tq2440 Linux 2.6.30.4内核移植

工作平台：fedora 10虚拟机

硬件平台：tq2440

内核版本：2.6.30.4

下载地址http://www.kernel.org/pub/linux/kernel/

交叉编译器：Sourcery G++ Lite 2009q1-203

下载地址https://sourcery.mentor.com/sgpp/lite/arm/portal/subscription3057

内核存放位置：/opt/mypaper/ linux-2.6.30.4/

 

      下面做一些简要说明，交叉编译器版本的选择直接关系到对内核编译能否成功，交叉编译工具链主要由三部分组成，binutils，gcc和glibc，通过查阅内核目录下Documentation/Changes文件可以获得相关支持信息，从文件中得知，至少需要GNU C版本为3.2版本，因此，交叉编译器的相对应部分的版本应该该与此相符，高于这个版本可以获得更好的性能，但不一定会编译成功，因此最好选择相对应的版本。通过查阅所下载交叉编译器的版本信息可知，该交叉编译器gcc版本为4.3.3，可以使用。至于交叉编译器解压后，只是修改了一些环境变量以及相关参数，这里不再赘述。下面开始配置内核。

注:所有命令均在内核根目录下执行。

 

修改根目录下的Makefile文件

命令：vim Makefile

修改：

ARCH=arm

CROSS_COMPILE=arm-linux-

原因：指明体系结构为arm，采用的交叉编译器为arm-linux-，这一步一定要改完再执行make menuconfig，否则，用的是x86的make，打开的配置单不是arm的。

 

修改平台输入时钟

命令：vim arch/arm/mach-s3c2440/mach-smdk2440.c

修改：smdk2440_map_io()中的s3c24xx_init_clock(12000000)

原因：tq2440使用12MHz外部时钟输入

 

修改机器码

命令：vim arch/arm/tools/mach-types

修改：s3c2440一行最后的数字改为168

原因：在内核文件arch/arm/mach-s3c2440/mach-smdk2440.c中的 MACHINE_START(S3C2440,”SMDK2440”)中要使用该机器码，同时它还应该与uboot中的机器码一致

 

制作配置单

命令：make menuconfig

原因：一开始内核不存在.config文件，无法进行编译，只有用户按自己需求配置好内核并保存配置单为.config后，才可编译。

下面分别描述内核加入的配置。

       首先加载内核提供的默认配置单，以减少内核配置的工作量。在弹出的配置界面中，选择Load an Alternate Configuration File，加载默认配置arch/arm/configs/s3c2410_defconfig

       该配置单按照arm体系结构添加了一些配置，但有一些是我们不需要的或者是需要修改的，在此基础上进行进一步的配置。

 

General setup，该配置单下包括了内核的一些基本设置，配置时加入的功能有

System V IPC：支持system V的进程间通信对象；

Classic RCU：经典RCU(read-copy-update)支持，这是一种高级互斥机制；

(17) Kernel log buffer size (16 => 64KB, 17 => 128KB)：内核日志缓冲区大小为128kb；

Optimize for size：内核大小优化，在编译时采用-O2；

Choose SLAB allocator (SLUB (Unqueued Allocator))：采用高速缓存管理（slab分配器）的高级版本SLUB；

 

Enable loadable module support，该配置单设置是否使用模块加载，在本配置单下选择：

Module unloading：模块可卸载，使得模块可以随时卸载和添加，当然一些不允许卸载的模块除外。

 

Enable the block layer，这个选项不选，因为设备中没有块设备，不需要使用块设备层，NAND flash直接通过IO口和几个控制引脚控制，也不需要块设备层。

 

System Type：该项是一些与平台相关的选项，选择以下几项：

ARM system type (Samsung S3C2410, S3C2412, S3C2413, S3C2440,S3C2443)：选择所支持的ARM类型，这里针对开发板选择支持三星S3C2410, S3C2412, S3C2413, S3C2440,S3C2443。

