Ubuntu下arm交叉编译环境的创建及基于s3c2410的linux2.6.22移植(一)

经历近2周的时间,查阅大量的参考资料和贴子,终于成功将linux2.6.22移植到ARM2410上。中间走了不少弯路,不过走弯路也是一种收获,因为可以碰到和解决许多问题,增长知识。因为linux版本问题以及开发平台的不同,网上的很多文章并不完全适合自己的板子,需要自己摸索和修改。写这点东西算是对前一阶段工作的总结,以免将来忘记。

移植大体的步骤主要有:

(1)       交叉编译环境的建立(我的主机系统是ubuntu7.04);

(2)       开发板(我用的是博创的2410NAND flash 分区管理;

(3)       LCD、网卡驱动的移植;

(4)       linux内核配置和编译;

(5)       rootfs的制作;

(6)       完成linux的启动和文件系统的挂载。

下面我会按照步骤逐一介绍。

一、   交叉编译环境的建立

建立交叉编译环境就是在宿主机(也就是pc机)的系统上建立一个模拟ARM的工作环境,使得在这个环境下编译产生的程序能够顺利的在ARM上的系统内运行。主要工作包括binutilsgcc以及glibc的编译生成,还有一些环境变量的设置。

(1)      准备工作:

下载源代码包:    binutils-2.18.tar.bz2gcc-4.2.1.tar.bz2glibc-2.6.1.tar.bz2glibc-ports-2.6.1.tar.gzlinux-2.6.22.tar.bz2

补丁包:              binutils-2.18-genscripts_multilib-1.patch

                            binutils-2.18-posix-1.patch

                            gcc-4.2.1-cross_search_paths-1.patch

                            gcc-4.2.1-posix-1.patch

                            gcc-4.2.1-specs-1.patch

                            glibc-2.6.1-cross_hacks-1.patch

                            glibc-2.6.1-hppa_nptl-1.patch

glibc-2.6.1-libgcc_eh-1.patch

glibc-2.6.1-RTLD_SINGLE_THREAD_P-1.patch

glibc-2.6.1-sysdep_cancel-1.patch

glibc-csu.patch

注:Binutils 是一组开发工具,包括连接器,汇编器和其他用于目标文件和档案的工具;

GCCC编译器,用来将C代码编译成汇编代码;

Glibc就是gcc编译时需要的库了,glibc-ports是提供glibcARM的支持;

Linux-2.6.22.tar.bz2是内核源代码包。

需要注意的是gccglibc以及linux内核版本需要保持对应。如果用比较老的编译器去编译新的内核,或者用新的编译器编译老版本的内核,会出现一些莫名其妙的错误。另外补丁包也是必备的,否则编译过程中也会出错。刚开始我就深受其害。

(2)      工作目录的建立:

目录的结构可以参考《Building.Embedded.Linux.Systems》。推荐整个目录放到/usr/local下,这样所有的用户都有访问权限。我当初没经验,直接放到home下了,后来会有些用户权限的小麻烦。这里给出我的目录结构:

$root@host:/home#  ls

arm  host

其中host是我的普通登陆用户帐号目录,arm就是工作目录了。为了方便,我平时用root登陆。

$root@host:/home# cd  arm

$root@host:/home/arm# mkdir build-tools kernel rootfs tmp tools

其中编译交叉工具时的主要工作都在build-tools目录下完成,kernel目录用来存放内核源代码,rootfs目录是用来建立启动根文件系统的(后面会详细介绍),tmp是临时文件存放目录,tools目录就是最终生成的编译器gccglibc存放的地方。

(3)      设置环境变量:

$root@host:/home/arm# export PRJROOT=/home/arm

$root@host:/home/arm# TARGET=arm-linux

$root@host:/home/arm# PREFIX=${PRJROOT}/tools

$root@host:/home/arm# TARGET_PREFIX=${PREFIX}/${TARGET}

$root@host:/home/arm# PATH=${PREFIX}/bin:${PATH}

其中TARGET定义了交叉工具的工作平台类型,PREFIX指定交叉工具的最终安装目录,PATH指定系统寻找交叉工具可执行文件所在的路径。

(4)      编译前的准备:

$root@host:/home/arm# cd ${PRJROOT}/build-tools

$root@host:/home/arm/build-tools# mkdir build-binutils build-boot-gcc build-glibc build-gcc build-glibc-headers patch

将源码包放到这个目录下

$root@host:/home/arm/build-tools# ls

build-boot-gcc   build-glibc      build-binutils   build-gcc build-glibc-headers patch

binutils-2.18.tar.bz2   gcc-4.2.1.tar.bz2    glibc-2.6.1.tar.bz2  glibc-ports-2.6.1.tar.gz

将补丁放到patch目录下:

$root@host:/home/arm/build-tools# cd patch

$root@host:/home/arm/build-tools/patch# ls

binutils-2.18-genscripts_multilib-1.patch      binutils-2.18-posix-1.patch

              gcc-4.2.1-cross_search_paths-1.patch        gcc-4.2.1-posix-1.patch

                  glibc-2.6.1-cross_hacks-1.patch

glibc-2.6.1-hppa_nptl-1.patch                            glibc-2.6.1-libgcc_eh-1.patch

glibc-2.6.1-RTLD_SINGLE_THREAD_P-1.patch

glibc-2.6.1-sysdep_cancel-1.patch                     glibc-csu.patch

将内核源码包放到${PRJROOT}/kernel目录下

$root@host:/home/arm# cd kernel

$root@host:/home/arm/kernel# ls

linux-2.6.22.tar.bz2

(5)      开始编译

编译的过程主要有6个步骤;

a.       内核头文件的生成

b.       Binary utilties的生成

c.       Glibc头文件的生成

d.       第一阶段gcc的生成

e.       glibc库文件的生成

f.        完整编译工具的生成

  注:生成第一阶段gcc主要是用来生成glibc库文件。

1、 生成内核头文件

$root@host:/home/arm/kernel# tar xvjf linux-2.6.22.tar.bz2

$root@host:/home/arm/kernel# cd linux-2.6.22

$root@host:/home/arm/kernel/linux-2.6.22#

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux- menuconfig

其中menuconfig指定了配置界面,可用的还有config(全字符界面) xconfigxwindow下的图形界面)。Ubuntu需要安装tk8.4以支持xconfig。另外需要将mawk卸载,安装gawk。(mawkbug

linux2.6的内核提供了对s3c2410的支持。在system中选上s3c2410系列就可以了。配置完毕退出保存。

$root@host:/home/arm/kernel/linux-2.6.22# cd include

$root@host:/home/arm/kernel/linux-2.6.22/include# cd linux

$root@host:/home/arm/kernel/linux-2.6.22/include/linux# ls version.h autoconf.h

version.h autoconf.h

2个文件在后面的编译中会用到。如果没有,退到内目录下make version.h就可以了。

下面建立链接:

$root@host:/home/arm/kernel/linux-2.6.22/include# ln –s asm-arm asm

$root@host:/home/arm/kernel/linux-2.6.22/include# ln -s asm/arch-s3c2410 asm/arch

将内核头文件拷贝到最终安装目录下:

$root@host:/home/arm/kernel/linux-2.6.22/include# mkdir –p ${TARGET_PREFIX}/include

$root@host:/home/arm/kernel/linux-2.6.22/include# cp –rd asm-arm ${TARGET_PREFIX}/include

$root@host:/home/arm/kernel/linux-2.6.22/include#

cp –r asm- ${TARGET_PREFIX}/include

$root@host:/home/arm/kernel/linux-2.6.22/include# cp –r linux ${TARGET_PREFIX}/include

$root@host:/home/arm/kernel/linux-2.6.22/include# cp –d asm ${TARGET_PREFIX}/include

至此内核头文件建立完毕。

2、 建立Binary utilities:

binutils是一些二进制工具的集合,其中常用的是as arld

$root@host:/home/arm/kernel/include# cd ${PRJROOT}/build-tools

$root@host:/home/arm/build-tools# tar xvjf binutils-2.18.tar.bz2

$root@host:/home/arm/build-tools# cd build-binutils

$root@host:/home/arm/build-tools/build-binutils#

patch –Np1 –i /home/arm/build-tools/patch/binutils-2.18*

$root@host:/home/arm/build-tools/build-binutils#

../binutils-2.18/configure --target=${TARGET} –prefix=${PREFIX}

$root@host:/home/arm/build-tools/build-binutils# make

$root@host:/home/arm/build-tools/build-binutils# make install

${PREFIX}/bin下应该生成一些以arm-linux开头的文件

$root@host:/home/arm/build-tools/build-binutils# ls ${PREFIX}/bin

3、 生成glibc头文件:

$root@host:/home/arm/build-tools/build-binutils# cd ..

$root@host:/home/arm/build-tools/# tar xvjf glibc-2.6.1.tar.bz2

$root@host:/home/arm/build-tools/#

tar xvzf glibc-ports-2.6.1.tar.gz --directory ./glibc-2.6.1/

$root@host:/home/arm/build-tools/# cd glibc-2.6.1

$root@host:/home/arm/build-tools/glibc-2.6.1# mv glibc-ports-2.6.1 ports –v

打上补丁:

$root@host:/home/arm/build-tools/glibc-2.6.1#

patch –Np1 –i /home/arm/build-tools/patch/glibc-2.6.1-*patch

$root@host:/home/arm/build-tools/glibc-2.6.1# cd ..

