构建arm-linux仿真运行环境(skyeye+arm-linux+NFS)

一 前言
本文旨在将 arm-linux 在 skyeye 上搭建起来，并在 arm-linux 上能成功 mount NFS 为目标, 最终我们能在 arm-linux 里运行我们自己的应用程序. 其实在 skyeye 上移植 arm-linux 并非难事,网上也有不少资料, 只是大都遗漏细节, 以致细微之处卡壳，所以本文力求详实清析, 希望能对大家有点用处。

二 安装 Skyeye
我们选定 skyeye 的 1.2.4 这个版本, 为了能让它上面运行的 arm-linx 能挂接 NFS,我们需要修改 device/net/dev_net_cs8900a.c (修改后的文件在附件里), 再编译 skyeye。
操作如下, 先解压源码包:
#tar xzf skyeye-1.2.4_Rel.tar.gz
#cd skyeye-1.2.4

请用附件里的 dev_net_cs8900a.c 替换 device/net/dev_net_cs8900a.c 后执行编译:
#make NO_DBCT=1 NO_BFD=1

编译完后生成的 skyeye 在 binary 下，将其拷贝至 /usr/local/bin/ 下:
#cp binary/skyeye /usr/local/bin

三 编译内核
我们选定 linux-2.6.14.tar.bz2 这个版本, 交叉编译器用 arm-linux-gcc 3.4.1 (对2.6 内核用 3.4 以下的版本编译经常会出现问题)。操作步骤如下:

1.假定内核源码包在 /root 下, 首先解压源码:
#cd /root
#tar xjf linux-2.6.14.tar.bz2

2.进入内核目录:
#cd linux-2.6.14

修改此目录下的 Makefile, 将
ARCH          ?= $(SUBARCH)
CROSS_COMPILE ?=
改为
ARCH          ?= arm
CROSS_COMPILE ?= /usr/local/arm/3.4.1/bin/arm-linux-

3.生成默认的内核配置文件(for s3c2410):
#make smdk2410_defconfig

4.为内核添加 cs8900(见附件) 网卡驱动,以支持 NFS 挂接:
(1)复制 cs8900 驱动到 drivers/net/arm 目录
     #cp cs8900.c drivers/net/arm
     #cp cs8900.h drivers/net/arm

(2)修改 drivers/net/arm 目录下的 Kconfig 文件, 在最后添加:
     config ARM_CS8900
        tristate "CS8900 support"
        depends on NET_ETHERNET && ARM && ARCH_SMDK2410
        help
          Support for CS8900A chipset based Ethernet cards. If you have a network
          (Ethernet) card of this type, say Y and read the Ethernet-HOWTO, available
          from as well as .To compile this driver as a module, choose M here and read.
          The module will be called cs8900.o.

     注:在运行 make menuconfig 命令时就会出现: [ ] CS8900 support 这一选项

(3)修改 drivers/net/arm 目录下的Makefile文件,在最后添加如下内容:
     obj-$(CONFIG_ARM_CS8900) += cs8900.o

     注：2.6 版本内核的 Makefile 也与 2.4 的有所不同, 添加以上语句, 就会使内核在编译的时候根据配置将cs8900A的驱动程序以模块或静态的方式编译到内核当中。

(4)修改 arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c
     在此文件中找到 smdk2410_iodesc[] 结构数组，添加如下如下内容:

     {vSMDK2410_ETH_IO,pSMDK2410_ETH_IO, SZ_1M, MT_DEVICE}

     修改之后变成:

     static struct map_desc smdk2410_iodesc[] __initdata = {
     /* nothing here yet */
     /* Map the ethernet controller CS8900A */
     {vSMDK2410_ETH_IO,pSMDK2410_ETH_IO, SZ_1M, MT_DEVICE}
     };

     并且添加一个头文件引用:
     #include <asm-arm/arch-s3c2410/smdk2410.h>

(5)在 include/asm-arm/arch-s3c2410 目录下创建文件 smdk2410.h
     #ifndef _INCLUDE_SMDK2410_H_
     #define _INCLUDE_SMDK2410_H_