ADC common driver support：与ADC与触摸屏驱动有关，选上；

Force UART FIFO on during boot process：在内核解压时保持串口打开，可用于检测内核解压的情况；

(0) S3C UART to use for low-level messages：选择输出底层信息的串口，根据开发板情况，选择0号串口；

(0) Space between gpio banks：设置GPIO bank之间的空间，用于防止访问越界，选择后会占用一部分存储空间，这个设置为0，注意编写程序，一般不会越界，可以节省存储空间；

S3C2440 Machines

       SMDK2440

       SMDK2440 with S3C2440 CPU module

选择S3C2440 Machines下的这两项，使得内核支持SMDK2440，SMDK2440是三星公司的官方设计参考，一般都采用这种参考。

 

Bus support：该选项选择总线类型，这个不选，没有合适的。

 

Kernel Features：该选项设置内和特性，选择以下几项：

Memory split (3G/1G user/kernel split)：内存分配，一般保持该默认配置，即1G给内核空间，3G给用户空间；

Use the ARM EABI to compile the kernel：采用EABI技术编译内核，由于我们的交叉编译器支持EABI，选择该项；

(4096) Low address space to protect from user allocation：设置低端内存大小，按默认。

 

Boot options：引导时的相关选项，保持默认。

 

CPU Power Management：CPU电源管理，保持默认。

 

Floating point emulation：浮点仿真，保持默认。

 

Userspace binary formats：用户空间二进制模式，这里选择

Kernel support for ELF binaries，即采用ELF格式，ELF是可执行连接格式，是UNIX系统实验室作为应用程序二进制接口而开发和发布的。

 

Power management options：电源管理选项，这里不选，我们的设备要保持长时间工作，无需睡眠。

 

Networking support：网络设置，选择配置如下：

Networking options->

       Unix domain sockets：使用UNIX套接字；

       TCP/IP networking：TCP/IP网络；

       IP: kernel level autoconfiguration：内核自动配置IP；

IP: DHCP support ：允许本机根文件系统通过NFS（网络文件系统）挂载到其他计算机上，实现远端访问。

Wireless：无线设置，暂时保持默认，以后修改。

 

Device Drivers：设备驱动，保持默认，做驱动时会进行修改。

 

File systems：文件系统配置，选择内容如下：

DOS/FAT/NT Filesystems->

       VFAT (Windows-95) fs suppor：支持挂载windows的文件系统；

       (437) Default codepage for FAT：设置FAT文件系统允许代码页大小；

       (iso8859-1) Default iocharset for FAT：设置FAT文件系统采用的字符类型。

Pseudo filesystems->

Virtual memory file system support (former shm fs)：采用虚拟内存文件系统(Tmpfs)；

Userspace-driven configuration filesystem：使用configfs，该文件系统与sysfs功能相反。

Miscellaneous filesystems：这个先不做选择，制作yaffs2文件系统后再处理。

Network File Systems->

       NFS client support->

              NFS client support for NFS version 3：使用第三版NFS；

              Root file system on NFS：允许通过NFS挂载根文件系统。

Partition Types：划分类型，这里不选择。

Native language support->

       (iso8859-1) Default NLS Option;

       Codepage 437 (United States, Canada)

       Simplified Chinese charset (CP936, GB2312)

       NLS ISO 8859-1  (Latin 1; Western European Languages)

       NLS UTF-8

给出了支持的语言及字符集类型

 

Kernel hacking：该项大部分是便于内核开发使用的，选择以下几项：

(1024)Warn for stack frames larger than (needs gcc 4.4)：设置堆栈报警极限大小；

S3C UART to use for low-level debug：底层是用的UART端口号。

 

Security options：不做配置。

 

Cryptographic API：一些加密和校验码的设置，选择如下：

Cryptographic algorithm manager：启用加密技术必须选择这项；

ECB support：ECB支持；

CRC32c CRC algorithm：启用CRC32c算法；

AES cipher algorithms：启用AES加密算法；

ARC4 cipher algorithm：启用ARC4加密算法；

Hardware crypto devices：启用硬件加密设备；

 

