TQ210内核移植与文件系统构建

由于之前做过2440和6410，鉴于时间原因，这里暂时跨过其他模块的裸机驱动和uboot移植，直接进入内核移植及驱动开发方面的学习。

　　内核移植其实很简单，因为内核是linus率领的linux内核开发团队开发并维护的，我们只需要跟我们的平台交叉编译一下即可使用，但是，内核移植也不简单，因为内核移植起见出现任何问题都可能会被卡住，因为内核代码非常庞大，我们无法通读内核代码，下面是我移植期间遇到的各种悲催的问题和解决方案，首先是必备的开发环境：

　　a) Linux内核代码，版本3.8.3

　　b) S5PV210开发板(我的是TQ210)

　　c) HOST环境是WIN7(64位)下安装的Ubuntu虚拟机(12.10)

　　一 内核编译

　　从Linux内核网站(kernel.org)下载内核代码、解压并进入内核目录

　　(1)修改Makefile，将195行和196行改为：

ARCH = arm
CROSS_COMPILE   ?= arm-linux-

　　(2)进行默认配置，进入arch/arm/configs目录，可以发现最接近我们开发板的配置文件是s5pv210_defconfig，故

make s5pv210_defconfig

　　(3)编译内核，如果需要生成zImage则执行

make zImage

　　如果需要生成uImage则执行

make uImage

　　(4)用uboot下载并尝试运行，结果是悲剧的，在uboot打印”Starting kernel...“之后就看不到任何输出了，显然，有两种原因：

　　a. 编译的内核类型错误，比如您的uboot使用的是uImage，而您编译的是zImage。

　　b. 移植的uboot存在问题，没能正确的拷贝内核到正确的内存地址并启动。

　　c. 内核存在某些配置，我们没有配置。

 

　　经过查看内核配置项知道，内核默认采用的UART1打印调试信息，因此，执行：

make menuconfig

　　在出来的对话中依次选择System type => (1) S3C UART to use for low-level messages，在编辑框中将1改为0，然后保存配置并再次编译内核，直接执行make即可，无需make clean。如果是首次执行make menuconfig会遇到错误，这是因为make menuconfig依赖一个库，这里我忘记名字了，如果是ubuntu可以直接用指令安装的，网上搜一下就可以搞定。

　　编译完内核之后再次下载并尝试运行，这时，可以看到内核打印的信息了，如果您不幸只看到“Uncompressing Linux... done, booting the kernel.”就没有任何输出了，那么请检查uboot传入的机器码跟内核机器码是否匹配，如果不匹配请修正，然后重新编译运行内核或者uboot，如果修正之后仍然看不到其他输出，那么请检查uboot的bootargs参数，bootargs中必须配置console=ttySAC0，否则也看不到打印信息。

　　如果没有出现上面的错误，那么您的内核已经可以打印出很多信息，但是由于内核默认没有提供对Nand或网卡的支持，无法挂接文件系统，所以仍然无法正常运行。为了能使内核进入控制台，为后面的驱动开发提供环境，我们先制作文件系统，然后来移植网卡驱动，让内核NFS方式挂接文件系统，然后我们就可以开发其他驱动了，如Nand、LCD、声卡等等。

　　二 构建文件系统

　　其实构建文件系统还是比较简单的，注意几个地方，然后按部就班的来就可以了。

 

　　(1)创建根文件系统目录结构，可以使用如下脚本：

#!/bin/sh
echo "------Create rootfs directons start...--------"
mkdir rootfs
cd rootfs
echo "--------Create root,dev....----------"
mkdir root dev etc boot tmp var sys proc lib mnt home usr
mkdir etc/init.d etc/rc.d etc/sysconfig
mkdir usr/sbin usr/bin usr/lib usr/modules
echo "make node in dev/console dev/null"
sudo mknod -m 600 dev/console c 5 1
sudo mknod -m 600 dev/null  c 1 3
mkdir mnt/etc mnt/jffs2 mnt/yaffs mnt/data mnt/temp
mkdir var/lib var/lock var/run var/tmp
chmod 1777 tmp
chmod 1777 var/tmp
echo "-------make direction done---------"

　　在这里我将脚本命名为mkrootfs.sh，接下来给脚本加可执行权限(即chmod a+x mkrootfs)并运行脚本。我的脚本是在/nfsroot目录下运行的，所以我的根文件系统的根目录为/nfsroot/rootfs，后面均以该目录为例阐述。

　　(2)编译Busybox

 

