嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 第 15 章 嵌入式 Linux 核心 與根檔案系統

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 大綱  15.1 Linux 核心移植準備  15.2 Linux 核心剪裁編譯  15.3 檔案系統建立與燒錄

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.1 Linux 核心移植準備  15.1 Linux 核心移植準備  15.2 Linux 核心剪裁編譯  15.3 檔案系統建立與燒錄

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.1 Linux 核心移植簡介  Linux 移植是將 Linux 作業系統針對具體的目 標平台做必要改寫，再將其安裝到該目標平 台使其正確的運行執行。  在嵌入式開發領域中，其基本內容是： 1. 取得某一版本的 Linux 核心原始程式碼，根據具 體目標平台針對原始程式碼進行必要的改寫（主 要是修改體系結構相關部分），及新增設備驅動。 2. 對該系統進行目標平台的交叉編譯，產生一個核 心映像檔，最後通過介面通訊方式將映象檔燒寫 （安裝）到目標平台中。

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.1 Linux 核心建立流程  形成適合 ARM 平台的 Linux 基本流程 1. 下載 Linux 核心及 ARM 平台相關套件 2. 建立交叉編譯環境 3. 修改核心內部的 makefile ，符合所建立的交叉編 譯環境 4. 進行編譯  提供 Linux 核心及 ARM 平台相關套件下載載 點  ftp://ftp.arm.linux.org.uk  其中提供 ARM Linux 的核心及其關於 ARM 平台 的套件。

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.1 GNU GCC 工具鏈說明  目前 Linux 作業系統主要以 GNU GCC 來執行交 叉編譯的動作。  GCC 進行程式碼編譯時，為保證編譯過程與實 體電腦硬體平台的無關性，它使用 RTL （ Register Transfer Language ）暫存器傳遞 語言對目標平台的指令進行描述。  由 GCC 輸出的是組合語言根源程式，必須經過 一些工具鏈協助，才可編譯成機器程式。  這些工具鏈包含 GNUBinutils 、 GNU GLibc 。  Binutils ：主要包含包含鏈結器 ld 和組譯器 as 。  GLibc ：其提供一個 C 函式庫，使系統完成基本系 統呼叫及其它的一些函數呼叫 。

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.1 GCC 產生過程  一般 GCC 交叉編譯器的產生過程 1. 取得 Binutils 、 GCC 、 Glibc 的原始程式碼。 2. 設置並編譯 Binutils ，得到我們下一步要用到的 組譯器和連接器。 3. 設置並編譯 GCC 原始程式碼，產生 GCC 編譯器。 4. 設置 Glibc 編譯產生 Glibc 的 C 函數庫。 5. 再次設置並編譯 GCC 原始程式碼，產生其他語 言的編譯器如： C ＋＋等。  這部分工作必須對硬體平台的體系結構非常 熟悉，執行才會正確，因此大多從網上直接 下載相關工具包。

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.1 ARM 系列核心資料夾  在 arch 目錄中有許多子目錄，是利用晶片命 名的，表示是針對該晶片體系結構的程式碼。  arm 系列晶片編譯核心，需修改 ARM 目錄下 相關檔案。 ARM 晶片系列 核心資料夾

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.1 ARM 初始化程式  在 arm/boot/bootp 下有一個 init.S 的檔案， init.S 就是引導 Linux 核心在 ARM 平台上啟 動的初始化程式碼。 初始化 程式碼

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.1 初始化工作內容  Init.S 主要完成以下功能： 1. 定義資料段、程式碼段、 bbs （未初始化資料段） 起始位址變數並對 bbs 段進行初始化。 2. 設置暫存器以初始化系統硬體。 3. 關閉中斷。 4. 初始化 LCD 顯示。 5. 將資料段資料複製到記憶體中。 6. 跳轉到核心起始函數 start_kernel 繼續執行。 7. 對主暫存器的修改。

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.2 Linux 核心剪裁編譯  15.1 Linux 核心移植準備  15.2 Linux 核心剪裁編譯  15.3 檔案系統建立與燒錄

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.2 Linux 核心剪裁編譯簡介  Linux 核心的裁剪與編譯看似簡單過程，只需 對其設置功能表做所需功能選擇。  針對所有核心設置功能表都是透過 Config.in 經由不同描述解釋器產生.config 設定檔。  針對核心設置功能表本身結構龐大，內容複 雜，具體如何選擇，必須熟悉與瞭解該功能表 的各項具體含義。

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.2 Linux 核心編譯功能表 Linux 核心的編譯功能表有好幾個版本執行：  make config:  透過進入命令行，經由一行一行顯示做設置，較 不便設定。  make menuconfig:  透過 menu 功能表，可選擇你要的核心功能。  make xconfig:  經由 X windows 所顯示的功能選單，使用便利。  針對上列三種方式， make menuconfig 方式 最為便利且穩定性最高的。