Library routines：一些库函数选择，选择如下：

CRC ITU-T V.41 functions

CRC32 functions

CRC7 functions

        这样，整个配置过程结束，选择Save an Alternate Configuration File，保存为.config即可。现在在根目录下使用make zImage即可编译出内核镜像，但为了方便，作些改动。在根目录下使用命令vim arch/arm/boot/Makefile，进入该目录下的Makefile文件，修改如下

$(obj)/zImage:  $(obj)/compressed/vmlinux FORCE

        $(call if_changed,objcopy)

        @cp -f arch/arm/boot/zImage zImage.bin

        @echo '  Kernel: $@ is ready'

        这个指令就是将arch/arm/boot/目录下的zImage文件复制到根目录下，并重命名为zImage.bin，因为直接使用make zImage命令后zImage默认在arch/arm/boot/目录下，为了方便操作，加入该命令可将镜像复制到根目录下。 

        然后，修改根目录下的Makefile文件，如下：

distclean: mrproper

        @find $(srctree) $(RCS_FIND_IGNORE) \

                \( -name '*.orig' -o -name '*.rej' -o -name '*~' \

                -o -name '*.bak' -o -name '#*#' -o -name '.*.orig' \

                -o -name '.*.rej' -o -size 0 \

                -o -name '*%' -o -name '.*.cmd' -o -name 'core' \) \

                -type f -print | xargs rm –f rm -f zImage.bin

该命令是为执行make distclean清除文件时添加了一条清除任务，即将复制到根目录下的zImage.bin也清除掉。

        最后，执行make zImage，编译出内核镜像。由于此时未驱动NAND flash，也没有加载文件系统，烧写进开发板以后会显示未挂载文件系统，这进一步说明是正确的。

        下面对NAND flash进行分区和进行相应的配置。

        首先为内核支持NAND flash添加新的配置选项：

Device Drivers->

Memory Technology Device (MTD) support->启用MTD支持，这是使用NAND flash的前提，也是使用JAFFS2文件系统的前提

       MTD partitioning support：我们要对NAND flash进行分区，选中这一项；

       Direct char device access to MTD devices：允许字符设备访问MTD设备；

Common interface to block layer for MTD 'translation layers'：块设备层向MTD传输层接口，该项默认必须选上。

Caching block device access to MTD devices：允许缓存块设备访问MTD设备，JAFFS2为文件系统服务。

NAND Device Support->

NAND Flash support for S3C2410/S3C2440 SoC  使内核支持S3C2440 NAND flash

S3C2410 NAND Hardware ECC   采用S3C2410的硬件ECC

设置完毕，退出保存配置单。

 

命令：vim arch/arm/plat-s3c24xx/common-smdk.c

修改内容如下：

static struct mtd_partition smdk_default_nand_part[] = {

      [0] = {

           .name     = "uboot",

           .offset = 0x00000000,

           .size     = 0x00040000,

      },

      [1] = {

           .name     = "kernel",

           .offset = 0x00200000,

           .size     = 0x00300000,

      },

      [2] = {

           .name     = "yaffs2",

           .offset = 0x00500000,

           .size     = MTDPART_SIZ_FULL

      }

};

即将NAND flash分为3个分区，名称分别为uboot，kernel和yaffs2，偏移量分别为0，2M和5M，大小分别为256kb，3M和251M，注意：大小必须为128KB的整数倍。至于为什么这样分区，是和uboot相关的，在我的博客中有一篇原创的文章详细说明这个问题。

 