　　到Busybox下载最新版的Busybox源码，我是用的是1.21.0版本，下载完后解压并进入busybox目录，首先是配置busybox

make menuconfig

　　配置菜单跟配置内核时的差不多，依次进入Busybox Settings => Build Options => Cross Compiler prefix (NEW)，设置为编译器的前缀，我的是arm-linux-。网上有些朋友还推荐选择Busybox Settings => Build Options => Build BusyBox as a static binary (no shared libs)，但是如果我们正确拷贝编译器了运行库的话，不设置也可以。现在可以编译Busybox了，执行

make

　　编译过程很顺利，我这里没有遇到任何错误，接下来将编译好的Busybox安装到/nfsroot/rootfs就可以了，执行

make CONFIG_PREFIX=/nfsroot/rootfs install

　　(3)拷贝编译器运行库

 

　　我的编译器是4.5.1版本的，拷贝arm-none-linux-gnueabi/sys-root/lib的所有动态库到/nfsroot/rootfs/lib下，为了不拷贝连接，应该加上”-d"选项，执行

cp *so* /nfsroot/rootfs/lib -d

　　同样拷贝arm-none-linux-gnueabi/sys-root/usr/lib下的所有动态库到/nfsroot/rootfs/usr/lib下，执行

cp *so* /nfsroot/rootfs/usr/lib -d

　　(4)构建etc目录

 

　　在etc目录下创建Inittab文件，内容如下

::sysinit:/etc/init.d/rcS
console::askfirst:-/bin/sh
::restart:/sbin/init
::ctrlaltdel:/sbin/reboot
::shutdown:/bin/umount -a -r
::shutdown:/sbin/swapoff -a

　　在etc/init.d/目录下创建rcS文件，内容如下

echo "----------mount all.........."
mount -a
echo "----------Starting mdev......"
echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
mdev -s
/bin/hostname -F /etc/sysconfig/HOSTNAME

　　为inittab和rcS文件添加可执行权限

chmod a+x inittab
chmod a+x rcS

　　在etc目录下创建fstab文件，内容如下

#evice mount-point type       option       dump   fsck   order
proc /proc proc defaults 0 0
none /tmp ramfs defaults 0 0
mdev /dev ramfs defaults 0 0
sysfs /sys sysfs defaults 0 0

　　在etc目录下创建profile文件，内容如下

PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin
export PATH
#set hostname
HOSTNAME='/bin/hostname'
export HOSTNAME
# Set PS1
PS1='[u@h W]$'
export PS1

　　拷贝主机/etc目录下的passwd和group文件到etc目录下。

　　(5) 设置HOSTNAME文件

　　在etc/sysconfig目录下创建HOSTNAME文件，在文件中写入主机名，我这里写的是bruce。

　　(6) 安装内核modules

 

　　进入内核源码目录，执行

make modules

　　待编译完成后安装modules，执行指令

make modules_install INSTALL_MOD_PATH=/nfsroot/rootfs

　　到这，根文件系统就构建完成了。

三 设置uboot启动参数

 

　　我的nfs根目录为/nfsroot，我的根文件系统目录是在该目录之下的，即/nfsroot/rootfs目录，故uboot启动参数设置如下：

noinitrd console=ttySAC0 root=<主机IP>:/nfsroot/rootfs rw ip=<开发板IP>:<主机IP>:<网关>:<子网掩码>::eth0:off init=/linuxrc

　　需要注意的是，所有的冒号":"都不可省略。

 

　　四 网卡驱动移植(DM9000)

　　选择网卡移植是因为网卡驱动相对较为简单，对于DM9000就更加简单了，因为内核本身提供了DM9000的驱动程序，但是没有针对开发板进行管教配置，因此，我们配置下开发板相关的东西即可完成网卡驱动的移植。打开arch/arm/mach-s5pv210/mach-smdkv210.c文件，并作以下修改：

 

　　(1) 修改smdkv210_dm9000_resources定义如下

static struct resource smdkv210_dm9000_resources[] = {
    [0] = {
        .start = 0x88000000,
        .end = 0x88000000 + 3,
        .flags = IORESOURCE_MEM,
    },
    [1] = {
        .start = 0x88000000 + 4,
        .end = 0x88000000 + 4 + 3,
        .flags = IORESOURCE_MEM,
    },
    [2] = {
        .start = IRQ_EINT(10),
        .end = IRQ_EINT(10),
        .flags = IORESOURCE_IRQ|IORESOURCE_IRQ_HIGHLEVEL,
    }
};

　　(2) 修改smdkv210_dm9000_init函数如下

static void __init smdkv210_dm9000_init(void)
{
    unsigned long* srom_bw = ioremap(0xE8000000, 4);
    unsigned long* srom_bc1 = ioremap(0xE8000004, 4);

