2020-02-06-Linux设备驱动开发0-环境搭建
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Linux设备驱动开发0-环境搭建
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学习Linux驱动开发，当然得有一个自己的练兵台了！
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2020-02-06
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Tupelo Shen
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img/post-bg-re-vs-ng2.jpg
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true
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1 环境介绍
主机环境：
Win10 64 + VirtualBox 6.0 + ubuntu16.04（32位）-4.10.0-28-generic
u-boot 版本：
u-boot-2015-04
Linux kernel版本：
linux-4.4.203
busybox版本：
busybox-1.31.1.tar.bz2
交叉编译工具链：
arm-linux-gnueabi-
qemu版本：
QEMU emulator version 4.1.93 (v4.2.0-rc3-dirty)
2 下载Linux内核
linux kernel下载地址 :
https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/
方法1: 直接下载某一个版本的内核
wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v4.x/linux-4.4.203.tar.xz
方法2： 获取最新的内核版本
git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git
3 安装交叉编译工具
ubuntu安装方法：
sudo apt-get install gcc-arm-linux-gnueabi
4 编译Linux内核
解压下载的内核tarball：
tar -xvf linux-4.4.203.tar.xz
清理编译环境的命令：
make mrproper
生成vexpress开发板的.config文件：
make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- ARCH=arm vexpress_defconfig
个性化配置
make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- ARCH=arm menuconfig
编译内核：
make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- ARCH=arm
5 编译安装QEMU
具体的QEMU安装方法可以参考另一篇文章-Ubuntu-16.04编译Qemu
ERROR: glib-2.48 gthread-2.0 is required to compile QEMU
-
执行
sudo apt-get install libglib2.0-dev -
如果报下面的错
The following packages have unmet dependencies: libglib2.0-dev : Depends: libglib2.0-0 (= 2.48.0-1ubuntu4) but 2.48.2-0ubuntu4.1 is to be installed Depends: libglib2.0-bin (= 2.48.0-1ubuntu4) but 2.48.2-0ubuntu4.1 is to be installed Depends: zlib1g-dev but it is not going to be installed E: Unable to correct problems, you have held broken packages. -
逐个执行下面的代码
sudo apt-get install libglib2.0-0=2.48.0-1ubuntu4 sudo apt-get install libglib2.0-bin=2.48.0-1ubuntu4 sudo apt-get install zlib1g= 1:1.2.8.dfsg-2ubuntu4 -
然后再执行1
6 测试QEMU和内核
运行下面的命令：
qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 512M -kernel /home/qemu4/qemu/linux/linux-4.4.203/arch/arm/boot/zImage -dtb /home/qemu4/qemu/linux/linux-4.4.203/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb -nographic -append "console=ttyAMA0"
# 请将/home/qemu4/qemu/linux/linux-4.4.203/修改为自己的目录
运行结果：
#0: ARM AC'97 Interface PL041 rev0 at 0x10004000, irq 33
input: ImExPS/2 Generic Explorer Mouse as /devices/platform/smb/smb:motherboard/smb:motherboard:iofpga@7,00000000/10007000.kmi/serio1/input/input2
VFS: Cannot open root device "(null)" or unknown-block(0,0): error -6
Please append a correct "root=" boot option; here are the available partitions:
1f00 131072 mtdblock0 (driver?)
1f01 32768 mtdblock1 (driver?)
Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(0,0)
CPU: 0 PID: 1 Comm: swapper/0 Not tainted 4.4.203 #1
Hardware name: ARM-Versatile Express
[<80015d70>] (unwind_backtrace) from [<800127a8>] (show_stack+0x10/0x14)
[<800127a8>] (show_stack) from [<80248be4>] (dump_stack+0x90/0xa4)
[<80248be4>] (dump_stack) from [<800a834c>] (panic+0x9c/0x1f4)
[<800a834c>] (panic) from [<806362c8>] (mount_block_root+0x1c8/0x268)
[<806362c8>] (mount_block_root) from [<8063648c>] (mount_root+0x124/0x12c)
[<8063648c>] (mount_root) from [<806365e4>] (prepare_namespace+0x150/0x198)
[<806365e4>] (prepare_namespace) from [<80635ed0>] (kernel_init_freeable+0x250/0x260)
[<80635ed0>] (kernel_init_freeable) from [<804afafc>] (kernel_init+0x8/0xe8)
[<804afafc>] (kernel_init) from [<8000f2d0>] (ret_from_fork+0x14/0x24)
---[ end Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(0,0)
在这儿之所以报Kernel panic，是因为我们现在还没有安装根文件系统，无法启动init进程所致。那么接下来我们就来研究根文件系统。
7 制作根文件系统
本文要制作的根文件系统rootfs=busybox（包含基本的linux命令）+运行库+几个字符设备。
7.1 根文件系统存放位置
其实依赖于每个开发板支持的存储设备，可以放到Nor Flash上，也可以放到SD卡，甚至外部磁盘上。最关键的一点是你要清楚知道开发板有什么存储设备。
本文直接使用SD卡做为存储空间，文件格式为ext3格式
7.2 下载、编译和安装busybox
下载：
wget https://busybox.net/downloads/busybox-1.31.1.tar.bz2
编译安装：
make defconfig
make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-
make install CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-
安装完成后，会在busybox目录下生成_install目录，该目录下的程序就是单板运行所需要的命令。
7.3 rootfs目录结构
-
创建rootfs目录，根文件系统内的文件全部放到其中。
mkdir -p rootfs/{bin,dev,etc/init.d,lib,proc,sbin,sys,usr,mnt,tmp,var} -
拷贝busybox到根目录下
sudo cp busybox-1.20.2/_install/* -r rootfs/ -
从工具链中拷贝运行库到lib目录下
sudo cp -P /usr/arm-linux-gnueabi/lib/* rootfs/lib/ -
创建4个tty端终设备
sudo mknod rootfs/dev/tty1 c 4 1 sudo mknod rootfs/dev/tty2 c 4 2 sudo mknod rootfs/dev/tty3 c 4 3 sudo mknod rootfs/dev/tty4 c 4 4 sudo mknod rootfs/dev/console c 5 1 sudo mknod rootfs/dev/null c 1 3 -
安装内核模块
make modules_install ARCH=arm INSTALL_MOD_PATH=../../rootfs //把.ko文件copy到lib/modules中
7.4 制作rootfs文件系统镜像
-
生成32M大小的镜像
dd if=/dev/zero of=a9rootfs.ext3 bs=1M count=32 -
格式化成ext3文件系统
mkfs.ext3 a9rootfs.ext3 -
将文件拷贝到镜像中
sudo mkdir tmpfs sudo mount -t ext3 a9rootfs.ext3 tmpfs/ -o loop sudo cp -r rootfs/* tmpfs/ sudo umount tmpfs
8 系统启动运行
现在是时候运行QEMU，模拟vexpress-A9开发板了，启动命令如下：
qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 512M -kernel /home/qemu4/qemu/linux/linux-4.4.203/arch/arm/boot/zImage -dtb /home/qemu4/qemu/linux/linux-4.4.203/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb -nographic -append "root=/dev/mmcblk0 console=ttyAMA0" -sd a9rootfs.ext3
激动人心的时刻来了：
aaci-pl041 10004000.aaci: ARM AC'97 Interface PL041 rev0 at 0x10004000, irq 33
aaci-pl041 10004000.aaci: FIFO 512 entries
oprofile: using arm/armv7-ca9
NET: Registered protocol family 17
9pnet: Installing 9P2000 support
Registering SWP/SWPB emulation handler
rtc-pl031 10017000.rtc: setting system clock to 2019-11-29 05:53:09 UTC (1575006789)
ALSA device list:
#0: ARM AC'97 Interface PL041 rev0 at 0x10004000, irq 33
input: ImExPS/2 Generic Explorer Mouse as /devices/platform/smb/smb:motherboard/smb:motherboard:iofpga@7,00000000/10007000.kmi/serio1/input/input2
EXT4-fs (mmcblk0): mounting ext3 file system using the ext4 subsystem
EXT4-fs (mmcblk0): mounted filesystem with ordered data mode. Opts: (null)
VFS: Mounted root (ext3 filesystem) readonly on device 179:0.
Freeing unused kernel memory: 276K
random: nonblocking pool is initialized
can't run '/etc/init.d/rcS': No such file or directory
Please press Enter to activate this console.
/ # ls
bin etc linuxrc sbin
dev lib lost+found usr
/ #