实验室实验2Linux内核移植.docx

1、实验室实验2Linux内核移植项目二：Linux内核移植 1. 能力培养目标 了解嵌入式Linux内核的构成 掌握内核裁减定制的方法 掌握内核编译的方法 掌握内核烧写的方法2. 项目任务要求（1）项目任务 Linux内核的裁剪、编译和烧写。（2）项目来源及应用对于较复杂的嵌入式系统项目，当硬件平台制作好之后，就需要向其移植操作系统，如果移植的是嵌入式Linux且为GUI应用，那么移植过程一般包含：第一步，移植引导程序（Vivi、Blob、U-Boot等）；第二步，移植内核kernel；（本次实验内容）第三步，移植根文件系统；第四步，移植库文件，如QT库；第五步，运行项目程序。（3）功能需求裁剪

2、一个可用的Linux内核 选择正确的处理器类型 使其支持网卡、小键盘、USB鼠标、声卡等设备 成功编译后烧写到目标机上 内核能正确加载运行 键盘驱动可用（4）项目开发环境需求硬件宿主机PC机、USB转串口线、网线目标机ARM目标机软件宿主机windows系统：WinXP Xin7 其他： Linux 系统：RedHat 9 RHEL4 其他： VMWare虚拟机：VMWare Workstation9 其他： 串口调试工具：WinXP自带的超级终端Linux自带的minicom第三方串口工具: 目标机嵌入式Linux 3. 项目预习（1）了解项目目标、项目任务要求、项目设计和项目实施步骤。（2

3、）下载本次实验所需要的软件和代码。将kbd_test目录放到Linux虚拟机的up-techpxa270cl目录下。（3）完成内核裁剪及编译好内核映像。（4）回答以下问题 如何能够在目标机上访问宿主机上的文件？ 说明使用mount命令进行文件挂载的方法。 说明mount命令执行不成功可能的原因和解决方法。 说明本实验所使用的Linux内核版本。 说明Linux内核裁减定制的方法。4. 项目设计4.1选择Linux内核裁剪方法Linux内核的裁减配置的三种命令：1、make config：命令行模式，一行一行的配置，不推荐使用。2、make menuconfig：大多人熟悉的menuconfig

4、菜单。3、make xconfig：基于QT图形化配置，菜单结构清晰。所有内核裁减配置过程，都是通过Config.in（2.4内核）或Kconfig（2.6内核）经由不同脚本解释器产生.config配置文件。make menuconfig配置菜单make xconfig配置菜单在配置时，通常有三种选择方式： Y：将该功能编译进内核； N：不将该功能编译进内核； M：以模块方式编译，需要时可以动态插入到内核中。在make menuconfig界面中，用空格键来切换各种选择状态；在make xconfig界面中，可以用空格键，也可以使用鼠标来选择。注意：对于陌生选项，请不要修改，保留默认即可。5.

5、 项目实施课堂实验部分第一部分：将键盘功能直接编译进内核（1）检查修改内核源代码目录下的Makefile文件。命令：rootlocalhost /#cd /up-techpxa270cl/kernel/rootlocalhost kernel# lsrootlocalhost kernel# tar -jxvf linux-2.6.9-uptechpxa270cl.tar.bz2rootvm-dev # cd /up-techpxa270cl/kernel/linux-2.6.9-uptechpxa270cl#gedit Makefile打开Makefile文件，找到以下几行：如果不是下面的结

6、果，则按下面内容修改。其中：ARCH := arm表示编译支持ARM体系结构CROSS_COMPILE = 您的交叉编译工具中arm-Linux所在目录/arm-Linux-例如：CROSS_COMPILE = arm-linux- （2）裁剪新内核在内核源代码目录（/up-techpxa270cl/kernel/linux-2.6.9-up-techpxa270cl/）中，拷贝一个已有的默认配置文件更名为.config（如果询问是否覆盖，输入y），然后在默认配置基础上，使用make menuconfig对内核进行裁减。root linux-2.6.9-uptechpxa270cl # cp

