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1、Tiny6410开发板Linux系统自学笔记Tiny6410开发板Linux系统自学笔记 一、嵌入式Linux系统 自学计划：0、学习嵌入式Linux系统启动、加载的工作原理。1、搭建针对目标CPU的Linux编译环境。2、移植、编译针对目标CPU单板的Bootloader。3、移植、编译针对目标CPU单板的Linux内核。4、制作用于Linux内核启动的根文件系统。4、定制、开发针对目标CPU单板的硬件驱动程序。5、开发基于嵌入式Linux平台的应用程序。二、参考文档：ARM学习报告13嵌入式Linux入门笔记嵌入式Linux性能详解Tiny6410 Linux开发指南6410 BootLo

2、ader启动过程分析：S3C6410支持从SD卡或Nand FLASH直接启动，但是实际上板子上电后，会首先执行芯片内部iRom中的代码，iROM中的代码会根据GPN15:13的管脚来判断从哪个存储设备中读取4KB的启动代码，并放入SteppingStone中运行，这段代码被称为Bootloader1（BL1）。【因为SteppingStone 是SRAM，所以不需要初始化就可以使用】所以，整个启动过程可以分成BL0, BL1, BL2 三个阶段, 其中BL0是固化在s3c6410内部的iROM中的，1、BL0处理流程如下图所示2、BL1的处理流程对于SD卡, BL1代码位于(totalSec

3、tor - 18) 的扇区对于SDHC卡，BL1代码位于(totalSector-1042)的扇区对于NANDFLASH，BL1代码位于最前面的4K空间因为最终的系统需要运行在DDR内存中，所以，BL1首先需要执行DDR的初试化，然后再将GPN15:13管脚指定的存储设备中bootloader代码（BL1+BL2）拷贝到DDR中，然后重定位到编译器编译时指定的位置，然后跳转。3、此时，DDR中的BL2就是完成一些复杂的初始化，以及很多辅助调试功能，比如网络命令，usb命令，nand命令等等，最后执行你的bootcmd，将内核加载到指定位置，将bootargs放到指定位置，传递给内核mach_t

4、ype，bootargs的存放地址，然后跳转到内核执行，到这里bootloader就完成使命然后消失了。所以说我们可以认为BLx是bootloader的几个阶段，其实如果只是基本功能的话，完全可以将代码压缩到8K以内，那么就不需要重定位，编译的时候直接从0地址开始就行了。 五、BL2将Linux内核加载到RAM的原理分析BL1的主要工作包括：1、硬件设备初始化2、加载U-Boot第二阶段代码到RAM空间3、设置好栈4、跳转到第二阶段代码入口 BL2的主要工作包括：1、初始化本阶段使用的硬件设备2、检测系统内存映射3、将内核从Flash读取到RAM中4、为内核设置启动参数5、调用内核 1、BL1

5、结束之后，BL2执行之前，系统内存的使用情况 2、嵌入式LInux设备NAND FLASH上典型的空间分配情况： 如上图所示，Boot Loader文件、内核启动参数、内核文件和根文件系统的镜像文件， 这四个文件从FLASH的低地址开始依次保存。6410大致启动过程是：芯片上电找到NAND FLASH起始地址上保存的Boot Loader并运行，Boot Loader读取内核启动参数，再将内核文件和根文件系统的镜像文件加载到RAM中运行。所以，我们后面的学习目标就是如何为特定的CPU和目标单板生成 上述四个系统文件，以及它们的系统工作原理。三、6410系统内存分配：ARM CPU采用统一存储空

6、间映射，将各种存储设备：寄存器，ROM，RAM，Flash都映射到这一地址空间。S3C6410的物理内存分成Memory和Pheriperal两部分，地址范围分别为0x00x6fffffff 和 0x7000_00000x7fffffff。Memory，又叫主内存，分为4大区域，分别是启动镜像区、内部内存区、静态内存区、动态内存区0x0000_00000x07FF_FFFF 128MB 启动镜像区0x0800_00000x0BFF_FFFF 64MB 内部内存区ROM0x0C00_00000x0FFF_FFFF 64MB 内部内存区RAM 【Stepping Stone(8KB)】启动镜像区物

