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1 构建U盘启动的嵌入式linux（一）
前言:在参考了<<构建嵌入式linux系统>>一书和独孤九贱的<<怎样一步一步制作嵌入式Linux系统>>后,他们都是用CF卡来制作,对于大多数人估计和我一样,手上并没有板子和CF卡,而只有x86的电脑和USB盘,这里详细的描述一下我是如何制作的U盘启动,过程虽然破费很多时间,还是可以享受一下成功的喜悦,重要的是我们学习如何的编译kernel,如何建立自己的根文件系统,以及内核的引导启动过程,虽然这个还有许多不完善的地方,我们在学习中逐步完善,为了使初学者能更好全步完成usb启动自己的内核,我把过程全步详细的贴在这儿,很感谢有这些前辈的文档的帮助使我也能够进入自己的linux, 接下让我们一起来分享吧:
先介绍我编译的环境:
Vmware6.0+rehat9.0(2.4.20) gcc 3.2.2
Vmware下编译内核有一些特殊之处,以及gcc的版本对编译也会有影响，下面我要讲到:
第一步:制作交叉编译环境
首先，我们要搞明白两个概念：一般我们工作的机器，称为开发机、主机；我们制作好的系统将要放到某台机器，如手机或另一台PC机，这台机我们称为目标主机。
我们一般开发机上已经有一套开发工具，我们称之为原生开发套件，我们一般就是用它们来写程序，那么，那什么又是交叉编译环境呢？其实一点也不神秘，也就是在开发机上再安装一套开发工具，这套开发工具编译出来的程序，如内核、系统工作或者我们自己的程序，是放在目标主机上运行的。
那么或许有初学者会问，直接用原生开发工具为目标主机编译程序不就完了？至少我当初是这么想的。一般来说，我们的开发机都是X86平台，原生开发套件开发的工具，也针对X86平台，而我们的目标主机可能是PowerPC、IXP、MIPS……所以，我们的交叉编译环境是针对某一类具体平台的。
一般来讲，交叉开发环境需要二进制工具程序、编译器、C链接库，嵌入式开发常用的这三类软件是：
Binutils
Gcc
uClibc
当然，GNU包含的工具套件不仅于此，你还要以根据实际需要，进行选择
我们这里用的386的系统,所以建立的文件只接用i386-linux-即可,如果是arm,就用arm-linux-大家一目了然,其它的类推。
建立起交叉环境来之后，你就可以继续进行第二步，编译内核：
第二步、编译内核
开发工具是针对某一类硬件平台，内核同样也是。这一步，我们需要用第一步中建立的工具，对内核进行编译，对于有内核编译经验的人来说，这是非常简单的；这里主要是要注意到一是在vmware编译环境，而是要用到U盘启动:
第三步、建立根文件系统
这个根文件系统，如果你的U盘足够大，可以直接cp主机上的，因为都386系统列，不过为了学习嵌入式系统，建议还是用“瑞士军刀”busybox吧。
所谓的根文件系统，也就是建立我们平常看到的bin、dev、proc……这一大堆目录，以及一些必备的文件；
这是我建好后的根文件系统架构:
drwxrwxr-x 2 afa afa 4096 May 14 17:13 bin
drwxrwxr-x 2 afa afa 4096 May 14 16:44 dev
drwxrwxr-x 3 afa afa 4096 May 14 06:21 etc
drwxrwxr-x 2 afa afa 4096 May 14 16:12 lib
lrwxrwxrwx 1 root root 11 May 14 17:13 linuxrc -> bin/busybox
dr-xr-xr-x 2 afa afa 4096 May 14 16:04 proc
drwxrwxr-x 2 afa afa 4096 May 14 17:13 sbin
drwxrwxrwt 2 afa afa 4096 May 14 16:04 tmp
drwxrwxr-x 4 afa afa 4096 May 14 17:13 usr
drwxrwxr-x 2 afa afa 4096 May 14 16:04 var
另外，我们还需要为我们的目标系统安装一些常用的工具软件，如ls、ifconfig……当然，一个办法是找到这些工具的源代码，用第一步建立的交叉编译工具来编译，但是这些软件一是数量多，二是某些体积较大，不适合嵌入式系统，这一步，我们一般都是用busybox来完成的，包括系统引导软件init；最后，我们为系统还需要建立初始化的引导文件，如inittab……
第四步、启动系统
在这一步，我们把建立好的目标、文件、程序、内核及模块全部拷贝到目标机存储器上，如硬盘。然后为系统安装bootloader，对于嵌入式系统，有许多引导程序可供我们使用。
例如syslinux,lilo,grub,uboot等。
关于bootloader的介绍，这里有两篇文章可以供大家学习参考：分别来自大陆和台湾的两们朋友的精彩分析:
嵌入式系统 Boot Loader 技术内幕 詹荣开 (zhanrk@sohu.com), Linux爱好者
Jserv's blog: 探索Linux bootloader 的佳作
不过它们许多都有硬件平台的限制。当然，如果你是工作在X86，可以直接用grub来引导，这里采用的grub的引导，试过lilo的引导，不是很成功，需要lilo22.3以后的版本，下载试过也没有搞成功，留待以后研究，本文主要是用grub，相信很多和我一样的朋友希望学习用它来引导自己的U盘。
做到这一步，将目标存储设备挂上目标机，如果顺利，就可以启动系统了。
当然，针对某些特别的平台，不能像硬盘这样拷贝了，需要读卡器、烧录……但是基本的方法是相通的！
第五步、优化和定制自己的个性化系统
通过前四步，我们已经得到了一个可以正常工作的系统。在这一步里，就是发挥你想像的时候了……
子目录及说明
目录 内容
boot 目标板的引导加载程序， 这里我放的是我的boot目录以及其中的内容
build-tools 建立交叉编译平台的工具源码
debug 调试工具及所有相关包
doc 项目中用到的所有文档
images 编译好的内核映像，以及根文件系统
kernel 各个版本的Linux内核源码
rootfs 制作好的根文件系统
sysapps 目标板将要用到的系统应用系统，比如busybox,thttpd,udhcpd等
tmp 存放临时文件
tools 编译好的跨平台开发工具链以及C链接库
我的启动脚本文件：myembed.sh
#!/bin/bash
export PROJECT=embeded
