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 *                      linux 3.5,U-Boot,Busybox,SD卡启动环境搭建

 *

 *  声明:

 *      1. 本系列文档是在vim下编辑,请尽量是用vim来阅读,在其它编辑器下可能会

 *          不对齐,从而影响阅读.

 *      2. 以下所有的shell命令都是在root权限下运行的;

 *      3. minicom(U-Boot)指的是用minicom连接开发板做为U-Boot的终端;

 *      4. 文中在需要往文件中写入内容的时候使用了如下2方式:

 *          1.如果文件不存在,创建文件;如果存在,以覆盖的方式往文件中添加内容:

 *              cat > 文件名 << EOF (结束符)

 *              ...

 *              文件内容...

 *              ...

 *              EOF (输入遇到EOF,cat指令结束,内容将保存在前面指定的文件名中)

 *          2.如果文件不存在,创建文件;如果存在,将内容追加到文件尾:

 *              cat >> 文件名 << EOF (结束符)

 *              ...

 *              文件内容...

 *              ...

 *              EOF

 *

 *                                          2015-3-7 阴 深圳 尚观 Sbin 曾剑锋

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                        \\\\\\\\\\\\\\--*目录*--/////////////

                        |   一. 预热文章;

                        |   二. 内核源码树介绍;

                        |   三. 配置交叉编译器;

                        |   四. 内核编译流程以及原理;

                        |   五. 安装并配置minicom程序;

                        |   六. U-Boot编译;

                        |   七. U-Boot SD卡启动;

                        |   八. Android fast_boot SD卡启动;

                        |   九. 使用Busybox制作文件系统;

                        |   十. NFS配置;

                        \\\\\\\\\\\\\\\\\\\//////////////////

一. 预热文章:

    . 计算机是如何启动:

        http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/02/booting.html

    . Linux 的启动流程:

        http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/08/linux_boot_process.html

    . Unix目录结构的来历:

        http://lists.busybox.net/pipermail/busybox/2010-December/074114.html

        http://www.ruanyifeng.com/blog/2012/02/a_history_of_unix_directory_structure.html

二. 内核源码树介绍:

    . arch(architecture):  与平台架构相关的文件

    . block:               块设备IO调度策略实现

    . COPYING:             版权声明

    . crypto:              常用加密,校验方法实现

    . Documentation:       内核官方文档

        zh_CN:              中文翻译文档

    . drivers:             设备驱动程序

    . fs(file system):     文件系统实现

    . include:             内核头文件

    . init:                内核启动代码

    . ipc(inter process communication): 进程间通信实现

        . signal           信号

        . pipe             无名管道

        . named pipe(FIFO) 命名管道

        . message queue    消息队列

        . shared memory    共享内存

        . semaphore        信号量

        . socket           套接字

    . kernel:             内核核心代码

    . lib(library):       通用库实现

    . mm(memory manage):  内存管理方法实现

    . net:                网络协议栈实现

    . samples:            内核示例代码

    . scripts:            内核编译工具

    . sound:              与音频相关代码

        . oss(open sound system)

        . alsa(advance linux sound 

三. 配置交叉编译器:

    . tar xf arm-linux-gcc-4.5.-v6-vfp-.tgz

    . cp opt/* /opt -r

    3. cat >> ~/.bashrc << EOF (配置环境变量,以方便使用交叉编译器)

        PATH=$PATH:opt/FriendlyARM/toolschain/4.5.1/bin

        EOF

    4. source ~/.bashrc (使前面的配置的PATH生效)

    5. 检查是否已配置好:

        在终端输入： arm后按两下tab出现如下表示正常

            arm-linux-addr2line               arm-none-linux-gnueabi-addr2line

            arm-linux-ar                      arm-none-linux-gnueabi-ar

            arm-linux-as                      arm-none-linux-gnueabi-as

            arm-linux-c++                     arm-none-linux-gnueabi-c++

            arm-linux-cc                      arm-none-linux-gnueabi-cc

            arm-linux-c++filt                 arm-none-linux-gnueabi-c++filt

            arm-linux-cpp                     arm-none-linux-gnueabi-cpp

            arm-linux-g++                     arm-none-linux-gnueabi-g++

            arm-linux-gcc                     arm-none-linux-gnueabi-gcc

            arm-linux-gcc-4.5.1               arm-none-linux-gnueabi-gcc-4.5.1

四. 内核编译流程以及原理:

    1. make menuconfig

        1. 程序会运行: scripts/kconfig/mconf Kconfig

        2. 配置完保存后,在内核树的根目录下生成: .config文件,是隐藏文件;

        3. Kconfig的语法请参考: Documentation/kbuild/kconfig-language.txt

    2. make -j2 zImage

        1. 参数-j2是开启2个线程来编译内核,zImage编译目标;

        2. 程序会运行: scripts/kconfig/conf .config,生成如下文件:

            1. include/config/auto.conf: 用于Makefile中的的模块编译选择;

                CONFIG_MENU3=y

                CONFIG_M2=y

            2. include/generated/autoconf.h: 用于内核源代码的#ifdef/#ifndef;

                #define CONFIG_MENU3 1

                #define CONFIG_M2 1

        3. 根据上面的auto.conf和autoconf.h,将内核中的.c文件编译成.o文件;

        4. 再把每个目录下的.o通过ar命令打包在built-in.o放到上一级目录中,

           所以每个目录都有一个built-in.o

        5. 以此类推,在源码目录的*目录会得到一个built-in.o文件并转换为vmlinux.o

        6. vmlinux.o经过链接器链接(ld)得到vmlinux

        7. 因为内核是运行在裸板上的,所以需要去掉elf文件头,得到了二进制Image文件;

        8. Image经过gzip压缩以后得到了最终的zImage文件;

        9. 可以通过nm vmlinux内核符号,查看需要的驱动没有编译进内核,当然也可以通过

           查看内核根目录下的System.map中的地址符号表,这跟U-Boot一样.

五. 安装并配置minicom程序:

    1. 安装minicom: yum install minicom

    2. 通过USB转串口线连接开发板与电脑,运行命令: ls /dev/

        找到对应的设备节点,本文假设开发板对应的设备节点是:/dev/ttyUSB0

    3. 配置minicom:

        1. 在终端: minicom -s

        2. 进入界面后: 选Serial port setup

        3. 当使用usb转串口时,Serial Deveice: /dev/ttyUSB0

            +-------------------------------------------+

            | A -    Serial Device      : /dev/ttyUSB0  |

            | B - Lockfile Location     : /var/lock     |

            | C -   Callin Program      :               |

            | D -  Callout Program      :               |

            | E -    Bps/Par/Bits       : 115200 8N1    |

            | F - Hardware Flow Control : No            |

            | G - Software Flow Control : No            |

            |                                           |

            |    Change which setting?                  |

        4. 照上面设好后,选 Save setup as dfl保存为默认配置 

六. U-Boot编译:

    1. make tiny4412_config //(对应的内容可在boards.cfg里查询)

    2. make //编译完成后u-boot.bin就是所要的文件,u-boot.bin是把u-boot文件

            //的elf文件信息去除后得来的

七. U-Boot SD卡启动(假设SD卡挂载在/dev/sdb,并且进入U-Boot根目录):

    1. 往SD卡中烧写U-Boot: uboot_tiny4412/sd_fuse/tiny4412/sd_fusing.sh /dev/sdb

        运行结果会自动分如下2个区:

            1. /dev/sdb1

            2. /dev/sdb4

    2. 采用vfat格式格式化/dev/sdb1分区,用于放zImage:   mkfs.vfat /dev/sdb1

    3. 采用ext4格式格式化/dev/sdb4分区,用于放文件系统: mkfs.ext4 /dev/sdb4

    4. 重新拔插SD卡,把生成上面生成的zImage放入/dev/sdb1分区中,文件系统放在/dev/sdb4分区中;

    5. 将SD卡插入开发板,选择SD卡启动,打开minicom;

    5. 安装dnw: tar xf dnw-linux.tar.gz && cd dnw-linux && make && make install

    6. dnw测试zImage是否可行:

        1. minicom(U-Boot)里面: dnw 0x40008000

        2. PC侧命令:            dnw arch/arm/boot/zImage (在内核根目录下运行命令)

        3. minicom(U-Boot)里面: bootm 0x40008000

    7. minicom(U-Boot)命令查看SD卡中的zImage是否存在: fatls mmc 0:1

    8. minicom(U-Boot)加载zImage到内存0x40008000: fatload mmc 0:1 0x40008000 zImage

    9. minicom(U-Boot)启动内核: bootm 0x40008000

    10. minicom(U-Boot)修改bootcmd: set bootcmd "fatload mmc 0:1 0x40008000 zImage;bootm 0x40008000"