7、理地址为0x000000000x07ffffff，共128MB。这个区域的作用正如它的名字所述，是用来启动系统的。但是这个范围内并没有实际的存储介质与之对应，只能在通过OM4:0选择具体的启动介质后再把相应介质的物理地址映射到这个启动区，比如说选择了IROM 启动方式后，就把IROM所占的地址空间映射为0x00000000开始的空间。内部内存区物理地址为0x080000000x0fffffff，共128MB。这个区域对应着内部的内存地址，内部的ROM和SRAM都是分布在这个区间。其中，0x080000000x0bffffff对应着内部ROM，当然实际上内部的ROM也并没有64MB这么多，只有3

8、2KB是有实际存储介质的，这32KB是一个只读区，放的是IROM方式下的启动代码，选择IROM启动的时候首先运行的代码就是这一部分，称为BL0，这部分代码由厂家固化。0x0c0000000x0fffffff对应内部SRAM，实际可用的SRAM按照三星的手册是4KB，其实这就是用于nand flash启动的Steppingstone。/ 静态存储区 0x1000_00000x3FFF_FFFF 3*128MB0x1000_00000x17FF_FFFF 128MB0x1800_00000x1FFF_FFFF 128MB DM9000AEP0x2000_00000x27FF_FFFF 128MB0

9、x2800_00000x2FFF_FFFF 128MB0x3000_00000x37FF_FFFF 128MB0x3800_00000x3FFF_FFFF 128MB静态内存区物理地址为0x100000000x3fffffff，共3*128MB。这个区域用于访问挂在外部总线上的设备，比如说SRAM、NOR flash、oneNand等。当映射到这些器件的时候这些bank的地址也不能再使用了，访问这些非线性存储器还是得通过Pheriperal空间的AHB总线进行，和S3C2410中的访问方式是一样的。/ 动态存储区 0x4000_00000x6FFF_FFFF 3*256MB0x4000_000

10、00x47FF_FFFF 128MB0x4800_00000x4FFF_FFFF 128MB0x5000_00000x5FFF_FFFF 256MB DDR RAM0x6000_00000x6FFF_FFFF 256MB DDR RAM动态内存区物理地址为0x400000000x6fffffff，共3*256MB。其中第一个256MB为保留区，实际使用的动态内存区为 0x500000000x6fffffff，又分为2个区间，分别占256MB，可以通过DMC的Xm1CS1:0来进行着2个区间的选择。这个内存区主要是扩展DRAM，最大可以扩展512MB的DRAM。/ 外设地址空间0x7000_00

11、000x7xxx_xxxx 六、搭建针对目标CPU的Linux编译环境1、建立Linux 开发环境，首先安装Linux系统，为了新手学习简单，建议用vmware虚拟机安装Linux系统，实际商业开发过程，这种方式可能不够严谨。2、安装Linux交叉编译工具链：我们使用的是arm-linux-gcc-4.5.1，它默认采用armv6指令集，支持硬浮点运算，下面是安装它的详细步骤。Step1：将arm-linux-gcc-4.5.1-v6-vfp-20101103.tgz 复制到Linux系统的某个目录下如tmp/，然后进入到该目录，执行解压命令：#cd /tmp#tar xvzf arm-lin

12、ux-gcc-4.5.1-v6-vfp-20101103.tgz C /注意：C 后面有个空格，并且C 是大写的，它是英文单词“Change”的第一个字母，在此是改变目录的意思。/表示解压到根目录，这里执行该命令，将把 arm-linux-gcc 安装到/opt/FriendlyARM/toolschain/4.5.1 目录。【Linux系统压缩文件的格式说明】*.Z compress 程序的压缩档案； *.gz gzip 程序压缩的档案； *.bz2 bzip2 程序压缩的档案； *.tar tar 程序打包的数据，并没有压缩过； *.tar.gz tar 程序打包的档案，其中并且经过 gz