export PRJROOT=/home/afa/${PROJECT}
export TARGET=i386-1inux
export PREFIX=${PRJROOT}/tools
export TARGET_PREFIX=${PREFIX}/${TARGET}
export PATH=${PREFIX}/bin:/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin
cd ${PRJROOT}
大家在redhat可以用
#>. ./myembed.sh 就可以执行了，这个好象困惑我一下，记住在./myembed.sh前要加一个点
好了回到正题建立我们的嵌入式开发环境：
第二章 建立交叉编译环境
我没有采用手工建立的方式，而采用buildroot工具建立，当然如果开发你的商业硬件平台，厂家都会为你提供一个开发包，这里不去讨论。
建立交叉开发工具链
准备工具：
buildroot-0.9.27.tar.tar
只需要一个软件？对，其它的不用准备了，buildroot事实上是一个脚本与补丁的集合，其它需要用到的软件，如gcc、uClibc，你只需在buildroot中指明相应的版本，它会自动去给你下载。
事实上，buildroot到网上去下载所需的所有工作是需要时间的，除非你的带宽足够，否则下载软件时间或许会占去80%，而我在做这项工作之间， 所需的工作链全部都在我本地硬盘上，我解压开buildroot后，新建dl文件夹，将所有工具源码的压缩包拷贝进去，呵呵，buildroot就不用去 网上下载了。
我的软件清单：
Linux-libc-headers-2.4.27.tar.bz2
Gcc-3.3.4.tar.bz2
binutils 2.15.91.0.2.tar.bz2
uClibc 0.9.27.tar.bz2
genext2fs_1.3.orig.tar.gz
ccache-2.3.tar.gz
以下是详细的步骤：
[root@localhost afa]# . ./myembed.sh
[root@localhost embeded]# cd build-tools/
[root@localhost build-tools]# tar zxvf buildroot-0.9.27.tar.gz
[root@localhost build-tools]# cd buildroot;mkdir dl
[root@localhost buildroot]# ls ../dl
binutils-2.15.91.0.2.tar.bz2 genext2fs_1.3.orig.tar.gz
ccache-2.3.tar.gz linux-libc-headers-2.4.27.tar.bz2
gcc-3.3.4.tar.bz2 uClibc-0.9.27.tar.bz2
[root@localhost buildroot]# mv ../dl/* dl/
[root@localhost buildroot]# make menuconfig(如果用gcc4.0这里会有问题,自己修改一下即可,记得是有一句static语句,你可以去掉static就可以了)
Target Architecture (i386) ---> 选择i386即可
Build options --->
(${PRJROOT}/tools) Toolchain and header file location?
这个是问你编译好的东西存放在什么地方
Toolchain Options --->
x lqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqk x
x x --- Kernel Header Options x x
x x Kernel Headers (Linux 2.4.27 kernel headers) ---> x x
头文件它会自动去下载，不过应该保证与你将要用的内核是同一个版本
x x --- uClibc Options x x
x x [ ] Use the daily snapshot of uClibc? x x
使用最近的uClibc的snapshot
x x [ ] Enable locale/gettext/i18n support? x x
x x --- Binutils Options x x
x x Binutils Version (binutils 2.15.91.0.2) ---> x x
Binutils的版本
x x --- Gcc Options x x
x x GCC compiler Version (gcc 3.3.4) ---> x x
gcc的版本
x x () Additional gcc options x x
x x Build/install c++ compiler and libstdc++? x x
支持的语言
x x [ ] Build/install java compiler and libgcj? (NEW) x x
x x --- Ccache Options x x
x x Enable ccache support? (NEW) x x
启用ccache的支持，它用于编译时头文件的缓存处理，用它来编译程序，第一次会有点慢，但是以后的速度可就很理想了，呵呵……
x x --- Gdb Options x x
x x [ ] Build gdb debugger for the Target x x
x x [ ] Build gdb server for the Target x x
x x --- Common Toolchain Options x x
x mqqqqqqqqv(+)qqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqj x
tqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqq
Package Selection for the target --->
这个什么都不用选，留待以后用busybox来搞定好了。
Target Options --->
ext2 root filesystem for the target device
选择ext2作为根文件系统
配置ok后:
[root@localhost buildroot]# make
等一会儿………..