    11. minicom(U-Boot)保存: save

    12. minicom(U-Boot)重启: reset

八. Android fast_boot SD卡启动(需要在前面U-Boot SD卡启动的基础上操作):

    1. minicom输入U-Boot命令即可对SD卡进行分区: fdisk -c 0 320 806 518

    2. 重新分区后,可重新格式化FAT分区,minicom输入U-Boot命令: fatformat mmc 0:1

    3. 使用USB线连接Tiny4412的MICRO_USB口到PC,然后minicom输入U-Boot命令: fastboot

    4. 在PC端将fastboot脚本拷贝到$PATH目录下,当然你也许会没有fastboot,问度娘要吧;

    5. 在PC端输入以下命令进行烧写: fastboot flash kernel zImage(烧写kernel)

    6. zImage传输完的时候minicom会出现假死状态,按ctrl+c退出fastboot命令状态;

    7. minicom(U-Boot)加载zImage到内存0x40008000: movi read kernel 0 40008000

    8. minicom(U-Boot)启动内核: bootm 0x40008000

    9.  minicom(U-Boot)修改bootcmd: set bootcmd "movi read kernel 0 40008000;bootm 0x40008000"

    10. minicom(U-Boot)保存: save

    11. minicom(U-Boot)重启: reset

九. 使用Busybox制作文件系统(本文假设nfs文件系统在PC端的/disk/A9/filesystem文件加下):

    1. make menucofig,在弹出来的对话框中选择一下内容:

        1. Busybox Settings --> Build Options --> [*] Build BusyBox as a static binary (no shared libs)

        2. Busybox Settings --> Build Options --> (arm-linux-) Cross Compiler prefix

    2. mkdir /disk/A9/filesystem -p (假设/disk/A9/filesystem为nfs提供的目录)

    3. make && make install CONFIG_PREFIX=/disk/A9/filesystem

    4. cd /disk/A9/filesystem && mkdir dev etc sys proc mnt tmp

    5. cat > etc/init.d/rcS << EOF  (rcS:run command Start)

        mount -t ramfs none /dev

        mount -t sysfs none /sys

        mount -t proc  none /proc

        mount -t tmpfs none /tmp

        #采用设备模型进行创建设备节点的必须加上,热插拔处理,为后面的是用驱动模型作准备

        echo "/sbin/mdev" > /proc/sys/kernel/hotplug

        /sbin/mdev  -s

        EOF

    6. mknod dev/console c 5 1

    7. cat > etc/inittab << EOF

        ::sysinit:/etc/init.d/rcS

        ttySAC0::askfirst:-/bin/sh #/bin/sh前面的-表示sh会默认加载/etc/profile

        EOF

    8. cat > etc/profile << EOF

        export PS1="[^_^ \W]# " #设置命令提示前面的那段文字

        EOF

    9. mkdir lib && cp /opt/FriendlyARM/toolschain/4.5.1/arm-none-linux-gnueabi/lib/* lib

    10. chmod 777 /disk/A9/filesystem -R --> 给nfs访问所有的权限

    11. 文件系统制作完毕,如果想要将文件系统保存到SD卡中,请保存在第四个分区中;

    12. minicom(U-Boot)里面查看到文件系统的文件夹: ext2ls mmc 0:4 /

    13. SD卡文件系统bootargs设置: set bootargs "root=/dev/mmcblk0p4 console=ttySAC0,115200 lcd=S70"

十. NFS配置(本文假设PC机的IP在局域网100段):

    1. 关闭防火墙(iptables),关闭selinux

    2. PC侧设置:

        1. 设置PC的IP: ifconfig eth0 192.168.100.22

        2. cat >> /etc/exports << EOF

            /disk/A9/filesystem *(rw)

            EOF

        3. service nfs restart

        4. showmount -e 192.168.100.22   --> 查看该目录是否已经发布出去

    3. U-Boot设置(通过minicom设置)

        1. 开发板IP: 192.168.100.111

        2. NFS服务器IP: 192.168.100.22

        3. 网关: 192.168.100.1

        4. 子网掩码: 225.225.225.0

        5. NFS文件系统启动,U-Boot bootargs设置: set bootargs "root=/dev/nfs nfsroot=192.168.100.22:/disk/A9/filesystem ip=192.168.100.111 console=ttySAC0,115200 lcd=S70"