13、ip 癿压缩 *.tar.bz2 tar 程序打包的档案，其中并且经过 bzip2 癿压缩【tar命令的参数说明】：-c ：建立打包档案，可搭配 -v ：察看过程中被打包的文件名 -t ：察看打包档案癿内容吨有哪些的文件名 -x ：解打包或解压缩，可以搭配 -C (大写) 在特定目录解开 特别留意的是， -c, -t, -x 不可同时出现。 -j ：透过 bzip2 的支持进行压缩/解压缩：此时档名最好为 *.tar.bz2 -z ：透过 gzip 癿支持迚行压缩/解压缩：此时档名最好为 *.tar.gz -v ：在压缩/解压缩的过程中，将正在处理的文件名显示出来 -f filename：-f

14、 后面要立刻接要被处理的文件名 -C 目录 ：这个选顷用在解压缩，若要在特定目录解压缩，可以使用这个选顷。Step2：把编译器路径加入系统环境变量，运行命令。#gedit /root/.bashrc编辑/root/.bashrc 文件，注意“bashrc”前面有一个“.”，修改最后一行为export PATH=$PATH: /opt/FriendlyARM/toolschain/4.5.1/bin注意路径一定要写对，否则将不会有效。重新登录系统(不必重启机器，开始->logout 即可)，使以上设置生效，在命令行输入arm-linux-gcc v，会出现如下信息，这说明交叉编译环境已经成

15、功安装。 【反编译工具：arm-linux-objdump】【ELF文件查看工具：arm-linux-readelf 】七、Bootloader文件的原理、移植和编译1、uboot代码移植首先执行如下命令，分别创建工作目录/opt/FriendlyARM/mini6410/linux和临时目录，并把光盘中linux 目录中的所有文件都复制到/tmp/linux 目录中，#mkdir p /opt/FriendlyARM/mini6410/linux#mkdir /tmp/linux然后在工作目录/opt/FriendlyARM/mini6410/linux 中执行解压安装U-boot 源代码#

16、tar xvzf /tmp/linux/ u-boot-mini6410-20101106.tar.gz将u-boot代码加压到opt/FriendlyARM/mini6410/linux/u-boot-mini6410目录下。uboot代码目录结构：板级移植需要修改的板级配置文件：2、uboot代码编译在 opt/FriendlyARM/mini6410/linux/u-boot-mini6410目录下找到makefile文件，打开文件可以看到几个相关的编译选项，如下：mini6410_nand_config-ram128 / 为系统内存128M，从NANDFLASH启动的设备生成编译配置文

17、件mini6410_sd_config-ram128 / 为系统内存128M，从SD卡启动的设备生成编译配置文件mini6410_nand_config-ram256 / 为系统内存256M，从NANDFLASH启动的设备生成编译配置文件mini6410_sd_config-ram256 / 为系统内存256M，从SD卡启动的设备生成编译配置文件进入uboot源代码根目录:cd /opt/FriendlyARM/mini6410/linux/u-boot-mini6410生成配置文件:make mini6410_nand_config-ram256 开始编译:make 最终生成u-boot.b

18、in文件，用于下载到FLASH上。为了便于区分，可以将u-boot.bin文件改名为u-boot_nand-ram256.bin。 另外，我们也可以选择编译用于SD卡启动的uboot文件。要把新编译生成的u-boot.bin下载到开发板的FLASH上，需要先用SD卡上的uboot启动6410开发板，SD卡启动在串口下显示如下用户菜单： f:输入f，格式化FLASH，如上图所示，v:输入v，将uboot.bin文件下载到FLSAH上，如下图所示：注意，下载uboot时需要使用dnw.exe工具，且只有先输入v以后，dnw.exe工具上的状态才会显示USB:ok 将uboot下载到FLASH以后，

19、切换启动开关后，单板重新上电，启动FLASH上的uboot，如下图所示： 上面菜单中的选项，首先要了解k，下载linux内核镜像文件，下载内核文件之前，我们需要先编译得到linux内核文件。八、Linux内核文件的原理、移植和编译1、Liinux内核代码移植进入工作目录/opt/FriendlyARM/mini6410/linux 执行，如下命令，生成生成linux-2.6.38 目录，如下图所示#tar xvzf /tmp/linux/ linux-2.6.38-20110325.tar.gz 2、Linux内核代码编译，首先进入linux-2.6.38 目录， 【1】清除原有的配置文件和中