       然后，修改同文件的下面的代码

static struct s3c2410_platform_nand smdk_nand_info = {

      .tacls         = 10,

      .twrph0        = 25,

      .twrph1        = 10,

      .nr_sets = ARRAY_SIZE(smdk_nand_sets),

      .sets      = smdk_nand_sets,

}；

其中修改的值的确定，由NAND flash芯片手册查询相关数据，经计算得到，如下（其中HCLK=100Hz）：

tacls>CLE或ALE建立时间最小值*HCLK

twrph0>nWE或nRE的持续时间最小值*HCLK-1

twrph1>写数据起作用时间*HCLK-1

 

       最后，修改drivers/mtd/nand/s3c2410.c中s3c2410_nand_init_chip函数的语句

chip->ecc.mode  = NAND_ECC_NONE;

这里不采用NAND flash的软件ECC校验码，因为在初始化的时候，uboot中有校验码，然后在后面yaffs2文件系统移植的时候，要选上采用S3C2440硬件校验码。

 

yaffs2文件系统移植

添加内核对yaffs2的支持

       YAFFS（Yet Another Flash File System）是专门为NAND Flash存储器设计的嵌入式文件系统，遵循 GPL（General Public License）协议。

 

       在移植前，首先要为内核添加yaffs2文件系统支持，首先下载yaffs2文件系统的补丁，可到下面官方下载页www.yaffs.net下载。下载后，解压缩，进入yaffs2目录，输入下面命令：

./patch-ker.sh c /opt/mypaper/linux-2.6.30.4/

为内核打上补丁。进入内核目录下的fs目录，这时可以看到出现了一个yaffs2目录，说明已经为内核打上了支持yaffs2的补丁。以后的操作都将再次回到内核源码目录。

命令：make menuconfig

原因：对内核添加yaffs相关配置

        进入配置单，添加之前文件系统中未做的关于yaffs2的配置

File system->

       Miscellaneous filesystems->

              YAFFS2 file system support  添加内核对yaffs2的支持；

              512 byte / page devices  支持512字节/页的设备；

              2048 byte (or larger) / page devices  支持2048字节(2KB)/页的设备；

              Autoselect yaffs2 format  自动选择yaffs2的形式，照应上面两个不同页大小设备的情况。

配置好之后，保存配置单，重新编译内核镜像，此时，内核已经支持yaffs2文件系统了。

利用BusyBox建立根文件系统

       下载并解压busybox源码，这里不再赘述，采用1.13.0版本，最新为1.19.3，下载地址为http://www.busybox.net/downloads/

 

进入busybox目录，修改Makefile：

命令：vim Makefile

操作：修改CROSS_COMPILE = arm-linux-，指定交叉编译器；

         修改ARCH = arm，指定CPU类型。

 

对busybox进行配置，输入make menuconfig，打开配置单，大部分保持默认即可，这里只写出作了修改的地方。

Busybox Settings  --->

       Build Options  --->

Build BusyBox as a static binary (no shared libs) 这里选择为静态编译，默认为动态链接C程序库，这就需要将庞大的C程序库一同存储，但对于小系统，静态编译更好，这样不需要将整个C程序库放在文件系统中。

Installation Options  ---> 

(../myroot-2.6.30.4) BusyBox installation prefix  修改安装路径为上一级目录的myroot-2.6.30.4目录。

       Busybox Library Tuning  --->

              vi-style line editing commands vi命令编辑风格

              Fancy shell prompts 这一项一定要选上，不然无法识别/etc/profile中的PS1变量。

Linux Module Utilities  ---> 

首先取消Simplified modutils，然后在新出现的菜单中选中insmod，rmmod，lsmod，modprobe，这几项是对模块操作的命令

保存配置单，退出。

 

然后先使用make进行编译，然后再用make install进行安装。

 

注意：编译时出现错误

In file included from /opt/EmbedSky/4.3.3/bin/../arm-none-linux-gnueabi/libc/usr/include/linux/if_tunnel.h:5,

                 from networking/libiproute/iptunnel.c:24:

/opt/EmbedSky/4.3.3/bin/../arm-none-linux-gnueabi/libc/usr/include/linux/ip.h:85: error: redefinition of 'struct iphdr'