     #include <linux/config.h>
     #define pSMDK2410_ETH_IO 0x19000000
     #define vSMDK2410_ETH_IO 0xE0000000
     #define SMDK2410_ETH_IRQ IRQ_EINT9

     #endif

5.修改内核文件
修改 include/asm-arm/arch-s3c2410/map.h
#define S3C2410_CS6 (0x30000000UL)
to
#define S3C2410_CS6 (0xC0000000UL)

修改 include/asm-arm/arch-s3c2410/memory.h
#define PHYS_OFFSET (0x30000000UL)
to
#define PHYS_OFFSET (0xC0000000UL)

6.裁剪/定制内核
(1)#make menuconfig
(2)设置内核启动参数
     Boot options ---> Default kernel command string:
     mem=32M console=ttySAC0 root=/dev/ram initrd=0xc0800000,0x00800000 ramdisk_size=8192 rw
(3)设置 CS8900 的支持
     Device Drivers --->
     Network device support --->
     Ethernet (10 or 100Mbit) ---> []   CS8900 support
     选中 [*]   CS8900 support
(4)设置 initrd 的支持
     Device Drivers ---> Block devices ---> [ ] RAM disk support
     下面三项必须设置:
     1.确保 RAM disk support 被选中
     2.相应的将默认的 (4096) Default RAM disk size (kbytes) 改成 8192;
     3.Initial RAM disk (initrd) support 一定要选中, 切记!
(5)设置 NFS 的支持
     File systems ---> Network File Systems --->
     至少确保下面两项被选中:
     [*] NFS file system support
     [*]   Provide NFSv3 client support
(6)设置 ROM file system 的支持
     File systems ---> [*] ROM file system support
     确保 [*] ROM file system support 被选中
(7)设置 ext2 的支持
     File systems ---> [*] Second extended fs support
     确保 [*] Second extended fs support 被选中

7.编译
#make
编译完成后会有个 vmlinux 在当前目录下, 这就是我们要的 arm-linux 内核了

四 制作根文件系统 initrd.img(Initial RAM disk)
我们选定 busybox-1.9.2.tar.bz2 这个版本, 以静态方式编译, 即生成的 busybox 不需要共享库的支持就能运行。这样做我们就不需要布署程序库了。缺点是自己写的 arm-linux 程序在这个根文件系统中是不能运行的,因为缺少共享程序库的支持。不过别担心,我们会解决这个问题的,稍后你将看到,通过在 arm-linux 里以挂接 NFS 的方式, 将宿主机的 arm-linux-gcc 编译器的库文件挂到 arm-linux 的 /lib 下, 就可完美的运行我们自己的程序了。好，一步步来,先来看看根文件系统的制作:

1.解压源码包
#tar xjf busybox-1.9.2.tar.bz2
#cd busybox-1.9.2
2.修改 Makefile, 将
ARCH          ?= $(SUBARCH)                                                                                                                               
CROSS_COMPILE ?=
改为
ARCH          ?= arm                                                                                                                                      
CROSS_COMPILE ?= /usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-

注:这个版本的 busybox 用 3.4.1 的 arm-linux-gcc 编译有些问题, 用 3.3.2 版则可顺利编译。
3.定制 busybox
#make menuconfig

设置静态编译方式
Busybox Settings ---> Build Options ---> [*] Build BusyBox as a static binary (no shared libs)
确保 [*] Build BusyBox as a static binary (no shared libs) 被选中
4.执行 make 编译
#make

编译出错, 信息如下:
applets/applets.c:15:2: warning: #warning Static linking against glibc produces buggy executables
applets/applets.c:16:2: warning: #warning (glibc does not cope well with ld --gc-sections).
applets/applets.c:17:2: warning: #warning See sources.redhat.com/bugzilla/show_bug.cgi?id=3400
applets/applets.c:18:2: warning: #warning Note that glibc is unsuitable for static linking anyway.
applets/applets.c:19:2: warning: #warning If you still want to do it, remove -Wl,--gc-sections
applets/applets.c:20:2: warning: #warning from scripts/trylink and remove this warning.
applets/applets.c:21:2: error: #error Aborting compilation.
make[1]: *** [applets/applets.o] Error 1