7、up-techpxa270-cl-2008-05-26.config .configroot linux-2.6.9-uptechpxa270cl # make menuconfig如果出现“at least 80 columns”，说明屏幕不够大，全屏即可。思考：.config配置文件作用？按照以下步骤和提示，选中目标机所需的模块支持（使用“上下箭头”移动，使用“Enter”进入，使用“Esc”返回上级）。a、选择处理器类型（默认已经选上）System Type - ARM system type (PXA2xx-based) - (X) PXA2xx-basedb、网卡设备（默认已经选上）

8、Networking support - * Network device supportEthernet (10 or 100Mbit) -* Ethernet (10 or 100Mbit) DM9000 supportc、矩阵键盘设备（使用空格键切换选择，选中Atmel项，按下空格键，可以在*，M和空之间变换，*表示编译到内核，M表示动态模块方式加载，空表示不支持）I2C support - I2C supportI2C Hardware Bus support - Intel PXA2XX I2C adapterOther I2C Chip support - Atmel Mega8

9、MCU on UPTechPXA270-classic platform* Matrix Keyboard d、USB鼠标支持Input device support - Mouse interface USB support - （位置在下方，默认已经选上） USB Human Interface Device (full HID) support* HID input layer support* /dev/hiddev raw HID device supporte、声卡支持（默认已经选上）Sound - Sound card supportOpen Sound System - PXA

10、 Audio PXA AC97 audio support UCB1X00 core support UCB1X00 touchscreen plugin 退出并保存配置信息。思考：上面配置选项应该在哪个目录下的哪个文件里（KConfig）？通过make menuconfig裁剪完后，.config文件会有哪些变化？若内核中没有你想要的功能模块选项将怎么办（拷贝驱动程序，修改KConfig等）？（3）编译新内核在内核目录下（up-techpxa270cl/kernel/linux-2.6.9-up-techpxa270cl/），执行make命令，进行内核的编译。root linux-2.6.9

11、-uptechpxa270cl #make编译成功后，会在/up-techpxa270cl/kernel/linux-2.6.9-up-techpxa270cl/arch/arm/boot目录下生成新内核文件zImage。root linux-2.6.9-uptechpxa270cl # cd /up-techpxa270cl/kernel/linux-2.6.9-up-techpxa270cl/arch/arm/bootrootboot# ls（4）烧写新内核0）将已经生成的zImage拷贝到/tftpboot目录下（如果询问是否覆盖，输入y）。rootboot #cp rf zImage

12、/tftpboot1）配置tftp服务首先请确保Linux虚拟机的tftp服务已经正确配置，并运行。在虚拟机上用vi打开“/etc/xinetd.d/tftp”，做相应的修改。(大部分网络服务都是由它启动的)rootvm-dev #vi /etc/xinetd.d/tftp找到disable = no这一项,看看是不是此状态（默认是），若不是，则改成此状态，保存退出。重启tftp服务，命令如下：rootvm-dev #service xinetd restart查看tftp服务是否启动：rootvm-dev #service xinetd status实验室实验部分2）烧写新内核首先检查虚拟机

13、IP是不是192.168.0.10，若不是，则用ifconfig eth0 192.168.0.10改过来。 启动目标机，进入blob模式下（按回车之外的任意键）。然后将内核zImage烧写到Ram。blob tdownload kernel出现下面状态表示正确：file: zImage, part kerneldownloading zImage to 0xa0200000done如果出现ARP timeout错误，可能是网络原因，可以尝试将windows网卡禁用并启用，改IP，检查网线等。接着，将内核zImage烧写到Flash。blob flash kernel出现下面状态表示正确：Sa

14、ving kernel to flashfwrite 0xa0200000 0x100000 1597152Erasing 13 blocks at 0x00100000:.doneFlashing 0x00185ee0 bytes at 0x00100000:.done说明：启动目标机后，应该首先配置tftp服务器的IP，配置命令如下：blob ifconfig server 192.168.0.10。因为虚拟机IP前面已经配置为192.168.0.10了，所以此步就不用做了。 其中，tftp server的IP是Linux虚拟机的IP。重启ARM目标机后可能需要重新配置tftp serve

