江苏科技大学通信专业嵌入式课件第8章.ppt

1、嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程重点内容：重点内容：l内核源码组织内核源码组织l内核的定制内核的定制lMakefileMakefilel定制网卡驱动定制网卡驱动l内核裁剪内核裁剪嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程 Linux用来支持各种体系结构的源代码包含大约4500个C语言程序，存放在270个左右的子目录下，总共大约包含200万行代码，大概占用58MB磁盘空间。其文件结构图如图所示：嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程 这里有的目录是包含多个部分的内容。具体各个目录的内容组成如下：arch：arch目录包括了所有和体系结构相关的核心代码。它下面的每一个子目录都代表一种Linux

2、支持的体系结构，例如i386 就是Intel CPU 及与之相兼容体系结构的子目录；include：include 目录包括编译核心所需要的大部分头文件，例如与平台无关的头文件在include/linux 子目录下；嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程init：init 目录包含核心的初始化代码（不是系统的引导代码），有main.c 和Version.c 两个文件；mm：mm 目录包含了所有的内存管理代码。与具体硬件体系结构相关的内存管理代码位于arch/*/mm 目录下；drivers：drivers 目录中是系统中所有的设备驱动程序。它又进一步划分成几类设备驱动，每一种有对应的子目录，如

3、声卡的驱动对应于drivers/sound；ipc：ipc 目录包含了核心进程间的通信代码；嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程modules：modules 目录存放了已建好的、可动态加载的模块；fs：fs 目录存放Linux 支持的文件系统代码。不同的文件系统有不同的子目录对应，如ext3 文件系统对应的就是ext3 子目录；Kernel：Kernel 内核管理的核心代码放在这里。同时与处理器结构相关代码都放在arch/*/kernel 目录下；net：net 目录里是核心的网络部分代码，其每个子目录对应于网络的一个方面；嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程lib：lib 目录包含了核

4、心的库代码，不过与处理器结构相关的库代码被放在arch/*/lib/目录下；scripts：scripts 目录包含用于配置核心的脚本文件；documentation：documentation 目录下是一些文档，是对每个目录作用的具体说明。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。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程1.内核配置系统2. Makefile3.具体配置操作4.添加自己代码嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程 ARM-Linux内核的配置系统由三个部分组成：Makefile、配置文件和配置工具，它们之间的关系如图所

5、示：后缀名为.in的文件为提供选项的文件，通过配置工具配置之后生成配置文件，最后按照选项来调用源码编译成待烧录到目标板的镜像文件zImage。整个过程都是由Makefile文件来调用管理的。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程1、Makefile Makefile是Linux系统中非常重要的一个组成部分，这我们前面也有所介绍。因为在几乎每一个子目录下都会有Makefile文件。其中位于根目录下的Makefile文件是总纲式Makefile文件，其它任何Makefile文件都是直接或间接被它调用。Makefile文件定义了各个目录下文件如何被编译，并最终形成zImage文件。当然zImage文

6、件的产生还要借助.config文件，它会告诉Makefile文件哪些文件被编译进内核，哪些源文件没有被用户选中，并不需要被编译进内核文件中。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程2、配置文件 在ARM-Linux系统中，配置文件存放在各个子目录下，它们的名字通常被称为config.in或Config.in文件，其中后缀名为in的表示的是提供选项，而后缀名为config的则是表示是表示进行选择了某些选项之后的配置文件。存放在arch/arm目录下的config.in文件为总纲领式配置文件，其它config.in文件都是直接或间接被该文件调用。这些配置文件按照一定的格式编写，用户通过特定的工具可以

7、读这些配置文件来进行ARM-Linux系统的配置，最终配置的选项结果存放在内核根目录.config文件中。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程3、配置工具 配置工具一般包括配置命令解释器和配置用户界面。前者主要作用是对配置脚本中使用的配置命令进行解释；而后者则是提供基于字符界面、基于 Ncurses 图形界面以及基于 Xwindows 图形界面的用户配置界面，各自对应于Make config、Make menuconfig 和make xconfig。 这些配置工具都是使用脚本语言，如Tcl/Tk、Perl 编写的（也包含一些用C编写的代码）。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程 Make

