FPGA(DE2)上uClinux的移植

摘要：

　　在FPGA上移植最新版本的uClinux，本实验主要是在DE2上进行。

　　历经一个多月的时间，终于在FPGA上移植了uClinux，从开学到现在，从找中文博客（无双学长的博客），由于版本的问题，加上uClinux更新的比较快，编译内核又是一个比较复杂的问题。最终还是，寻找wiki里面寻求最新的内核，最新的编译工具，最终终于找到问题的解决办法啦！不多说，开始我们的移植工作吧！如果有不明白的，可以直接看wiki里的英文步骤。

　　DE2上安装uClinux有几种方法，这里，我用的是一台PC，使用Windows操作系统，並在VMWare安裝Linux。从VMware上安装Ubuntu的步骤在这里就不详细说啦！网上一大堆，再加上没有什么难度，就不多讲啦！这里，我就从安装uClinux开始吧！

一、安装BinaryToolchain

　　1、对于Ubuntu的用户来说，在安装这些之前需要安装一些命令。 

      以root进入终端或者以普通用户进入。

      sudo apt-get install git-core git-gui make gcc ncurses-dev bison flex gawk gettext ccache zlib1g-dev libx11-dev

  　　　　　　　　　　　　texinfo liblzo2-dev pax-utils uboot-mkimage corkscrew

　　这里的sudo是普通用户需要加上的，如果是root用户的话，就不需要啦！

　　安装这个交叉环境，是为了将C语言翻译成嵌入式语言，有两个办法，第一个就是下载源码以及编译工具，自己来编译；第二个方法就是利用Altera公布的一个编译好的BinaryToolchain安装即可！由于我是初学者，就利用了第二种方法（简单）。

　　2、通过下面的命令下载编译好的BinaryToolchain。

 　　wget http://www.niosftp.com/pub/gnutools/nios2gcc-20080203.tar.bz2 或者

　　　　 ftp://ftp.altera.com/outgoing/nios2gcc-20080203.tar.bz2  或者

　　　　 http://sopc.et.ntust.edu.tw/pub/gnutools/nios2gcc-20080203.tar.bz2 或者

　　　　 ftp://sopc.et.ntust.edu.tw/pub/gnutools/nios2gcc-20080203.tar.bz2 或者

　　在这里要重点提醒一下，由于我们是在中国的服务器，有很多的ftp，网址都是被屏蔽啦，只有个别的几个好用的。如果大家没有下载到的话，可以Email给我，我发给大家！

　　3、解压下载的BinaryToolchain(nios2gcc-20080203.tar.bz2)

 　　可以将nios2gcc-20080203.tar.bz2放在一个单独的位置，便于系统文件干净整洁！在这里，我是用root进入Ubuntu的，所以我将nios2gcc-20080203.tar.bz2放在/usr/local/src里面。

　　打开终端，下面命令进入/usr/local/src.

　　cd /usr/local/src

　　解压nios2gcc-20080203.tar.bz2

　　tar jxvf nios2gcc-20080203.tar.bz2

　　这样，就在use/local/src下生成一个opt的目录，就是解压后的结果。

　　4、设置交叉gcc编译的路径

 　　对于Ubuntu的用户来说，开启终端是要重新加载profile这个文件，所以我们需要更改这个文件。打开profile文件，还是在use/local/src路径下

　　gedit ~/.profile

　　加上cross gcc的路径，在最后面加上如下语句

　　export PATH=$PATH:/usr/local/src/opt/nios2/bin

　　如下图所示

　　当你更改profile文件之后，需要重新logout以及login，在这里，我们可以用下面一个命令，让profile文件生效。

　　source ~/.profile

　　5、检查cross gcc路径是否设置正确　　

　　　　echo $PATH

　　　出现下面的路径

　　　/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:use/local/src/opt/nios2/bin

　　6、检查cross gcc安装成功

　　nios2-linux-uclibc-gcc -v

　　如果安装成功的话，就会出现下面的结果

　　　

