arm嵌入式Linux系统移植实例过程及问题

制作根文件系统并使用NFS挂载运行。

上位机准备：

• 准备busybox，安装menuconfig所需依赖的库：

  • sudo apt-get install build-essential
  • sudo apt-get install libncurses5
  • sudo apt-get install libncurses5-dev

• 在busybox中执行make menuconfig

Linux Module Utilities  ---> 
       		 			 //按N键去除选项(insmod/lsmod/rmmod精简版命令)
       		 			 [*] Simplified modutils (NEW)  
       		 			 去除以上选项,立马出现完整版的命令选项：
       		 			 [*]   insmod (NEW)                                                           │ │  
  							 [*]   rmmod (NEW)                                                            │ │  
  						   [*]   lsmod (NEW) 
  						   [*]   Pretty output (NEW) 
  						   [*]   Blacklist support                                                               │ │  
  							 [*]   modprobe (NEW)                                                         │ │  
  					     [*]   depmod (NEW)
  		  保存退出
  			注意：目前busybox提供的命令已经足够使用

• 修改Makefile进行交叉编译：

  • vim Makefile +164 //修改为指定的交叉编译器。
  • vim Makefile +190 //修改为ARCH=arm。（指定架构）
  • 保存退出

• 正式进行编译：

  • make
  • make install
  • ls _install/ //查看编译生成的内容
  • cd _install; linuxrc bin sbin usr //验证了busybox仅仅提供各种命令。

• 创建根文件目录：

  • cp _install /opt/rootfs -frd
  • cd /opt/rootfs //进入制作好的根文件系统根目录下。
  • mkdir dev lib etc proc sys //创建必要的系统目录。
  • mkdir home tmp var mnt //创建可选的目录

• 添加必要的依赖动态库：

//获取到编译busybox的交叉编译器的路径
             which is arm-cortex_a9-linux-gnueabi-gcc
             //进入交叉编译器的根目录
             cd /opt/toolchains
             
             //添加libc.so.6动态库
             find . -name libc.so.6 得到：
                ./arm-cortex_a9-linux-gnueabi/sysroot/lib/libc.so.6
             ls ./arm-cortex_a9-linux-gnueabi/sysroot/lib/libc.so.6 -lh 得到
             		./arm-cortex_a9-linux-gnueabi/sysroot/lib/libc.so.6 -> libc-2.18-2013.10.so
								说明libc.so.6也仅仅是一个软连接文件,所以拷贝时务必将实体文件一块拷走
						 cp ./arm-cortex_a9-linux-gnueabi/sysroot/lib/libc.so.6 /opt/rootfs/lib/ -d
						 cp ./arm-cortex_a9-linux-gnueabi/sysroot/lib/libc-2.18-2013.10.so /opt/rootfs/lib/ -d
						 
             //添加libm.so.6动态库
             cd /opt/toolchains
             find . -name libm.so.6 得到：
                ./arm-cortex_a9-linux-gnueabi/sysroot/lib/libm.so.6
             ls ./arm-cortex_a9-linux-gnueabi/sysroot/lib/libm.so.6 -lh 得到
             		./arm-cortex_a9-linux-gnueabi/sysroot/lib/libm.so.6 -> libm-2.18-2013.10.so
								说明libc.so.6也仅仅是一个软连接文件,所以拷贝时务必将实体文件一块拷走
						 cp ./arm-cortex_a9-linux-gnueabi/sysroot/lib/libm.so.6 /opt/rootfs/lib/ -d
						 cp ./arm-cortex_a9-linux-gnueabi/sysroot/lib/libm-2.18-2013.10.so /opt/rootfs/lib/ -d
    		
      		   //切记切记切记：最后还要添加动态库使用时所需的加载器
      		   cd /opt/toolchains
      		   find . -name ld-*  得到加载器
      		      ./arm-cortex_a9-linux-gnueabi/sysroot/lib/ld-2.18-2013.10.so
                ./arm-cortex_a9-linux-gnueabi/sysroot/lib/ld-linux.so.3
						 cp ./arm-cortex_a9-linux-gnueabi/sysroot/lib/ld-* /opt/rootfs/lib/ -d