很显然是包含头文件ip.h所导致的问题，解决办法，将busybox中的networking/libiproute/iptunnel.c:24的头文件引用#include <netinet/ip.h>注释掉即可，分析原因应该是重复引用造成的。

       这样，在busybox上一级目录下，就出现了myroot-2.6.30.4的目录，其中已经有了bin，sbin，usr三个目录和linuxrc，但这还不是Linux的全部目录结构，因此需要自己再添加其它的目录。

先在myroot-2.6.30.4目录下再建立dev、etc、home、lib、mnt、opt、proc、root、sys、tmp、var目录，如有需要将来可以修改。

命令：mkdir –p dev etc home lib mnt opt proc root sys tmp var

下面填充个目录下的相关内容，并说明个目录的作用。

bin：用户和管理员必备的用户命令。

利用busybox生成的该目录已经包含了大部分常用的命令，这里不需要改动。

 

etc：系统的配置文件和启动脚本存放目录，该目录比较重要。添加内容如下：

(1) /etc/passwd

root:$1$f9ya6yUT$8/8m5URmSjPaR2FKlAf8q.:0:0:root:/:/bin/sh

bin:*:1:1:bin:/bin:

daemon:*:2:2:daemon:/sbin:

yjp:$1$prv02BFs$PezsV1oqmP64KHid2og6C.:502:502:Linux User:home/yjp:/bin/sh

这里注意，刚一开始乱码部分保持空白即可，然后将制好的文件系统烧入开发板，以root登陆，这是不需要密码即可登录成功，然后用命令passwd root和passwd yjp，设置密码即可。如希望出场就有默认密码，则可从设置密码后的/etc/passwd中复制对应乱码，将其粘贴到自制的文件系统中，重新编译文件系统镜像即可。现在默认密码为123456，用户如需修改，自行用passwd修改即可。

(2) /etc/fstab

proc   /proc   proc   defaults 0 0

sysfs  /sys    sysfs   defaults 0 0

tmpfs  /tmp   tmpfs  defaults 0 0

tmpfs  /dev   tmpfs    defaults 0 0 这里注意后面的错误分析

(3) /etc/group,

root:x:0:root

bin:*:1:root,bin,daemon

daemon:*:2:root,bin,daemon

(4) /etc/inittab

::sysinit:/etc/init.d/rcS

::respawn/sbin/getty 115200 yjp_serial0

::ctrlaltdel:/bin/reboot

::shutdown:bin/umount -a –r

然后修改该文件权限：chmod 777 inittab

(5) /etc/shadow 这个空着，不需要写内容

(6) /etc/profile

# Ash profile

# vim: syntax=sh

 

USER="`id -un`"

LOGNAME=$USER

PS1='[\u@\h \W]# '

PATH=$PATH

 

HOSTNAME=`/bin/hostname`

 

export USER LOGNAME PS1 PATH

(7) resolve.conf

nameserver 202.96.128.86

(8) init.d/rcS

#!/bin/sh

PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin

runlevel=S

prevlevel=N

umask 022

export PATH runlevel prevlevel

#

#    Trap CTRL-C &c only in this shell so we can interrupt subprocesses.

#

#    hotplug

mount -a

mkdir /dev/pts

mount -t devpts devpts /dev/pts

echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug

mdev -s

 

mkdir -p /var/lock

 

/bin/hostname -F /etc/sysconfig/HOSTNAME

修改权限：chmod 777 etc/init.d/rcS

(9) /etc/rc.d/init.d 暂时空着

(10) /etc/sysconfig/HOSTNAME

yjp

(11) /etc/mdev.conf

sd[a-z]*[0-9] 0:0 0660 @(mount -t vfat -o iocharset=utf8 /dev/$MDEV /mnt/udisk)

sd[a-z]*[0-9] 0:0 0660 *(umount /mnt/udisk)