20、间文件#make distclean【2】配置内核，生成新的配置文件 .config #make menuconfig ARCH=armTiny6410开发板已经为我们准备好了相关的配置文件，所以这一步可以省略。Tiny6410原配的是4.3寸的触摸屏，所以使用config_mini6410_n43作为内核编译的配置文件。【3】编译内核#make uImage ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-输入#make zImage，开始编译内核，在arch/arm/boot 目录下生成linux 内核映象文件zImage。将编译得到的内核镜像文件zImage通过uboo

21、t下载到FLASH上运行，内核在启动期间进行的最后操作之一就是安装根文件系统，并读取根文件系统中的配置文件，所以接下来我们要学习根文件系统。 九、制作用于Linux内核启动的根文件系统1、根文件系统的作用和工作原理 首先，根文件系统是Linux（或者说是UNIX类）操作系统运行时所需要的特有文件系统。根文件系统不仅具有普通文件系统的存储数据文件的功能，还被操作系统用来存储运行时所需要的一些特殊文件。这些特殊文件包括:busybox （提供 shell 命令集）、配置文件（通常位于/etc目录下用来初始化和布局你的文件系统）、设备文件（位于/dev目录下）、必要的库文件。设备文件实际上保存着对应

22、设备的一些相关参数，操作系统通过使用它们来与应用程序进行接口，并与设备进行交互。因此根文件系统是Linux运行时所必须的。 另外，为了让内核文件的大小合适，不可能把所有的功能都编译到内核文件中，所以有些内核需要的功能是以内核模块的形式存在的（例如一些驱动程序）。为了使内核文件在运行的时候可以找到并加载这些内核模块， 就需要将内核模块保存在根文件系统中。其实根文件系统就是一个普通的文件，它的制作过程是：（1）按照Linux内核要求，制作根文件系统的所需要的根目录和子目录，（2）将内核运行需要的文件编译并保存到正确的目录，（3）使用专门的工具将整个目录转换成合适的镜像文件，这个文件可以直接烧写到存

23、储设备上去。2、手动创建根文件系统目录和文件：这个工作和系统的存储介质无关#mkdir rootfs#cd rootfs#mkdir bin dev etc lib proc sbin sys usr mnt tmp var#mkdir usr/bin usr/lib usr/sbin lib/modules（2）创建设备文件（如果不创建这两个设备文件，在文件系统启动时会出现错误信息，不能初始化控制台。）#cd dev/#mknod -m 666 console c 5 1#mknod -m 666 null c 1 3#cd. （3）安装/etc目录/etc目录下是一些配置文件etc/ini

24、ttab etc/profile etc/fstab etc/init.d/rcs和具体硬件无关，各种机器上的这些配置文件大同小异可以复用。因为这些配置文件和系统启动相关，所以在学习配置文件之前，先简单了解一下系统的启动过程：在linux内核启动到start_kernel()函数的最后，通过调用init()函数，创建第一个核心线程，核心线程主要进行一些外设初始化工作，包括调用do_basic_setup()完成外设及其驱动程序的加载和初始化，完成文件系统初始化和root文件系统的安装。当do_basic_setup()函数返回init()，init()又打开了/dev/console设备，重定

25、向三个标准的输入输出文件stdin、stdout和stderr到控制台，最后，搜索文件系统中的init程序（sbin目录下的init文件，其实也是busybox文件）或者由init=命令行参数指定的程序，并使用 execve()系统调用加载执行init程序。此时Linux完成内核启动，开始运行init程序，init程序需要读取配置文件/etc/inittab。所以inittab是系统执行的第一个配置文件。当 Busybox 的初始化程序执行时，首先试图在/etc 下查找启动文件inittab，如果找到则按照inittab 文件定义的顺序执行；如果找不到inittab，则默认执行/etc/ini