    *srom_bc1 = ((0<<28)|(0<<24)|(5<<16)|(0<<12)|(0<<8)|(0<<4)|(0<<0));
    *srom_bw &= ~(0xf << 4);
    *srom_bw |= (1<<4)|(1<<5);

    gpio_request(S5PV210_MP01(1), "nCS1");
    s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_MP01(1), S3C_GPIO_SFN(2));
    gpio_free(S5PV210_MP01(1));

    iounmap(srom_bw);
    iounmap(srom_bc1);
}

　　这样，就完成了DM9000网卡驱动的移植，其实这样修改是有逻辑的，根据TQ210的原理图可知DM9000连接的片选时nCS1，也就是网卡是接在来ROM控制器的BANK1上。

根据S5PV210的内存映射表可以看出，SROMC的BANK1地址空间为0x88000000~0x8FFFFFFF，故当CPU寻址该范围内的地址空间时才会使能片选nCS1。所以，我们采用的是0x88000000地址。

另外，从TQ210原理图的DM9000部分还可以看到，DM9000使用的是外部中断10，故将中断号修改为10号。

　　最后需要说明的是smdkv210_dm9000_init函数的修改，这是因为DM9000的数据访问、命令发送等是按照一定时序工作的，而DM9000接再SROMC上，因此需要配置SROMC时序，使其可以正确驱动DM9000，关于时序的详细配置我还没研究，不过韦东山老师的第二期视频中讲述了DM9000的驱动移植，也讲了时序配置，需要的话可以参考。

 

　　五 挂接文件系统

　　我们现在配置好了网卡驱动，还需要对内核稍作配置才能使内核支持网络文件系统挂载，具体的可以参考以下配置。

 

　　(1) 配置网络支持

[*] Networking support  --->
    Networking options  --->
        <*> Packet socket
        <*> Unix domain sockets
        [*] TCP/IP networking
        [*]   IP: multicasting
        [*]   IP: kernel level autoconfiguration
        [*]     IP: DHCP support
        [*]     IP: BOOTP support
        [*]     IP: RARP support
        [*]   IP: multicast routing

　　(2) 配置网卡设备支持

Device Drivers  --->
    [*] Network device support  --->
        [*]   Ethernet driver support  --->
            <*>   DM9000 support

　　(3) 配置网络文件系统支持

File systems  --->
    [*] Network File Systems  --->
        <*>   NFS client support
        <*>     NFS client support for NFS version 2
        <*>     NFS client support for NFS version 3
        [*]       NFS client support for the NFSv3 ACL protocol extension
        <*>     NFS client support for NFS version 4
        [*]   Root file system on NFS

　　配置完以上三项后保存配置，然后再次编译内核，直接执行make指令即可。

 

　　这时，重新下载内核测试运行，没有意外的话现在内核已经可以正常工作了，如果不幸的遇到了问题，那么问题应该是NFS服务器配置的问题，ubuntu下配置NFS服务器很简单

sudo apt-get install nfs-kernel-server

　　然后以根权限打开/etc/exports文件，我的NFS根目录为/nfsroot，故，我设置export为

/nfsroot/ *(rw,sync,no_root_squash)

　　设置完成之后需要重启NFS服务，ubuntu下执行

sudo service nfs-kernel-server restart

　　重启的时候会看到一些警告，如下图

但是上述警告不影响使用。反之，如果设置为no_subtree_check，虽然系统可以正常挂载，但是无法进行创建文件等写操作，也就是说，挂载的文件系统是只读的。最后还要修改下/nfsroot的权限，为了以后使用方便。

chmod a+x /nfsroot -R

　　到这里，基于TQ210的内核移植已经初步完成了，接下来我们就可以进行驱动开发了。

 

　　六 问题总结

　　我在配置过程中遇到了很多问题，现在稍作总结

　　(1) 串口中断打印完Starting kernel...之后就没有任何输出了

　　配置内核，指定调试信息输出端口为UART0，文中讲到了详细配置。

　　(2) 解压完内核之后没有任何输出了

　　a.检查bootargs环境变量设置是否正确，必须设置console=ttySAC0

　　b.检查uboot传递的机器码根内核是否对应

　　c.检查uboot传给内核的taglist是否正确

　　(3) 内核无法挂接到NFS文件系统

　　a. 正确移植DM9000网卡驱动

　　b. 配置内核的网络部分、网卡设备和文件系统中的网络文件系统

　　c. 确认NFS服务器的配置是否正确，用另外其他linux或已经移植好系统的linux进行测试(mount -o nolock xx.xx.xx.xx:/nfsroot/rootfs)。

　　(4) 文件系统挂接成功，无法执行/linuxrc

　　a. 检查NFS配置文件，最好以NFSv2方式配置，内核不支持的话会出现问题。

　　b. 最好以文中推荐的方式进行NFS服务器配置。

　　c. 配置完成之后需要重启NFS服务或者是重启系统。