8、file是分布在Linux内核源码的各个层次目录中，定义Linux内核的编译规则。其主要作用是根据配置的情况，构造出需要编译的源文件列表，然后分别编译，并把目标代码链接到一起，最终形成Linux内核二进制文件。1、Makefile概述 由于Linux内核源代码是按照树形结构组织的，所以Makefile也被分布在目录树中。Linux内核中的Makefile以及与Makefile直接相关的文件有：嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程Makefile：顶层Makefile，是整个内核配置、编译的总体控制文件；.config：内核配置文件，包含由用户选择的配置选项，用来存放内核配置后的结果；arch

9、/*/Makefile：位于各种CPU体系目录下的 Makefile，其中“*”表示不同的平台，如 arch/arm/Makefile，是针对arm平台的Makefile；各个子目录下的Makefile：比如drivers/Makefile，负责所在子目录下源代码的管理与编译；Rules.make：规则文件，被所有的Makefile使用。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程2、Makefile 中的变量 顶层Makefile定义并向环境中输出了许多变量，为各个子目录下的Makefile传递一些信息。有些变量，比如SUBDIRS，不仅在顶层 Makefile 中定义并且赋初值，而且在 arch

10、/*/Makefile 还作了扩充。常用的变量有以下几类：版本信息版本信息有：VERSION，PATCHLEVEL, SUBLEVEL, EXTRAVERSION，KERNELRELEASE。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程CPU体系结构：ARCH。路径信息：TOPDIR, SUBDIRS内核组成信息：HEAD, CORE_FILES, NETWORKS, DRIVERS, LIBS编译信息：CPP, CC, AS, LD, AR，CFLAGS，LINKFLAGS配置变量CONFIG_*嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程3、Rules.make 变量 Rules.make 是编译规则

11、文件，所有的Makefile中都会包括Rules.make。Rules.make 文件定义了许多变量，最为重要是那些编译、链接列表变量，包括以下这些变量：O_OBJS，L_OBJS，OX_OBJS，LX_OBJS：本目录下需要编译进Linux内核vmlinux的目标文件列表，其中OX_OBJS和LX_OBJS中的“X”表明目标文件使用了 EXPORT_SYMBOL输出符号；嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程M_OBJS，MX_OBJS：本目录下需要被编译成可装载模块的目标文件列表。同样，MX_OBJS 中的“X”表明目标文件使用了 EXPORT_SYMBOL输出符号；O_TARGET，L_

12、TARGET：每个子目录下都有一个O_TARGET或L_TARGET，Rules.make首先从源代码编译生成O_OBJS和OX_OBJS中所有的目标文件，然后使用$(LD) -r 把它们链接成一个O_TARGET 或 L_TARGET。O_TARGET 以 .o 结尾，而L_TARGET 以 .a 结尾。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程4、子目录下的Makefile 子目录Makefile用来控制本级目录以下源代码的编译规则。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程 内核源码的配置文件有自己的格式，这些文件中定义了makefile的使用命令。1、配置命令在Linux内核中，配置命令有多种

13、方式，如表所示：嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程2、配置语言 配置语言在这里面使用很简单明了，主要包括：顶层菜单询问语句 定义语句 依赖语句 选择语句if语句Source 语句菜单块（menu block）语句 嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程3、缺省配置 Linux 内核支持非常多的硬件平台，对于具体的硬件平台而言，有些配置就是必需的，有些配置就不是必需的。另外，新增加功能的正常运行往往也需要一定的先决条件，针对新功能，必须作相应的配置。因此，特定硬件平台能够正常运行对应着一个最小的基本配置，这就是缺省配置。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程 Linux内核中针对每个ARCH

14、都会有一个缺省配置。在向内核代码增加了新的功能后，如果新功能对于这个ARCH是必需的，就要修改此 ARCH 的缺省配置。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程4、帮助文件 在配置Linux内核时，遇到不懂含义的配置选项，可以查看它的帮助，从中可得到选择的建议。所有配置选项的帮助信息都在 Documentation/Configure.help 中，它的格式为：嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程 给出本配置选项的名称， 对应配置变量， 对应配置帮助信息。在帮助信息中，首先简单描述此功能，其次说明选择了此功能后会有什么效果，不选择又有什么效果。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程 对于一个开