与U盘载在相关。

至此，etc目录完成。

 

dev：设备文件及其他特殊文件。进入dev目录，执行

mkdir shm

mknod console c 5 1

mknod null c 1 3

建立两个系统是必须用到的设备，终端和内核“黑洞”。

 

home：用户主目录。

mkdir yjp

修改权限：chmod 777 yjp

 

lib：必要的程序库以及内核模块。该目录将交叉编译器的库文件复制过来。

cp -f /opt/EmbedSky/4.3.3/arm-none-linux-gnueabi/libc/armv4t/usr/lib/*.so* lib –a

删除PPP相应的库，不需要。

rm -f lib/libwv* lib/libuniconf*

 

mnt：挂载点，用于暂时挂载文件系统。我们要挂载U盘，在mnt中执行

mkdir udisk

 

opt：附加的软件套件，空着。

proc：用于提供内核与进程信息的虚拟文件系统，空着。

root：root用户主目录，空着。

sys：系统信息与控制(总线，设备以及驱动程序)的虚拟文件系统，mdev可能会在下面建立某些文件，空着。

tmp：暂时性文件，空着。

var：用于存放监控程序和工具程序的可变数据，空着。

usr/bin：非用户必备的二进制文件。这里复制了tq的几个数据传输文件，以方便传输数据。

 

为是系统正常启动，这里再完成串口驱动移植。

 

串口驱动移植

修改内核源码arch/arm/mach-s3c2440/mach-smdk2440.c

static struct s3c2410_uartcfg smdk2440_uartcfgs[] __initdata = {

        [0] = {

                .hwport      = 0,

                .flags       = 0,

                .ucon        = 0x3c5,

                .ulcon       = 0x03,

                .ufcon       = 0x51,

        },

        [1] = {

                .hwport      = 1,

                .flags       = 0,

                .ucon        = 0x3c5,

                .ulcon       = 0x03,

                .ufcon       = 0x51,

        },

        /* IR port */

        [2] = {

                .hwport      = 2,

                .flags       = 0,

                .ucon        = 0x3c5,

                .ulcon       = 0x03,

                            .ufcon       = 0x51,

        }

};

修改了ULCON2寄存器值，代表发送与接收每帧的数据位数为8位。

然后修改drivers/serial/samsung.c

添加头文件#include <mach/regs-gpio.h>，该头文件包含了S3C2440的引脚定义。

在函数s3c24xx_serial_startup(struct uart_port *port)的return前添加

if(port->line == 2)

{

     s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPH6, S3C2410_GPH6_TXD2);

     s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPH6, 1);

     s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPH7, S3C2410_GPH7_RXD2);

     s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPH7, 1);

}

分别将2号串口的GPH6和GPH7引脚设置为TXD2和RXD2功能，并禁止上拉。

static struct uart_driver s3c24xx_uart_drv = {

   .owner          = THIS_MODULE,

.dev_name      = "yjp_serial",

   .nr       = 3,

   .cons          = S3C24XX_SERIAL_CONSOLE,

   .driver_name   = S3C24XX_SERIAL_NAME,

   .major         = S3C24XX_SERIAL_MAJOR,

   .minor         = S3C24XX_SERIAL_MINOR,

};

修改了设备名。

添加配置单内容如下：

Device Drivers  --->

       Character devices  --->

              Serial drivers  --->

                     Samsung SoC serial support

                     Support for console on Samsung SoC serial port

                     Samsung S3C2440/S3C2442 Serial port support

重新编译镜像，烧写入开发板。

 

建立文件系统过程中出现的错误及解决方案

1. unable to open an initial console

原因：忘记在dev目录下创建console设备节点。

2. mkdir: can't create directory '/dev/pts': File exists

在制作的文件系统的/etc/fstab中添加

tmpfs /dev tmpfs defaults 0 0

原因：将dev/目录挂载为tmpfs，则在开机时会清空，就不存在文件已存在的问题了。