15、r的IP。如果在blob下修改IP失败或者超时等，可以将Linux虚拟机的IP修改为192.168.0.10（默认的server IP是192.168.0.10）。（5）测试新内核重启ARM目标机，按回车键，看是否能正常进入Linux系统。然后，查看键盘驱动是否好用。rootIntel /# ls /dev/Mega8Kbd 命令查看键盘设备节点会显示：如果看不到设备结点，创建设备结点的命令是mknod 设备名 设备类型 主设备号 从设备号如：mknod /dev/Mega8kbd c 253 0通过cat /proc/devices查看设备信息，以及运行键盘测试程序getkey。看看是否键盘

16、驱动已经直接加入了内核，并且已经自动创建好设备节点，键盘测试程序能够正确获得按键信息。再次查看当前系统设备情况，结果表明有Mega8Kbd键盘设备。rootIntel kbd_test#cat /proc/devicesCharacter devices: 1 mem 2 pty 3 ttyp 4 /dev/vc/0 4 tty 4 ttyS 5 /dev/tty 5 /dev/console 5 /dev/ptmx 7 vcs 10 misc 13 input 14 sound 21 sg 29 fb 81 video4linux 89 i2c 90 mtd108 ppp128 ptm136

17、 pts161 ircomm180 usb252 Mega8ICcard253 Mega8Kbd254 pcmcia（6）将kbd_test目录放到Linux虚拟机的up-techpxa270cl目录下，命令如下：rootvm-dev #cp -rf /mnt/hgfs/share/kbd_test /up-techpxa270cl/kbd_test目录中的内容如下：我们只用到了getkey。其中： getkey为交叉编译生成的可执行程序，用于测试键盘设备； mega8.ko为键盘等控制芯片的驱动程序，i2c-pxa.ko为i2c接口驱动； install_driver.sh为动态加载mega

18、.ko和i2c-pxa.ko的脚本； zImage为裁剪、编译后的内核。在Putty上（目标机）上，使用mount命令挂载，运行键盘测试程序getkey。查看getkey是否可以运行？Cant open keyboard!表示不能打开键盘设备。为防止大文件传输失败，在mount中加入参数o intr,nolock,rsize=4096,wsize=4096rootIntel /# mount t nfs o intr,nolock,rsize=4096,wsize=4096 192.168.0.10:/up-techpxa270cl /mnt/nfsrootIntel /#cd /mnt/nf

19、s/kbd_test运行键盘测试程序：按ARM目标机上的小键盘，可以正确读取到按键值。rootIntel kbd_test#./getkey扩展发辉部分第二部分：将键盘功能以模块化方式编译（1）在虚拟机上，重新裁剪内核，命令：rootvm-dev # cd /up-techpxa270cl/kernel/linux-2.6.9-uptechpxa270clrootvm-dev # make menuconfig按照以下步骤和提示，选中目标机所需的模块支持（使用“上下箭头”移动，使用“Enter”进入，使用“Esc”返回上级）。矩阵键盘设备（使用空格键切换选择，选中Atmel项，按下空格键，可以

20、在*，M和空之间变换，*表示编译到内核，M表示动态模块方式加载，空表示不支持）I2C support - I2C supportI2C Hardware Bus support - Intel PXA2XX I2C adapterOther I2C Chip support - Atmel Mega8 MCU on UPTechPXA270-classic platform* Matrix Keyboard 退出并保存配置信息。（2）编译新内核在内核目录下（up-techpxa270cl/kernel/linux-2.6.9-up-techpxa270cl/），执行make命令，进行内核的编译

21、。rootvm-dev #make将已经生成的zImage拷贝到/tftpboot目录下（如果询问是否覆盖，输入y）。rootvm-dev #cp rf zImage /tftpboot（3）重新烧写新内核，见第一部分的2）（4）启动ARM目标机，查看内核对键盘的支持情况（通过超级终端）查看键盘设备节点/dev/Mega8Kbd是否已经存在？No such file or directory表示不存在。rootIntel /#ls /dev/Mega8Kbdls: /dev/Mega8Kbd: No such file or directory查看键盘驱动是否以模块形式动态加载？以下结果表示没