按照提示,修改 scripts/trylink, 将此文件里面有 -Wl,--gc-sections 的行都删除掉,
然后重新 make
#make

还是出错, 信息如下:
# make
CC      applets/applets.o
applets/applets.c:15:2: warning: #warning Static linking against glibc produces buggy executables
applets/applets.c:16:2: warning: #warning (glibc does not cope well with ld --gc-sections).
applets/applets.c:17:2: warning: #warning See sources.redhat.com/bugzilla/show_bug.cgi?id=3400
applets/applets.c:18:2: warning: #warning Note that glibc is unsuitable for static linking anyway.
applets/applets.c:19:2: warning: #warning If you still want to do it, remove -Wl,--gc-sections
applets/applets.c:20:2: warning: #warning from scripts/trylink and remove this warning.
applets/applets.c:21:2: error: #error Aborting compilation.
make[1]: *** [applets/applets.o] Error 1
make: *** [applets] Error 2

修改文件 applets/applets.c 第 21 行, 将
#error Aborting compilation.
注释掉:
/*#error Aborting compilation.*/

执行 make 重新编译
#make

编译通过, busybox 被生成了, 然后执行
#make install

busybox 就被安装到默认的临时目录 _install 下了
5.制作 initrd.img
有了 busybox 后制作 initrd.img 就容易多了,只是说起来比较烦琐。以命令演示如下:

创建映像文件并挂到 initrd 目录
#mkdir initrd
#dd if=/dev/zero of=initrd.img bs=1k count=4096
#mke2fs -F -v initrd.img
#mount -o loop initrd.img initrd

将添加 busybox 到此映像文件
#cd initrd
#cp -r ../_install/* .

#创建必要的目录
#mkdir proc lib etc dev root home var tmp
#chmod 777 tmp

建立设备文件
#cd dev
#mknod -m 644 console c 5 1
#mknod -m 644 null c 1 3
#mknod -m 640 ram b 1 1
#mknod -m 644 mem c 1 1
#cd ..

创建脚本文件 etc/inittab, 内容如下:
::sysinit:/etc/init.d/rcS
::askfirst:-/bin/sh
::restart:/sbin/init
::ctrlaltdel:/sbin/reboot
::shutdown:/bin/umount -a -r
::shutdown:/sbin/swapoff -a

设置此脚本执行权限
#chmod 644 etc/inittab

创建脚本文件 etc/init.d/rcS, 内容如下:
#!/bin/sh
/bin/mount -t proc none /proc
/sbin/ifconfig lo 127.0.0.1 up
/sbin/ifconfig eth0 10.0.0.2 netmask 255.0.0.0 up
hostname skyeye
mkdir /var/tmp
mkdir /var/log
mkdir /var/run
mkdir /var/lock
/bin/ash

设置此脚本执行权限
#chmod 755 etc/init.d/rcS

最后一步,执行实际的写入操作,生成 initrd.img
cd ..
umount initrd

五 运行 arm-linux
现在我们有了内核 vmlinux, 映像文件 initrd.img, 模拟程序 skyeye, 我们还需要一个
配置文件 skyeye.conf 进行 arm-linux 的仿真运行。

#mkdir /root/test
#cd /root/test

将 vmlinux, initrd.img 都拷贝到此目录, 在此目录下建立一个 skyeye 的配制文件
skyeye.conf, 文件内容如下:
cpu: arm920t
mach: s3c2410x

# physical memory
mem_bank: map=M, type=RW, addr=0xc0000000, size=0x00800000
mem_bank: map=M, type=RW, addr=0xc0800000, size=0x00800000, file=./initrd.img
mem_bank: map=M, type=RW, addr=0xc1000000, size=0x01000000

