嵌入式内核制作、根文件系统及内核启动流程

嵌入式软硬件架构

       软件：根文件系统、Linux内核、Bootloader

       硬件：底层硬件

      

嵌入式Linux系统由Linux内核与根文件系统两部分组成，缺一不可

 

一、内核制作

      采用默认的模板来作为.config，模板在/arch/arm/configs文件中

步骤：(1)先清除原有配置与中间文件

                            x86: make distclean

                            arm: make distclean

                (2)配置内核

                            x86: make menuconfig

                            arm: make menuconfig ARCH=arm

                            因为默认的体系结构是x86的

                     注：nfs与ramdisk启动的区别                       

添加NFS内核支持步骤：

                            1.make menuconfig

                            2.进入file systems选项

                            3.进入network file systems选项

                            4.添加NFS client support、Root file system on NFS，退出保存

                (3)编译内核

                            X86: make bzimage

Arm: make uimage ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-

        或者make zImage 

//指定体系结构和交叉工具链

zImage与bzImage在arm平台上没有任何区别，

go与bootm的区别：

go 可以直接运行一个文件，

bootm需要在运行的文件上加上一个固定格式的文件头

bootm加载linux镜像是加载uIamge，uIamge是由mkimage制作而来，和zIamge的差异是uIamge是zIamge压缩过的，bootm需要先对uIamge解压，解压地址为内核入口地址。

zImage是通用的，uImage是用于uboot，uImage开头有个64字节的包，里面的信息是操作系统和相关的地址信息，换句话说，如果直接从uImage的0x40位置开始执行，zImage和uImage没有任何区 别。

二、根文件系统制作

       步骤如下：

1.       创建rootfs根目录

2.       进入rootfs，创建基本的子目录

3.       创建设备文件: cd dev/

                 mknod –m 666 console c 5 1

                             mknod –m 666 null c 1 3

                             cd .. //这两个是必须的

4.       安装/etc

5.       编译内核模块

进入linux内核目录：make modules ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-

6.       安装内核模块

make modules_install ARCH=arm INSTALL_MOD_PATH=/xxx/rootfs

//这里的安装仅仅是个拷贝，从内核源代码里把编译好的模块拷贝到创建的根文件系统里，并创建好相应的目录结构

              7． 配置busybox

                            进入busybox目录执行make menuconfig，配置一些选项

三、内核启动流程

内核文件uImage构成：从右往左看

 

              uImage包括uboot header和zImage两部分，其中uboot header里面有压缩信息、校验信息、操作系统和相关的地址信息

 

 

       zImage包括解压代码和压缩过的vmlinux（通过Decompress code来解压的）解压代码部分，由head.s和misc.s来完成（.s为汇编文件，内核中.s文件一般存放于/arch下）

       uboot认为uImage是自解压的，而不是压缩的，未压缩的vmlinux如下图所示：

（真正的linux内核）：

1．    启动代码部分（汇编）,主要初始化环境，配置寄存器，排在最前面的是head.s

2．    diver/built-in.o：将所有需要编译进内核的驱动，都链接到一块，最后生成一个驱动集合t-in.o文件，同理mm/下的built-in.o也是一样

3．    /proc/kallsyms.o内核输出的符号，其他内核模块可以用的符号

 

以下是uImage制作过程：首先由以上三部分构成vmlinux，然后将其进行压缩，压缩后加上解压代码，生成zImage，然后zImage加上uboot所需要的头，然后生成uImage

而启动流程如下：首先解压vmlinux，生成三部分，然后按顺序执行，先是head.o，可以分为三个阶段（1）解压缩（2）初始化（3）启动应用程序，

具体见Linux2.6内核启动流程.doc文件注释

 

补充：

一、zImage（vmlinuz）和bzImage（vmlinuz）的区别

zImage（vmlinuz）和bzImage（vmlinuz）都是用gzip压缩的。它们不仅是一个压缩文件，而且在这两个文件的开头部分内嵌有gzip解压缩代码。所以你不能用gunzip 或 gzip –dc解包vmlinuz。vmlinux是未压缩的内核，vmlinuz是vmlinux的压缩文件。

make zImage （对于小内核），而make bzImage （对于大内核（比如需要SCSI支持））

make zImage和make bzImage实现完全编译内核， 内核文件中包含一个微型的gzip用于解压缩内核并引导它。两者的不同之处在于，老的zImage解压缩内核到低端内存（第一个640K），bzImage解压缩内核到高端内存（1M以上）。可以采用zImage 或bzImage之一，两种方式引导的系统运行时是相同的。大的内核采用bzImage，不能采用zImage。

内核编译（make）之后会生成两个文件，一个Image，一个zImage，其中Image为内核映像文件，而zImage为内核的一种映像压缩文件，Image大约为4M，而zImage不到2M。

 

二、配置内核

配置内核可以根据需要使用下面命令中的一个：

#make config（基于文本的最为传统的配置界面，不推荐使用）；

#make menuconfig（基于文本选单的配置界面，字符终端下推荐使用）；

#make xconfig（基于图形窗口模式的配置界面，Xwindow下推荐使用）；

#make oldconfig（如果只想在原来内核配置的基础上修改一些小地方，会省去不少麻烦）；

在内核配置菜单中正确设置个内核选项，保存退出

三、 正确设置关联文件

make dep ；make clean

第一个命令make dep实际上读取配置过程生成的配置文件，来创建对应于配置的依赖关系树，从而决定哪些需要编译而那些不需要；

第二命令make clean完成删除前面步骤留下的文件，以避免出现一些错误；

可以修改makefile文件，进行相关版本号配置：

vi Makefile

确保前几行为

VERSION = 2

PATCHLEVEL = 4

SUBLEVEL = 21

EXTRAVERSION = -10HE