添加系统启动的必要配置文件和脚本

• inittab配置文件

               cd /opt/rootfs/
               vim etc/inittab 添加如下内容
               ::sysinit:/etc/init.d/rcS
               ::respawn:-/bin/sh
               保存退出

说明：系统启动流程
上电CPU从EMMC的512字节运行uboot
->uboot运行首先进行硬件初始化
然后根据bootcmd从某个地方加载
内核到内存并且启动内核
在启动内核之前给内核传递参数通过bootargs
->内核uImage启动,首先做7大子系统的初始化
最后根据bootargs到某个地方找根文件系统rootfs
->内核找到rootfs以后,内核启动rootfs中的/sbin/init
第一号进程,第一号进程init首先打开rootfs目录下的
etc/inittab文件,第一号进程init会解析inittab文件
首先找到sysinit关键字,一旦找到此关键字
第一号进程会创建一个子进程执行sysinit关键字指定的
脚本程序etc/init.d/rcS,父进程第一号进程会等待子进程
执行完rcS脚本程序
->子进程执行完rcS脚本程序以后,父进程init继续执行
继续解析inittab文件,找到respawn关键字,一旦找到
这个关键字,父进程init继续创建一个子进程,子进程就会
执行respawn对应的程序/bin/sh，父进程继续等待子进程
至此启动了一个shell程序,用户可以输入各种命令

添加系统启动脚本文件rcS

存于根文件系统rootfs的etc/init.d/目录下
               cd /opt/rootfs
               mkdir etc/init.d/
               vim etc/init.d/rcS 添加如下内容
               mount -a 
               mkdir /dev/pts
               mount -t devpts devpts /dev/pts
               echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
               mdev -s
               保存退出即可

mount -a:系统会自动解析fstab配置文件,系统根据
此配置文件进行一系列的挂接动作
mount -t devpts devpts /dev/pts：将虚拟文件系统devpts
挂接到/dev/pts目录下
将来/dev/pts目录就可以作为
devpts虚拟文件系统的入口
此命令用于将来可以远程登录开发板,
例如：telnet
echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug：
向文件/proc/sys/kernel/hotplug写入字符串"/sbin/mdev"
起始就是告诉内核驱动将来创建设备文件的程序(人)是/sbin/mdev

mdev -s:系统启动,将内核驱动对应的设备文件进行自动创建

添加系统启动的配置文件fstab

存于根文件系统rootfs的etc目录下 
               cd /opt/rootfs
               vim etc/fstab 添加如下内容
                proc   /proc   proc    defaults   0   0
                sysfs  /sys    sysfs   defaults   0   0
                tmpfs  /dev    tmpfs   defaults   0   0
               保存退出

说明：
第一列：表示要挂接的设备
第二列：表示挂接点,将来的入口
第三列：表示指定的文件系统格式
第四,五,六：分别指定访问权限
结论：
将来/proc目录,/sys目录,/dev/目录分别作为
procfs,sysfs,tmpfs三种虚拟文件系统的入口
并且以上三种虚拟文件系统将来创建的内容都是
内核来创建,并且分别创建到/proc,/sys,/dev/三个
目录中,关键的关键,这三个目录下将来内核创建的
目录也好,文件也好,都是存在于内存中,掉电就会丢失！

下位机执行

• 分区

fdisk 2 2 0x100000:0x4000000 0x4100000:0x2f200000
#然后重新烧写rootfs_ext4.img

fdisk:uboot的分区工具命令
 第一2：表示对EMMC进行重新分区,如果是SD0写0,如果是SD1写1
 第二2：表示要分2两个分区,注意uboot分区不算，这两个分区分别表示uImage和rootfs所在的分区
  0x100000:uImage所在分区的起始地址,为1M开始
  0x4000000:uImage所在分区的大小,为64M(65M-1M)
  0x4100000:rootfs所在分区的起始地址,65M
  0x2f200000:rootfs所在分区的大小,754M(819M-65M)

• 烧写内核到mmc

#擦除当前mmc中数据
mmc erase 0x800 0x3000
tftp  48000000 uImage
#注意：下载完毕以后,最后会提示uImage下载的文件大小
 
 #烧写Linux内核     
mmc write 48000000 0x800 0x3000
#48000000:内存的起始地址,按字节为单位
#0x800:要写的emmc的起始地址,按sector为单位，0x800=0x100000/512
#0x3000:要向emmc写入的数据大小,按sector为单位，0x3000=uImage文件大小/512

