.2 ARM GNU专有符号.........................................................................................................33 4.3 操作码................................................................................................................................33 5 可执行生成说明........................................................................................................................33 5.1 lds文件说明.......................................................................................................................33 5.1.1 主要符号说明.............................................................................................................33 5.1.2 段定义说明.................................................................................................................34 第四部分 uboot 的移植...................................................................................................................35 1 uboot 的介绍及系统结构.........................................................................................................35 1.1 uboot 介绍.........................................................................................................................35 1.2 获取uboot......................................................................................................................... 35 1.3 uboot 体系结构.................................................................................................................35 1.3.1 uboot 目录结构..........................................................................................................35 2 uboot的启动过程及工作原理...................................................................................................36 2.1 启动模式介绍.....................................................................................................................36 2.2 阶段1介绍.........................................................................................................................36 2.2.1 定义入口.....................................................................................................................36 2.2.2 设置异常向量.............................................................................................................37 2.2.3 设置CPU的模式为SVC模式..................................................................................37 2.2.4 关闭看门狗.................................................................................................................37 2.2.5 禁掉所有中断.............................................................................................................37 2.2.6 设置以CPU的频率....................................................................................................37 2.2.7 设置CP15...................................................................................................................37 2.2.8 配置内存区控制寄存器.............................................................................................38 2.2.9 安装UBOOT 使的栈空间........................................................................................38 2.2.10 BSS段清0................................................................................................................38 2.2.11 搬移Nand Flash代码...............................................................................................39 2.2.12 进入C代码部分.......................................................................................................39 2.3 阶段2的C语言代码部分　.............................................................................................39 2.3.1调用一系列的初始化函数.........................................................................................39 2.3.2 初始化网络设备.........................................................................................................41 2.3.3 进入主UBOOT命令行..............................................................................................41 2.4 代码搬运.............................................................................................................................41 3 uboot的移植过程.......................................................................................................................42 3.1 环境....................................................................................................................................42 3.2 步骤....................................................................................................................................42 3.2.1 修改Makefile..............................................................................................................42 3.2.2 在board子目录中建立crane2410.............................................................................42 3.2.3 在include/configs/中建立配置头文件......................................................................42 3.2.4 指定交叉编译工具的路径.........................................................................................42 3.2.5 测试编译能否成功.....................................................................................................42 3.2.6 修改lowlevel_init.S文件...........................................................................................43 3.2.9 UBOOT的Nand Flash移植......................................................................................45 3.2.8重新编译uboot.......................................................................................................... 45 3.2.9 把uboot 烧入flash....................................................................................................45 4 UBOOT 命令的使用................................................................................................................46 4.1 UBOOT 命令的介绍.........................................................................................................46 4.1.1 获得帮助信息.............................................................................................................46 4.2 常用命令使用说明.............................................................................................................47 4.2.1 askenv(F).....................................................................................................................47 4.2.2 autoscr........................................................................................................................47 4.2.3 base ...........................................................................................................................47 4.2.4 bdinfo..........................................................................................................................47 4.2.5 bootp...........................................................................................................................47 4.2.8 tftp(tftpboot)................................................................................................................48 4.2.9 bootm..........................................................................................................................48 4.2.10 go..............................................................................................................................48 4.2.11 cmp .........................................................................................................................48 4.2.12 coninfo .....................................................................................................................48 4.2.13 cp..............................................................................................................................48 4.2.14 date...........................................................................................................................49 4.2.15 erase(F)......................................................................................................................49 4.2.16 flinfo(F).....................................................................................................................49 4.2.17 iminfo........................................................................................................................49 4.2.18 loadb..........................................................................................................................49 4.2.19 md.............................................................................................................................49 4.2.20 mm ............................................................................................................................50 4.2.21 mtest .......................................................................................................................50 4.2.22 mw.............................................................................................................................50 4.2.23 nm ...........................................................................................................................50 