# all peripherals I/O mapping area
mem_bank: map=I, type=RW, addr=0x48000000, size=0x20000000

mem_bank: map=I, type=RW, addr=0x19000300, size=0x00000020
net: type=cs8900a, base=0x19000300, size=0x20,int=9, mac=0:4:3:2:1:f, ethmod=tuntap, hostip=10.0.0.1

lcd: type=s3c2410x, mod=gtk
#dbct:state=on

好了,试运行吧:
skyeye -e vmlinux

看到你的 arm-linux 运行了吗 :-)

六 在 arm-linux 里运行我们自己的程序
现在 arm-linux 在 skyeye 上跑起来了, 我们能运行里面的命令, 但这些都是 busybox的,是系统程序。怎样才能在 arm-linux 里运行我们自己的程序呢? 有两种方案,我们不妨讨论一下,择优而录之:

1.在制作根文件系统 initrd.img 的时候把我们自己的程序加进去,比如放在 /usr/bin 里目录下,然后重新生成 initrd.img,并用这个新的根文件系统来运行 arm-linux。其实这是我们的产品在 arm-linux 上发布的最终方式,但这有个缺点: 在产品开发/调试阶段这么做比较麻烦,每修改一次代码就得 build 一次根文件系统。

2.利用挂接 NFS(Network file system) 的方式,我们访问/执行一个网络文件系统上的文件就像它在本地一样,显然这么做能避免第一种方案的弊端! 如何实现呢? 随我来:

(1)在 arm-linux 的宿主机里配置 NFS Server (我用是 ubuntu,而且是在 vmware 里)
     #apt-get install nfs-kernel-server
     #apt-get install nfs-common
(2)编辑文件 /etc/exports, 内容如下(具体需求由你而定):
     /test                          *(rw,sync,no_root_squash)
     /usr/local/arm/3.3.2/lib       *(ro,sync,no_root_squash)    
(3)配置宿主机的 ip
     #ifconfig eth1 down
     #ifconfig eth1 10.0.0.1 netmask 255.0.0.0 up
     注:你的可能是 eth0, 另外 ip 地址你也可自己定义,只要能和 arm-liux 通信
(4)重启 nfs server
     #/usr/sbin/exportfs -r
     #/etc/init.d/nfs-kernel-server restart
     #/etc/init.d/portmap restart
     注:可用 showmount -e 来验证你的配置是否成功
(5)在 skyeye 运行 arm-linux,为其配置 ip
     #ifconfig lo down
     #ifconfig eth0 down   
     #ifconfig lo 127.0.0.1 up
     #ifconfig eth0 10.0.0.2 netmask 255.0.0.0 up
     注:可将这几个命令加到 rcS 脚本里,让 arm-linux 启动时帮你做
(6)在 skyeye 上运行 arm-linux,演示 nfs 挂接
     #mount -o nolock 10.0.0.1:/usr/local/arm/3.3.2/lib /lib
     #export LD_LIBRARY_PATH=/lib   
     #mount -o nolock 10.0.0.1:/test /tmp

     在宿主机的 /test 下建立文件 hello.c,用 arm-linux-gcc 3.3.2 编译
     #cd /test
     #arm-linux-gcc -o hello hello.c

     在 arm-linux 的 /tmp 下看看,是不是有 hello.c 和 hello 这两个文件了? 试着运行看看:
     #cd /tmp
     #./hello

注:为了确认 arm-linux 能和宿主机通信, 可尝试以下手段:
(1)在宿主机上 ping 你的 arm-linux
   #ping 10.0.0.2 -c 2
(2)在 arm-linux 里 ping 你的宿主机
   #ping 10.0.0.1 -c 2
(3)如果相互都 ping 不通过,可这样做:
   重新设置一下 arm-linux 的网络:
   #ifconfig eth0 down
   #ifconfig eth0 up

   再重新设置一下宿主机的网络:
   #ifconfig eth1 down
   #ifconfig eth1 up

   然后再像上一步那样,相互 ping 对方,直至 ping 通为止