• 也可以先将一个文件系统镜像rootfs_ext4.img烧写到mmc中

tftp 480000000 rootfs_ext4.img
#注意观察rootfs_ext4.img的文件大小
mmc write 48000000 0x20800  0x32000
# 0x20800=65M/512
#0x32000=rootfs_ext4.img文件大小/512
#至此：uboot/uImage/rootfs_ext4.img烧写完毕

#使用该文件系统，修改参数
setenv bootargs root=/dev/mmcblk0p2 init=/linuxrc console=ttySAC0,115200 rootfstype=ext4 maxcpus=1 lcd=vs070cxn(或者lcd=wy070ml) tp=gslx680-linux   
saveenv

说明：
bootargs同样属于uboot的非常非常重要的一个环境变量
此变量就是给linux内核传递的启动参数,将来内核根据
这个启动参数去到某个地方找根文件系统rootfs
root=/dev/mmcblk0p2:告诉linux内核根文件系统在emmc的第三分区
init=/linuxrc:启动运行的第一个脚本linuxrc，linuxrc会启动/sbin/init第一号进程
console=ttySAC0,115200:告诉linux内核,调试串口用第一个串口，注意一定要符合硬件的调试串口编号
rootfstype=ext4:文件系统格式为ext4
maxcpus=1:只启动CPU0
lcd=vs070cxn:指定LCD显示屏的型号， lcd=wy070ml:指定新板子的LCD显示屏型号
tp=gslx680-linux：指定触摸屏的型号

• 添加nfs文件系统读取参数

重启下位机,进入uboot命令行执行：
setenv bootargs root=/dev/nfs nfsroot=192.168.0.104:/opt/rootfs  ip=192.168.0.118:192.168.0.104:192.168.0.1:255.255.255.0  init=/linuxrc console=ttySAC0,115200   maxcpus=1 lcd=vs070cxn tp=gslx680-linux
saveenv
tftp 48000000 uImage
bootm 48000000 //查看是否能够挂接自己制作的根文件系统
# 注意：shell终端之前的打印信息仔细看,是否有错误！

在自己制作的根文件系统中添加一个应用程序

上位机执行：

   cd /opt/rootfs
   vim helloworld.c //最好是线程程序
   arm-cortex_a9-linux-gnueabi-gcc -o helloworld helloworld.c

下位机测试：

   cd /
   ls
      helloworld
   ./helloworld //看是否能够正常运行

是否出现类似：libxxx.so…找不到
问：如何解决呢？
答：只需到交叉编译器中找到对应的动态库并且
拷贝到根文件系统rootfs的lib目录下
注意软连接问题噢！
问：cannot run /etc/init.d/rcS: Permission denied
答：rcS脚本文件没有可执行权限,解决办法：

 cd /opt/rootfs
 chmod 777 etc/init.d/rcS

案例.向根文件系统rootfs添加自己移植或者自己制作的动态库

实施步骤：
1.明确：自己移植或者自己制作的动态库一律不允许放到根文件系统rootfs
的必要目录lib下，要单独存放,注意设置环境变量
2.上位机执行：
mkdir /opt/rootfs/home/applib
cd /opt/rootfs/home/applib
vim test.h //声明 添加如下内容
#ifndef __TEST_H
#define __TEST_H
extern void my_test(void);
#endif
保存退出
vim test.c //定义 添加如下内容
#include
void my_test(void)
{
printf("%s\n", func);
}
保存退出

vim main.c //调用
#include
#include “test.h”

int main(void)
{
my_test(); //调用
return 0;
}

编译：
arm-cortex_a9-linux-gnueabi-gcc -shared -fpic -o libtest.so test.c
arm-cortex_a9-linux-gnueabi-gcc -o main main.c -L. -ltest
注意：不要将libtest.so拷贝到/opt/rootfs/lib下,相当危险！

下位机测试：
进入下位机的linux系统，执行：
cd /home/applib
ls
libtest.so main
./main //势必提示libtest.so找不到
解决办法：
export LD_LIBRARY_PATH=/home/applib:$LD_LIBRARY_PATH
然后
./main