$root@host:/home/arm/build-tools/# cd build-glibc-headers

这里需要添加对NPTL线程库的支持:

$root@host:/home/arm/build-tools/build-glibc-headers# 

echo “libc_cv_forced_unwind=yes”>>config.cache

echo “libc_cv_c_cleanup=yes”>>config.cache

echo “libc_cv_arm_tls=yes”>>config.cache

注:如果编译中出现”cannot compute long double size”,添加:

echo “ac_cv_sizeof_long_double=12”>>config.cache

$root@host:/home/arm/build-tools/build-glibc-headers#

../glibc-2.6.1/configure --host=${TARGET} --prefix=”/usr” --enable-add-ons

--with-headers=${TARGET_PREFIX}/include --cache-file=config.cache

$root@host:/home/arm/build-tools/build-glibc-headers#

make cross-compiling=yes install_root=${TARGET_PREFIX} prefix=””

install-headers

$root@host:/home/arm/build-tools/build-glibc-headers#

mkdir –p ${TARGET_PREFIX}/include/gnu

$root@host:/home/arm/build-tools/build-glibc-headers#

touch ${TARGET_PREFIX}/include/gnu/stubs.h

注:如果编译过程中出现找不到头文件的错误,可以根据错误提示的文件名用touch命令在相应目录下建立一个空文件,一般就可以编译通过了。

4、 生成第一阶段gcc

$root@host:/home/arm/build-tools/# tar xvjf gcc-4.2.1.tar.bz2

打补丁:

$root@host:/home/arm/build-tools/# cd gcc-4.2.1

$root@host:/home/arm/build-tools/gcc-4.2.1# 

patch –Np1 –i /home/arm/build-tools/patch/gcc-4.2.1-*

$root@host:/home/arm/build-tools/ gcc-4.2.1# cd ..

$root@host:/home/arm/build-tools/# cd build-boot-gcc

$root@host:/home/arm/build-tools/build-boot-gcc#

../gcc-4.2.1/configure --target=${TARGET} --prefix=${PREFIX}  --with-headers=${TARGET_PREFIX}/include

--with-newlib --enable-languages=c --disable-threads --disable-shared

$root@host:/home/arm/build-tools/build-boot-gcc # make all-gcc

$root@host:/home/arm/build-tools/build-boot-gcc # make install-gcc

${PREFIX}/bin下会生成 arm-linux-开头的文件:

$root@host:/home/arm/build-tools/build-boot-gcc # ls ${PREFIX}/bin

5、 生成glibc库文件:

$root@host:/home/arm/build-tools/build-boot-gcc # cd ..

$root@host:/home/arm/build-tools# cd build-glibc

$root@host:/home/arm/build-tools/build-glibc# CC=arm-linux-gcc ../glibc-2.6.1/configure --host=$TARGET --prefix=”/usr”

      --enable-add-ons --with-headers=${TARGET_PREFIX}/include

--cache-file=config.cache

这里的config.cache与前面编译glibc头文件时的config.cache完全相同。

$root@host:/home/arm/build-tools/build-glibc# make

$root@host:/home/arm/build-tools/build-glibc#

make install_root=${TARGET_PREFIX} prefix=”” install

libc.so作出修改:

$root@host:/home/arm/build-tools/build-glibc# cd ${TARGET_PREFIX}/lib

$root@host:/home/arm/tools/arm-linux/lib#  cat libc.so

/* GNU ld script

   Use the shared library, but some functions are only in

   the static library, so try that secondarily.  */

OUTPUT_FORMAT(elf32-littlearm)

GROUP ( /lib/libc.so.6 /lib/libc_nonshared.a  AS_NEEDED ( /lib/ld-linux.so.2 ) )

GROUP这一行的内容改为:

GROUP ( libc.so.6 libc_nonshared.a  AS_NEEDED ( ld-linux.so.2 ) )

              $root@host:/home/arm/tools/arm-linux/lib#  cat libpthread.so

              /* GNU ld script

            Use the shared library, but some functions are only in

            the static library, so try that secondarily.  */

OUTPUT_FORMAT(elf32-littlearm)

GROUP ( /lib/libpthread.so.0 /lib/libpthread_nonshared.a )

              GROUP这一行的内容改为:

              GROUP (libpthread.so.0  libpthread_nonshared.a )

6、 生成完整的编译工具:

$root@host:/home/arm/tools/arm-linux/lib# cd ${PRJROOT}/build-tools/build-gcc

$root@host:/home/arm/build-tools/build-gcc#

../gcc-4.2.1/configure --target=$TARGET --prefix=${PREFIX}  --enable-shared

--enable-languages=c,c++ --with-threads=posix

              $root@host:/home/arm/build-tools/build-glibc# make all

              $root@host:/home/arm/build-tools/build-glibc# make install

       (待续....)

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