 　　至此，你的cross gcc就安装成功啦！在这步安装的时候，基本上不会出现什么问题，如果有任何小问题的话，大家应该都能解决的。

二、编译uClinux内核以及生成uClinux镜像

　　1、下载uClinux内核源码

　　这一步出现了很多的问题，由于有很多种内核源码，不知道该用哪种，首先，第一次出现的问题就是，我下载了http://www.uclinux.org/pub/uClinux/dist/里面的内核，编译了很多次都没有成功。最终，我找到了问题的根源，我仔细阅读了wiki里的说明，发现了这样一句话：The releases from uclinux.org does not apply to the procedures described here。就是说，这里的方法不适合uClinux.org里面的内核，看到这句话，我当时就崩溃了，终于明白了是什么原因啦！

　　好了，我去下载适合wiki里面方法的内核啦，可是问题又出现啦，该死的中国服务器。

　　下面的命令是下载nios2ftp里面的内核源码。

　　wget http://www.niosftp.com/pub/linux/nios2-linux-20090929.tar

　　可惜，我在执行这条命令的时候，是下载不了，经过在Altera论坛上查找相关信息之后，发现，这就是中国的服务器的问题啦，没有办法。我又仔细的找解决的办法。之后，我找到了一个网址，可以下载最新的内核，这里，要非常感谢hippo这位工程师啊！为我们解决了很多问题。

　　通过下面的网址下载最新的内核。

　　http://www.niosftp.com/pub/linux/nio...x-20100621.tar或者http://sopc.et.ntust.edu.tw/pub/linu...x-20100621.tar或者ftp://sopc.et.ntust.edu.tw/pub/linux...x-20100621.tar

　　经过3天的下载，终于将这个nios2-linux-20100621.tar下载成功啦，这个花费我太多的时间！这里再次对hippo这位工程师表示感谢！

　　2、解压nios2-linux-20100621.tar

　　还是在use/local/src这个路径下，执行下面的命令解压nios2-linux-20100621.tar.

　　tar -C /usr/local/src -xvf nios2-linux-20100621.tar

　　这样，就use/local/src下生成一个目录为nios2-linux的目录　　

　 3、配置内核

　　进入内核目录。

　　cd nios2-linux

　　cd uClinux-dist

　　执行下面的命令，配置内核。

　　make menuconfig

　　这里不出什么问题的话，就会进入内核配置的界面，我在配置的时候出现了一个小小的问题，说是KEY_MAX没有定义，于是我就google了一下，一位好心人士给我解决了，是缺少一个命令。

　　执行下面的命令就可消除以上的问题。

　　apt-get install libncurses5-dev

　　好了，就进入了内核配置目录啦！

　　内核的配置就比较简单啦，首先选择Vendor里面，选择Altera，下面就自动选择nios2啦！接着进入下一个选项，用户库等配置，我们选择第一个Default all Setting，之后，就exit，exit，yes，就ok啦！

　　在这里，特别需要提醒的是，在第一次boot成功之前，不要更改其他任何设置！（具体原因，也不知道为什么？）

　　4、根据sopc生成的ptf文件设置硬件makefile

　　将sopc生成的ptf文件拷贝到当前的/use/local/src目录下

　　执行一下命令，设置硬件的makefile

　　make vendor_hwselect SYSPTF=/use/local/src/system_0.ptf

　　这里又出现一个问题了，就是说nios2-linux-gun-gcc命令找不到，咋一看，还以为是交叉环境没有安装好呢，但是仔细来看,发现，这个和nios2-linux-uclibc-gcc还是有区别，这是什么原因呢？最终在google上找到问题的解决办法！

　　http://www.alteraforum.com/forum/showthread.php?t=23549

　　上面是问题的解决办法，大家不明白的可以进里面慢慢看看！我这里稍微解释一下。里面说，有两种branch，一种是trunk，一种是test-nios2，而uClinux是安装在test-nios2 branch下的，所以呢，需要转到test-nios2 branch目录下，没有办法啊，执行下面的命令转到test-nios2 branch下。

　　cd linux-2.6

　　git checkout test-nios2

　　cd uClinux-dist

　　git checkout test-nios2

　　如果成功的话，就会出现“Now Switching to test-nios2 branch”

　　5、编译内核

　　这里就没有什么可多说的啦，我在这步没有出现什么问题。执行下面的命令

　　cd uClinux-dist

　　make

　　这步需要等待一下，有一定的时间。至此，内核就编译成功啦！

　　最终在/use/local/src/nios2-linux/uClinux-dist/linux-2.6.x/arch/nios2/boot下生成镜像文件zImage