4.2.24 printenv......................................................................................................................50 4.2.25 ping ..........................................................................................................................51 4.2.26 reset..........................................................................................................................51 4.2.27 run ...........................................................................................................................51 4.2.28 saveenv(F).................................................................................................................51 4.2.29 setenv.........................................................................................................................51 4.2.30 sleep..........................................................................................................................51 4.2.31 version.......................................................................................................................51 4.2.32 nand info....................................................................................................................51 4.2.33 nand device <n>........................................................................................................51 4.2.34 nand bad....................................................................................................................51 4.2.35 nand read...................................................................................................................52 4.2.36 nand erease................................................................................................................52 4.2.37 nand write..................................................................................................................52 4.3 命令简写说明.....................................................................................................................52 4.4 把文件写入NandFlash.......................................................................................................53 4.5 下载提供.............................................................................................................................53 5 参考资料...................................................................................................................................53 第五部分 linux 2.6内核的移植.......................................................................................................53 1 内核移植过程............................................................................................................................53 1.1 下载linux内核...................................................................................................................53 1.2 修改Makefile.....................................................................................................................53 1.3 设置flash分区...................................................................................................................54 1.3.1指明分区信息.............................................................................................................54 1.3.2 指定启动时初始化.....................................................................................................56 1.3.3 禁止Flash ECC校验 ................................................................................................56 1.4 配置内核.............................................................................................................................56 1.4.1 支持启动时挂载devfs................................................................................................56 1.4.2配置内核产生.config文件.........................................................................................57 1.4.3编译内核.....................................................................................................................58 1.4.4 下载zImage到开发板................................................................................................58 2 创建uImage...............................................................................................................................61 2.1 相关技术背景介绍.............................................................................................................61 2.2 在内核中创建uImage的方法...........................................................................................61 2.2.1 获取mkimage工具.....................................................................................................61 2.2.2 修改内核的Makefile文件.........................................................................................61 3追加实验记录.............................................................................................................................62 3.1移植linux2.6.15.7.............................................................................................................. 62 3.2移植linux2.6.16.21............................................................................................................ 62 3.3 移植linux2.6.17................................................................................................................ 62 4 参考资料...................................................................................................................................62 第六部分 应用程序的移植..............................................................................................................63 1构造目标板的根目录及文件系统.............................................................................................63 1.1 建立一个目标板的空根目录.............................................................................................63 1.2 在my_rootfs中建立Linux目录树...................................................................................63 1.3 创建linuxrc文件................................................................................................................63 2 移植Busybox............................................................................................................................64 2.1 下载busybox......................................................................................................................64 2.3 编译并安装Busybox..........................................................................................................65 3 移植TinyLogin..........................................................................................................................66 3.1 下载....................................................................................................................................66 3.2 修改tinyLogin的Makefile................................................................................................66 3.3 编译并安装.........................................................................................................................66 4 相关配置文件的创建................................................................................................................66 4.1 创建帐号及密码文件.........................................................................................................66 4.2 创建profile文件................................................................................................................67 4.4 创建fstab文件...................................................................................................................67 4.5 创建inetd.conf配置文件...................................................................................................67 5 移植inetd...................................................................................................................................67 5.1 inetd的选择及获取............................................................................................................67 5.1.1 获取inetd....................................................................................................................67 5.2 编译inetd...........................................................................................................................67 5.2.1 修改configure文件....................................................................................................67 5.2.2 编译 ...........................................................................................................................68 5.3 配置inetd...........................................................................................................................68 5.3.1 拷贝inetd到根文件系统的usr/sbin目录中.............................................................68 6 移植thttpd Web服务器.............................................................................................................69 6.1 下载....................................................................................................................................69 