26、t.d/rcS 脚本，之后启动相应的 shell。在 Busybox 的inittab 文件中，通常定义系统初始化时执行的也是/etc/init.d/rcS 脚本。也就是说，无论inittab 文件的存在与否，Busybox 初始化时，都会先执行rcS 脚本。所以，接下来我们需要学习的是：1、inittab文件结构2、rcS脚本语法 inittab文件中每个登记项的结构都是一样的，分别以冒号“：”分隔的4个字段。具体如下： identifier : run_level : action : process 其中，各字段以及与其相关的说明如下： identifier：登记项标识符，最多为4个字符

27、。用于惟一地标识/etc/inittab文件中的每一个登记项 run_level：系统运行级，即执行登记项的init级别。用于指定相应的登记项适用于哪一个运行级，即在哪一个运行级中被处理。如果该字段为空，那么相应的登记项将适用于所有的运行级。在该字段中，可以同时指定一个或多个运行级，其中各运行级分别以数字0.1.2.3.4.5.6或字母a、b、c表示，且无需对其进行分隔。action：动作关键字。用于指定init进程对相应进程（在“process”字段定义）所实施的动作。具体动作包括： 1、boot： 2、bootwait： 3、initdefault： 4、off： 5、once： 6、on

28、demand： 7、powerfail 8、powerwait 9、respawn 10、sysinit 11、wait：process：所要执行的shell命令。任何合法的shell语法均适用于该字段。嵌入式Linux系统的inittab文件没有运行级别的概念，所以大致的内容如下：:sysinit:/etc/init.d/rcS # 指定系统启动后首先执行的文件:respawn:-/bin/login -f root # 自动作为root账户登录:askfirst:-/bin/sh # 类似respawn，它将会促使init在控制台上显示“Please press Enter to acti

29、ve this console”的信息，并在重新启动之前等待用户按下enter键:ctrlaltdel:/sbin/reboot # 设置ctrl+alt+del键对应的动作（重启文件系统）:shutdown:/bin/umount -a -r # 设置关机时对应的动作（卸载所有文件系统）:restart:/sbin/init # 设置系统重启时对应的动作（运行的init程序）创建etc/init.d/rcS文件:rcS文件是一个脚本文件，借助这个脚本可以设置各种程序开机后自动运行，也可进行其他系统设置，类似于Windows系统中的自动批处理文件。#!/bin/sh # 符号#!用来告诉系统它

30、后面的参数是用来执行该文件的程序PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin # 首先设置了PATH环境变量，只是为了后续命令使用方便runlevel=S prevlevel=N umask 022 export PATH runlevel prevlevel /bin/hostname zinix /bin/mount -n -t usbfs none /proc/bus/usbecho /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug/sbin/mdev -s/bin/hotplug# mounting file system spe

31、cified in /etc/fstabmkdir -p /dev/ptsmkdir -p /dev/shm注意最后还要改变它的属性使它能够执行 创建etc/fstab文件：fstab文件描述系统中各种文件系统的信息，应用程序读取这个文件，然后根据其内容进行自动挂载的工作device mount-point type options dump fsck order文件中各字段的意义如下：1)device：要挂接的设备，如/dev/mtdblockl;2)mount-point：挂接点;3)type：文件系统类型;4)options：挂接参数，以逗号隔开;5)dump和fsck order：用来

32、决定控制dump、fsck程序的行为。创建用户和组文件：在etc目录下增加passwd和group两个文件。首先增加passwd文件，passwd一共由7个字段组成，6个冒号将其隔开。其含义分别为：1)用户名;2)是否有加密口令，x表示有，不填表示无，采用MD5、DES加密;3)用户ID;4)组ID;5)注释字段;6)登录目录;7)所使用的shell程序。passwd的内容为root：x：0：0：root：/root：/bin/sh只有增加了passwd文件，启动以后命令行才会显示rootzinix /# ，否则只会显示zinix /# group共由4个字段组成，3个冒号将其隔开。含义分别为：1)组名;2)是否有加密口令，同passwd;3)组