三、下载硬件sof文件和镜像文件

　　1、下载硬件到DE2

　　nios2-configure-sof (--cable x) DE2_NIOS.sof

　　2、下载镜像文件到DE2中

　　nios2-download -g (--cable x) zImage

　　3、启动uClinux

　　nios2-terminal (--cable x)

　　括号中选择的选项，是如果你安装了多个下载线的情况下，就指定下载线即可！

　　至此，uClinux在FPGA上的移植就成功，就会出现下面的东西啦！

Using cable "USB-Blaster [USB 2-1.2]", device 1, instance 0x00
Pausing target processor: OK
Initializing CPU cache (if present)
OK
Downloaded 1272KB in 7.7s (165.1KB/s)
Verified OK                         
Starting processor at address 0x00500000
# nios2-terminal
nios2-terminal: connected to hardware target using JTAG UART on cable
nios2-terminal: "USB-Blaster [USB 2-1.2]", device 1, instance 0
nios2-terminal: (Use the IDE stop button or Ctrl-C to terminate)

Uncompressing Linux... Ok, booting the kernel.
Linux version 2.6.26-rc6 (hippo@darkstar) (gcc version 3.4.6) #2 PREEMPT Mon Jun 16 14:30:09 CST 2008


uClinux/Nios II
Built 1 zonelists in Zone order, mobility grouping off.  Total pages: 8128
Kernel command line: 
PID hash table entries: 128 (order: 7, 512 bytes)
Dentry cache hash table entries: 4096 (order: 2, 16384 bytes)
Inode-cache hash table entries: 2048 (order: 1, 8192 bytes)
Memory available: 30136k/2333k RAM, 0k/0k ROM (1552k kernel code, 781k data)
Mount-cache hash table entries: 512
net_namespace: 180 bytes
NET: Registered protocol family 16
NET: Registered protocol family 2
IP route cache hash table entries: 1024 (order: 0, 4096 bytes)
TCP established hash table entries: 1024 (order: 1, 8192 bytes)
TCP bind hash table entries: 1024 (order: 0, 4096 bytes)
TCP: Hash tables configured (established 1024 bind 1024)
TCP reno registered
NET: Registered protocol family 1
io scheduler noop registered
io scheduler deadline registered (default)
ttyJ0 at MMIO 0x8009340 (irq = 8) is a Altera JTAG UART
console [ttyJ0] enabled
ttyS0 at MMIO 0x8008e00 (irq = 7) is a Altera UART
dm9000 Ethernet Driver, V1.30
TCP cubic registered
NET: Registered protocol family 17
RPC: Registered udp transport module.
RPC: Registered tcp transport module.
Freeing unused kernel memory: 572k freed (0x1b8000 - 0x246000)
Shell invoked to run file: /etc/rc
Command: hostname uClinux
Command: mount -t proc proc /proc
Command: mount -t sysfs sysfs /sys
Command: mount -t usbfs none /proc/bus/usb
mount: mounting none on /proc/bus/usb failed: No such file or directory
Command: mkdir /var/tmp
Command: mkdir /var/log
Command: mkdir /var/run
Command: mkdir /var/lock
Command: mkdir /var/empty
Command: ifconfig lo 127.0.0.1
Command: route add -net 127.0.0.0 netmask 255.0.0.0 lo
Command: cat /etc/motd
Welcome to
          ____ _  _
         /  __| ||_|                 
    _   _| |  | | _ ____  _   _  _  _ 
   | | | | |  | || |  _ \| | | |\ \/ /
   | |_| | |__| || | | | | |_| |/    
   |  ___\____|_||_|_| |_|\____|\_/\_/
   | |
   |_|

For further information check:
http://www.uclinux.org/

Execution Finished, Exiting

Sash command shell (version 1.1.1)
/> 

　　看到上面的东西，说明你移植成功啦，应该来说，很开心啦吧！是啊，移植了快有一个月啦！看到成功当然开心啦，在这里，也学到了很多东西。其实也走了很多歪路，首先是没有仔细阅读wiki里面的内容，总是下载org官网的uClinux-dist源码，最终总是有各种错误！还是不够冷静沉着，从这一点看来，还是静下心来时非常重要的，一个好的学习心情，一个好的学习方法是很重要的！

　　将上面的步骤写下来，纪念一下吧，也算是一个工作量吧！呵呵！