6.2 编译thttpd..........................................................................................................................69 6.3 配置....................................................................................................................................69 6.3.1 拷贝thttpd二进制可执行文件到根文件系统/usr/sbin/目录中...............................69 6.3.2 修改thttpd配置文件..................................................................................................69 6.3.3 转移到根文件系统目录，创建相应的文件.............................................................69 7 建立根目录文件系统包............................................................................................................70 7.1 建立CRAMFS包...............................................................................................................70 7.1.1 下载cramfs工具........................................................................................................70 7.1.2 制作cramfs包............................................................................................................70 7.1.3 写cramfs包到Nand Flash.........................................................................................70 8 参考资料...................................................................................................................................70 第七部分 Nand flash驱动的编写与移植........................................................................................71 1 Nand flash工作原理..................................................................................................................71 1.1 Nand flash芯片工作原理..................................................................................................71 1.1.1 芯片内部存储布局及存储操作特点.........................................................................71 1.1.2 重要芯片引脚功能.....................................................................................................71 1.1.3 寻址方式.....................................................................................................................71 1.1.4 Nand flash主要内设命令详细介绍...........................................................................72 1.2 Nand Flash 控制器工作原理.............................................................................................72 1.2.1 Nand Flash控制器特性..............................................................................................72 1.2.2 Nand Flash控制器工作原理......................................................................................72 1.3 Nand flash 控制器中特殊功能寄存器详细介绍 ............................................................72 1.4 Nand Flash 控制器中的硬件ECC介绍............................................................................73 1.4.1 ECC产生方法............................................................................................................73 1.4.2 ECC生成器工作过程................................................................................................74 1.4.3 ECC的运用................................................................................................................74 2 在ADS下flash烧写程序.........................................................................................................74 2.1 ADS下flash烧写程序原理及结构...................................................................................74 2.2 第三层实现说明.................................................................................................................74 2.1.1 特殊功能寄存器定义.................................................................................................74 2.1.2 操作的函数实现.........................................................................................................74 2.3 第二层实现说明.................................................................................................................75 2.3.1 Nand Flash 初始化......................................................................................................75 2.3.3 获取Nand flash ID......................................................................................................75 2.3.4 Nand flash写入...........................................................................................................76 2.3.5 Nand flash读取...........................................................................................................77 2.3.6 Nand flash标记坏块...................................................................................................78 2.3.7 Nand Flash检查坏块..................................................................................................79 2.3.8 擦除指定块中数据.....................................................................................................79 2.4 第一层的实现....................................................................................................................80 3 在UBOOT 对Nand Flash的支持............................................................................................82 3.1 UBOOT 对从Nand Flash启动的支持.............................................................................82 3.1.1 从Nand Flash启动UBOOT 的基本原理................................................................82 3.1.2 支持Nand Flash启动代码说明.................................................................................82 3.2 UBOOT 对Nand Flash命令的支持.................................................................................84 3.2.1 主要数据结构介绍.....................................................................................................84 3.2.2 支持的命令函数说明.................................................................................................85 4 在Linux对Nand Flash的支持.................................................................................................87 4.1 Linux下Nand Flash调用关系..........................................................................................87 4.1.1 Nand Flash设备添加时数据结构包含关系..............................................................87 4.1.2 Nand Flash设备注册时数据结构包含关系..............................................................87 4.2 Linux下Nand Flash驱动主要数据结构说明..................................................................88 4.2.1 s3c2410专有数据结构...............................................................................................88 4.2.2 Linux 通用数据结构说明..........................................................................................89 4.3.1 注册driver_register....................................................................................................94 4.3.2 探测设备probe...........................................................................................................94 4.3.3 初始化Nand Flash控制器.........................................................................................94 4.3.4 移除设备.....................................................................................................................94 4.3.5 Nand Flash芯片初始化..............................................................................................94 4.3.6 读Nand Flash............................................................................................................95 4.3.7 写Nand Flash.............................................................................................................95 第八部分 Cs8900a网卡驱动的编写与移植...................................................................................95 1 Cs8900a工作原理......................................................................................................................95 2 在ADS下cs8900a的实现........................................................................................................95 2.1 在cs8900a下实现的ping 工具.........................................................................................95 3 在uboot 下cs8900a的支持......................................................................................................96 3.1 uboot 下cs8900a的驱动介绍...........................................................................................96 3.2 uboot 下cs8900a的移植说明...........................................................................................96 4 在linux下cs8900a驱动的编写与移植....................................................................................96 4.1 Linux下cs8900a的驱动说明............................................................................................96 4.2 Linux 下cs8900a的移植说明...........................................................................................96 4.2.1 为cs8900a建立编译菜单..........................................................................................96 4.2.2 修改S3C2410相关信息............................................................................................97 序 该文档的目的是总结我们在工作中的一些经验，并把它们分享给喜欢ARM和Linux的朋友, 如有错误 之处,请大家多多指点. 同样, 我们也希望更多人能把自己的工作经验和体会加入该文档,让大家共同进步. 该文档是一份交流性文档, 只供个人学习与交流,不允许公司和企业用于商业行为.