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 ?= 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

5.参照 http://skyeye.wiki.sourceforge.net/Linux 修改内核文件
  修改 include/asm-arm/arch-s3c2410/map.h
  #define S3C2410_CS6 (0x30000000)
  to
  #define S3C2410_CS6 (0xC0000000)

  修改 include/asm-arm/arch-s3c2410/memory.h
  #define PHYS_OFFSET UL(0x30000000)
  to
  #define PHYS_OFFSET UL(0xC0000000)

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:
  root@hukq-desktop:~/busybox/busybox-1.9.2# 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 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 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 :-)