15、发者来说，将自己开发的内核代码加入到 Linux 内核中，需要有三个步骤：1）首先确定把自己开发代码放入到内核的位置；2）其次，把自己开发的功能增加到 Linux 内核的配置选项中，使用户能够选择此功能；3）最后，构建子目录 Makefile，根据用户的选择，将相应的代码编译到最终生成的 Linux 内核中去。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程1.源码获取2.移植过程嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程1.源码获取 源码的获取有很多途径，我们可以从ftp:/ftp.kernel.org/pub/linux/kernel/v2.6/获取，这是Linux内核的官方网站，定期发布最新的内核，以

16、修补Linux内核在使用中的各种bug，可以根据自己的需要下载适合自己的版本。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程2.移植过程 Linux内核的移植过程比较繁琐，具体步骤：1、解压内核文件 解压文件可以点击右键，选择“extract here”命令；也可以在终端中，输入如下命令：tar xfv linux-2.6.29.tar.bz2 然后进入内核目录，输入如下命令：cd linux-2.6.29嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程2、修改机器码 内核的机器码必须跟Bootloader中一致，不管是u-boot还是vivi，在smdk2440 使用的uboot的机器码是168，这里需要修改

17、机器码，否则会出现不能启动的情况。机器码保存在内核源码的“arch/arm/tools/mach-types”文件中，大概在379 行，把原来的 数字“362” 改为 “168”。也可以修改uboot中的机器码，在“includeasm-armmach-types.h”文件中，找到“#define MACH_TYPE_S3C2440 168”，将其中的数字“168”改成与linux内核一致的机器码，注意，这个机器码要没有使用的，否则会编译中提示冲突。然后保存即可。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程3、修改内核源码根目录下的Makefile文件 内核的编译是根据Makefile文件中的内容进

18、行的，所以首先需要修改根目录下的Makefile文件。更改目标代码的类型，并未编译内核指定一个编译器。修改后详细内容显示如下：#ARCH ?= arm #CROSS_COMPILE ?=arm-linux- ARCH是指架构，这里我们选择arm架构，所以修改成：“#ARCH ?=arm”；CROSS_COMPILE是指编译器，由于要在开发板上运行，需要使用交叉编译器，所以改为：“#CROSS_COMPILE ?=arm-linnux-”。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程4、修改“arch/arm/plat-s3c24xx/common-smdk.c”文件，修改Nand Flash的分区信

19、息和Nand Flash的硬件信息。 这个文件的修改有两处，具体为：smdk_default_nand_part， smdk_nand_info 嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程5、修改时钟频率 修改平台的时钟频率，以满足smdk2440工作频率。修改内核源码，否则在超级终端中会出现乱码。6、增加Yaffs2文件系统的支持 解压Yaffs2并以打补丁的方式将其加入Linux内核。最新的yaffs2源代码包可以从http:/www.aleph1.co.uk/cgi-bin/viewcvs.cgi/yaffs.tar.gz?view=tar获得。具体操作命令如下：#cd yaffs2 #./

20、patch-ker.sh c /(linux内核路径)嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程7、配置内核 先拷贝s3c2440开发板的默认配置到内核根目录下，以简化配置过程 ，使用如下命令：# cp arch/arm/configs/s3c2440_defconfig.config# make menuconfig 嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程下面是Linxu内核的几个主要配置选项：（1）General setup常规选项设置（2）System Type：系统类型（3）Boot options：引导选项（4）Enable loadable module support：对模块的支持（

21、5）Device Drivers：设备驱动（6）File systems：文件系统嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程8、编译 配置好编译选项之后就可以编译内核了，输入以下命令：make zImage 系统就开始编译内核了。一般内核编译需要一定的时间，十几分钟到几十分钟不等，具体视个人机器而定。编译结束之后，会在“/arch/arm/boot/”目录下面和者根目录下面生成一个名为“zImage”的内核镜像文件。同时在根目录中生成另外三个文件，如图所示：嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程 vmlinux、System.map和initrd-x.x.x.