在根文件系统中添加应用程序自启动功能

上位机实施步骤：
cd /opt/rootfs
vim etc/init.d/rcS 在文件最后添加如下内容：
export LD_LIBRARY_PATH=/home/applib:$LD_LIBRARY_PATH
/home/applib/main &
保存退出
重启下位机,看main程序是否能够自己运行

案例：问：rootfs_ext4.img从何而来？
答：rootfs_ext4.img仅仅是根文件系统rootfs一个镜像文件而已
此镜像中同样包含了根文件系统rootfs的内容
问：如何将自己制作的rootfs制作成一个单个二进制镜像文件呢
也就是将/opt/rootfs(目录)->rootfs_ext4.img(单个文件)
上位机实施步骤：
cd /opt/
sudo dd if=/dev/zero of=rootfs_ext4.img bs=1k count=8196
命令说明：
dd:用于创建一个单个镜像文件
if=/dev/zero:将来创建的单个镜像文件里面的内容全部来自设备/dev/zero
/dev/zero设备能够源源不断产生0数据
of=rootfs_ext4.img:指定将来创建单个镜像文件名
并且此文件里面填充全0
bs=1k:生成的rootfs_ext4.img以块为单位,一块1024字节
count=8196:总共8196块
结论：生成的rootfs_ext4.img数据块为8MB

sudo mkfs.ext4 rootfs_ext4.img //格式化镜像文件rootfs_ext4.img
//把rootfs_ext4.img比作U盘
指定的文件系统格式为ext4
//类似windows下格式化U盘

sudo mkdir /mnt/initrd //创建一个目录
sudo mount -t ext4 -o loop rootfs_ext4.img /mnt/initrd
命令说明：
挂接rootfs_ext4.img到目录/mnt/initrd,并且指定的文件系统类型ext4
挂接命令的结果就是将来只需要访问/mnt/initrd,本质
就是在访问rootfs_ext4.img里面的内容

sudo cp /opt/rootfs/* /mnt/initrd -frd //向目录initrd
拷贝rootfs的内容,本质上就是向rootfs_ext4.img
拷贝rootfs的内容
结果是拷贝完毕,rootfs_ext4.img里面的内容
就是/opt/rootfs里面的内容

sudo umount /mnt/initrd //卸载/mnt/initrd,将来initrd
不再作为rootfs_ext4.img的入口
cp rootfs_ext4.img /tftpboot
至此第一天烧写系统使用的rootfs_ext4.img就是这么来的！

向EMMC烧写战果rootfs_ext4.img

下位机重启,进入uboot命令行模式执行：

• 1.向下位机部署系统软件之前,切记记得要进行分区规划
  EMMC存储空间的划分：
  0–512----------1M--------7M--------17M---------剩余
  uboot uImage rootfs 大片
  mmcblkboot0 mmcblk0p1 mmcblk0p2
  uboot已经完成 自己分 自己分

• 2.烧写uImage
  tftp 48000000 uImage
  mmc write 48000000 0x800 0x3000 //emmc地址以块单位,一块0x200=512字节

计算流程：
0x800起始地址=0x100000/0x200
0x3000分区大小=7M-1M=0x600000/0x200

• 3.烧写rootfs_ext4.img
  tftp 480000000 rootfs_ext4.img //下载自己制作的rootfs
  mmc write 48000000 3800 5000

计算流程：
0x3800起始地址=0x700000/0x200
0x5000分区大小=10M=0xa00000/0x200

• 4.设置系统启动参数
  setenv bootcmd mmc read 48000000 0x800 0x3000 ; bootm 48000000
  setenv bootargs root=/dev/mmcblk0p2 console=ttySAC0,115200 rootfstype=ext4
  maxcpus=1
  saveenv

8.6.切记：如果对分区进行了修改,记得要对EMMC重新分区

  利用uboot提供的fdisk命令
  fdisk 2 2 0x100000:0x600000 0x700000:0xa00000
  说明：
  第一个‘2’：表示emmc
  第二个‘2’：表示分两个分区(uImage+rootfs)
             uboot分区不用做
  0x100000:0x600000：第二个分区的起始地址和大小
  0x700000:0xa00000：第三个分区的起始地址和大小

8.7.重新启动系统,测试rootfs_ext4.img

  系统启动完毕,观察main程序是否启动,看main的打印的信息