22、有动态加载。rootIntel /#lsmodModule Size Used by Not taintedrootIntel /#查看当前系统设备中是否有Mega8Kbd设备？rootIntel /#cat /proc/devicesCharacter devices: 1 mem 2 pty 3 ttyp 4 /dev/vc/0 4 tty 4 ttyS 5 /dev/tty 5 /dev/console 5 /dev/ptmx 7 vcs 10 misc 13 input 14 sound 21 sg 29 fb 81 video4linux 89 i2c 90 mtd108 ppp12

23、8 ptm136 pts161 ircomm180 usb254 pcmcia（5）动态加载键盘驱动，并测试1)在虚拟机上，找到我们要加载的驱动模块，命令：rootvm-dev # cd drivers/i2crootvm-dev # cd busses/rootvm-dev # cp -rf i2c-pxa.ko /up-techpxa270cl/rootvm-dev # cd .rootvm-dev # cd chips/rootvm-dev # cp -rf mega8.ko /up-techpxa270cl/2)在目标机上，重新mountrootIntel /# mount t nfs

24、 o intr,nolock,rsize=4096,wsize=4096 192.168.0.10:/up-techpxa270cl /mnt/nfsrootIntel /#cd /mnt/nfs/rootIntel nfs/#lsrootIntel nfs/# insmod i2c-pxa.ko rootIntel nfs/# insmod mega8.ko再次查看键盘设备节点是否已经存在？看到/dev/Mega8Kbd表明已经存在。如果看不到设备结点，创建设备结点的命令是mkmod 设备名 设备类型 主设备号 从设备号如：mkmod /dev/Mega8kbd c 253 0再次查看键盘驱

25、动是否以模块形式动态加载？结果表明动态加载了驱动。再次查看当前系统设备情况，结果表明有Mega8Kbd键盘设备。rootIntel nfs#cat /proc/devicesCharacter devices: 1 mem 2 pty 3 ttyp 4 /dev/vc/0 4 tty 4 ttyS 5 /dev/tty 5 /dev/console 5 /dev/ptmx 7 vcs 10 misc 13 input 14 sound 21 sg 29 fb 81 video4linux 89 i2c 90 mtd108 ppp128 ptm136 pts161 ircomm180 usb25

26、2 Mega8ICcard253 Mega8Kbd254 pcmcia再次运行键盘测试程序：按ARM目标机上的小键盘，可以正确读取到按键值。rootIntelnfs#cd /mnt/nfs/kbd_testrootIntel kbd_test#./getkeywhich key you press is 1which key you press is 2which key you press is 36. 项目问题1、 说明本次实验中的硬件系统。2、 嵌入式Linux内核的代码构成？主要的设备驱动程序放在什么目录下？3、 说明动态加载模块的命令，卸载模块的命令，创建设备节点的命令。4、 说明内

27、核裁剪定制的方法。5、 在配置内核时，通常有三种选择方式： Y：将该功能编译进内核； N：不将该功能编译进内核； M：以模块方式编译，需要时可以动态插入到内核中。试问，选择M和不进行内核配置、编译直接使用insmod动态加载模块（第5大项步骤3）有何不同？6、 如何对内核kernel进行裁减定制，例如增加一个模块？7、 配置文件主要有哪些？8、 .config文件作用？内核中有几个.config文件？9、 Kconfig文件作用？内核中有几个Kconfig文件？10、 Makefile文件作用？内核中有几个Makefile文件？11、 如何编译内核kernel？12、 内核kernel如何烧写到目标机中？7. 项目考核考核项目权重主要考核点实验预习（个人）20%实验要求的预习项实验过程及结果（个人）40%动手执行能力解决问题的能力项目完成程度实验总结（个人）40%实验报告检查提问