22、img三种文件时Linux内核编译之后可以生成的三种镜像文件格式。这是这三个镜像文件之间略有不同，下面详细比较说明各种格式的文件特性：1、vmlinuxvmlinux是可引导的、压缩的内核。“vm”代表“Virtual Memory”。Linux 支持虚拟内存，不像老的操作系统比如DOS有640KB内存的限制。Linux能够使用硬盘空间作为虚拟内存，因此得名“vm”。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程2、System.mapSystem.map是一个特定内核的内核符号表。它是当前运行的内核的System.map的链接。它是由“nm vmlinux”产生的，并且将不相关的符号滤除掉。3、in

23、itrd-x.x.x.imginitrd是“initial ramdisk”的简写。initrd一般被用来临时的引导硬件到实际内核vmlinuz能够接管并继续引导的状态。例如ubuntu的initrd.img主要是用于加载ext3等文件系统及scsi设备的驱动。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程1.驱动源码获取2.修改驱动源码3.配置并编译嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程 在内核里面网卡驱动是相当完善的，这里需要注意一件事情，从 2.6.25 开始的内核的 “drivers/net/dm9000.c”这个文件对应的 DM9000 的驱动（版本为 1.3 版）并不适合 DM9000E

24、这颗芯片，而在笔者使用的目标板上面用的是DM9000E这颗芯片，所以我们需要更换“dm9000.c”这个驱动程序，只要找到1.2版的DM9000的驱动就可以支持 DM9000E 这颗芯片了。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程 我们可以从ftp:/ftp.kernel.org/pub/linux/kernel/v2.6/下载一个linux-2.6.24.tar.bz2的源码包，然后解压，提取 “drivers/net/dm9000.c”这个文件，这个驱动文件是1.2版本的，用它去替换掉2.6.29.3里面的对应源码即可开始进行我们的移植操作。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程 我们只需要

25、进行简单的修改就可以成功的驱动上开发板上面的 DM9000 的网卡芯片。找到内核源码中的“arch/arm/plat-s3c24xx/common-smdk.c”文件，然后主要对它进行修改：添加对dm9000网卡的支持（46行）在 151 行左右，添加部分代码（见教材）在 199 行左右，添加部分代码（见教材）在 73 行添加部分代码（见教材）在 414 行添加部分代码（见教材）嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程在 428 行添加部分代码（见教材）在 628行添加部分代码（见教材）另外，这样编译之后网卡已经能够驱动，在linux中能正常使用，但是，如果使用nfs却不能正常下载文件系统，此时

26、我们还必须修改dm9000.c这个文件。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程 修改完以上的内容之后，输入一下命令进行内核的重新编译：# make menuconfig 编译完成之后，进入配置单，然后添加上对 DM9000 网卡的配置，具体命令如下 ：嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程Device Drivers -Network device support -Ethernet (10 or 100Mbit) -*- Generic Media Independent Interface device support DM9000 support(4) DM9000 maximum de

27、bug level 配置好后，保存配置单，然后重新编译出镜像，再将镜像烧写到开发板中。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程1.取消虚拟内存的支持2.取消多余的调度器3.取消对旧版本二进制执行文件的支持4.取消不必要的设备的支持5.取消不需要的文件系统的支持嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程 虚拟内存一般并不需要，可以删除。进入“General setup”菜单项，将“Support for paging of anonymous memory(swap)”项去选即可。具体命令显示如下：General setup - Support for paging of anonymous memo

28、ry (swap)嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程 一般我们使用的调度器是默认的IO调度器，所以可以删除其他的调度器。进入“Enable the block layer”菜单项，再进入子菜单项“IO Schedulers”，将“Anticipatory I/O schdeuler”、“Deadline I/O scheduler”和“CFQ I/O scheduler”三项去选即可。具体命令显示如下：嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程-*- Enable the block layer -IO Schedulers - Anticipatory I/O scheduler Deadl

29、ine I/O scheduler CFQ I/O schedulerDefault I/O scheduler (Deadline) -嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程 对旧版本二进制执行文件的支持这项功能一般也是多余的，可以删除。进入“Userspace binary formats”菜单项，将“Kernel support for a.out and ECOFF binaries”项去选即可。具体命令显示如下：Userspace binary formats - Kernel support for a.out and ECOFF binaries嵌入式嵌入式Linux基础基础教程

30、教程 一般对不需要的设备支持驱动也删除，这里比较多，具体的命令显示请参见教材。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程 对多余的文件系统，我们也会将其删除以减小内核的大小。有关Linux文件系统的概念，我们将会再下一章进行具体介绍。具体命令为：File systems - Second extended fs support Ext3 journalling file system support Ext4dev/ext4 extended fs support development (EXPERIMENTAL)嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程Miscellaneous filesystems - Journalling Flash File System v2 (JFFS2) support完成以上的优化配置有，内核镜像会由之前的 1.9MB 缩减到 1.7MB 左右。嵌入式嵌入式Linux基础基础教程教程