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.2 Linux 核心編譯功能表儲存及載入  以上大部分選項為 2.6 版核心的基本選項，但 會因為開發平台的不同，內部選項內容也會不 同，需要同學根據自己所需功能去設定。  設定完所需的設定，要將其設定檔建立起來。 在選項中有儲存與載入的功能：  Load an Alternate Configuration File 載入已建立的.config 檔。  Save Configuration to an Alternate File 儲存所設定內容至一個.config 檔

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.2 Linux 核心編譯功能表儲存及載入選項 載入與儲存 設定選項

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.2 Linux 核心編譯動作  建立完設定檔，必須經過編譯形成燒錄映像 檔，才可經由 Bootloader 燒錄至 Flash 所規劃 好的核心映射區。  編譯前必須先確認 Makefile 的編譯器路徑是 否設定為交叉編譯工具的編譯器路徑。  如之前設定，其路徑應為 : /usr/local/arm/3.4.1/bin/arm-linux-

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.2 Linux 核心編譯動作  確認無誤後，便可執行 make zImage 命令， 產生名為 zImage 的映像檔在核心資料夾中的 所屬晶片資料夾的 /arch/boot 的目錄底下。  如平台晶片為 ARM 系列，其目錄路徑為核心資料 夾 /arm /arch/boot

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.2 編譯核心 Makefile 檔  編譯核心 Makefile 檔所設定的編譯路徑 交叉編譯工具路徑

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.2 Linux 核心執行編譯  執行編譯，形成 zImage 燒錄檔 執行編譯動作

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.2 形成 Linux 核心映像檔路徑  產生燒錄檔的路徑位置 產生映像檔路徑 所產生映像檔

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嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.3 檔案系統指標比較表 檔案系統 可寫 性 永久 儲存性 停電 穩定性 壓縮 性 在 Ram 中 的空間 RomfsNoN/A No CramfsNoN/A YesNo JFFSYes No JFFS2Yes No Ext2 over NFTL Yes No Ext3 over NFTL Yes No Ext2 over RAM YesNo 幾種常用的檔案系統

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.3 檔案系統內容  根檔案系統是 Linux 系統的根本所在，啟動時 必須載入進來以支援系統的執行。  一般包括以下目錄內容：  /dev （設備檔目錄）  /proc （ proc 檔案系統目錄）  /etc （系統設置檔的目錄）  /sbin （系統程式的目錄）  /bin （基本應用程式的目錄）  /lib （共用函數庫的目錄）  /mnt （裝載其他磁片節點的目錄）  /usr （附加應用程式的目錄）。

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.3 開啟根檔案系統 (1)  根檔案系統提供給核心第一個行程的程式， 同時也提供了基本的工具。  一套 Linux 系統要正常啟動，根檔案系統要包 括下列檔案夾：  /bin ， /etc ， /proc ， /tmp ， /var ， /dev ， /mnt 。  要包括下列基本的設備檔：  /dev/console ， /dev/null ， /dev/ram0 ， /dev/tty ， /dev/tty0 。  要包括下列設置檔：  /etc/rc.d/inittab ， /etc/rc.d/rc.sysinit,/etc/fstab.

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.3 開啟根檔案系統 (2)  對於系統程式和基本的應用程式，由兩種方 式去獲得：  交叉編譯所有需要的命令原始程式碼， 利用 BusyBox 工具來完成。  將現有 ARM 專用 ramdisk 內部檔案拷貝至自己的 ramdisk 裏。

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.3 BusyBox 工具  嵌入式系統命令工具建立通常使用 BusyBox 工具。  他是一個工具集，包括很多常用的工具軟體，這 些軟體全都編譯成一個可執行檔，透過符號連接 的方式開啟各個工具的名稱。  其優勢為佔用空間小且可很方便的制定所需命令。  利用 BusyBox 建立命令工具流程  下載 BusyBox 原始檔案  進入設定功能表，選擇自己所需功能  進行 make 動作，編譯出所需的命令工具。

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.3 檔案系統建立流程  透過現有的 ramdisk 內部檔案拷貝至自己的 ramdisk 裏。必須經由特定的映像檔產生工具。  根據開發平台上的檔案系統採用 cramfs 檔案 系統，因此必須透過 mkcramfs 產生工具，將 以新增好所需應用程式的檔案系統，產生為 cramfs 映像檔。

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 15.3 檔案系統建立流程  產生所需的 cramfs 工作流程  將原本檔案系統的 cramfs 掛載在暫存資料夾  將暫存資料夾的檔案打包成 tar 檔，在目的資料夾 在將其 tar 檔解開  新增所需的應用程式  利用 mkcramfs 建立出新的 cramfs 檔

嵌入式系統概論 - 以 S3C2440 核心為架構 許永和 問題與討論  請讀者試著自行編譯 Linux 核心，並燒錄於平台之中  請讀者自行加入第 13 章所編譯好的九九乘法表程式 至檔案系統之中，並燒錄至平台之中