会让你选择平台：
Target x86 Processor Family
&216; 1. Generic 386 (CONFIG_GENERIC_386) (NEW)
&216; 选这个好了
输入1，等待………
当出现下列：
.comment --remove-section=.note --strip-unneeded 2>/dev/null || true;
/home/afa/embeded/build-tools/buildroot/build_i386/genext2fs-1.3/genext2fs -i 503 -b 1068 \
-d /home/afa/embeded/build-tools/buildroot/build_i386/root -q -D target/default/device_table.txt /home/afa/embeded/build-tools/buildroot/root_fs_i386.ext2
[root@localhost buildroot]#
表示你编译成功：
回头看一下自己的战利品：
[root@localhost buildroot]# cd ../../tools/
[root@localhost tools]# ls
bin bin-ccache i386-linux i386-linux-uclibc include info lib man usr
bin：所有的编译工具，如gcc，都在这儿了，只是加了些指定的前缀；
bin-ccache：如果在Toolchain optaion中没有选择对ccache的支持，就没有这一项了；
i386-linux：链接文件；实际指向include
i386-linux-uclibc：uclibc的相关工具；
include：供交叉开发工具使用的头文件；
info：gcc 的info文件；
lib：供交叉开发工具使用的链接库文件；
第三章 编译内核：
这里基本上没有什么难的，记住两点好了，一是在vmware下编译，二是要支持usb启动：
再者要以下原则为基础：
1、功能上的选择，应该能够满足需要的情况下，尽量地小；
2、小不是最终目的，稳定才是；
所以，最好编译内核前有一份目标机硬件平台清单以及所需功能清单，这样，才能更合理地裁减内核。
准备工具
Linux内核源码，我选用的是Linux-2.4.27.tar.bz2
编译内核
将Linux-2.4.27.tar.bz2拷贝至${PRJROOT}/kernel，解压
#cd linux-2.4.27
配置
# make ARCH=i386 CROSS_COMPILE=i386-linux- menuconfig
//建立源码的依存关系
# make ARCH=i386 CROSS_COMPILE=i386-linux- clean dep
//建立内核映像
# make ARCH=i386 CROSS_COMPILE=i386-linux- bzImage
ARCH指明了硬件平台，CROSS_COMPILE指明了这是交叉编译，且编译器的名称为i386-linux-XXX，这里没有为编译器指明路径，是因为我前面已将其加入至环境变量PATH。
编译完成后我的内核是1MB，usb盘够装，不过这个可以再缩小一些，对我们的实验无关紧要
继续下一步：
安装内核
内核编译好后，将内核及配置文件拷贝至${PRJROOT}/images下。
# cp arch/i386/boot/bzImage ${PRJROOT}/images/bzImage-2.4.27-rmk5
# cp vmlinux ${PRJROOT}/images/vmlinux-2.4.27-rmk5
# cp System.map ${PRJROOT}/images/System.map-2.4.27-rmk5
# cp .config ${PRJROOT}/images/2.4.27-rmk5.config
这里呢，因为我时用不到modules所以下列步骤暂时不需要：
---------------------------------------
//建立模块
#make ARCH=i386 CROSS_COMPILE=i386-linux- modules
//安装内核模块至${PRJROOT}/images
#make ARCH=i386 CROSS_COMPILE= i386-linux-
>INSTALL_MOD_PATH=${PRJROOT}/images/modules-2.4.18-rmk5
>modules_install
--------------------------------
附，内核选择：
内核编译记录：
----------------------------
注意，如果用vmware进行编译，那么需要注意一些地方：
如果你在vmware下重新编译内核，硬盘用的是scsi的，以下选项必选：
Device Drivers --->SCSI device support ---><*> SCSI disk support
Device Drivers --->SCSI device support --->SCSI low-level drivers ---> <*> BusLogic SCSI support
可以
如果不选上这个当用grub启动时会出现：
VFS: Cannot open root device "sda1 " or unknown-block(0,0)
Please append a correct "root= " boot option
Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(0,0)
* 关于USB, 能选的都选上吧
-----------------------------------------------------------------------------
Code maturity level options 不选
Loadable module support 不选（这个以后再研究，进一步学习，毕竟这个还是要用的）
Processor type and features 根据实际，选择处理器类型（我选默认的）
General setup --->
Networking support
PCI support
(Any) PCI access mode
PCI device name database
System V IPC
Sysctl support
(ELF) Kernel core (/proc/kcore) format
Kernel support for ELF binaries
Power Management support
Memory Technology Devices (MTD) ---> MTD设备，我用ＵＳＢ盘，不选
Parallel port support ---> 不选
Plug and Play configuration ---> 我的系统用不着即插即用，不选
Block devices --->
Loopback device support
RAM disk support
(4096) Default RAM disk size (NEW)
Initial RAM disk (initrd) support
上面三个一定要选上
Multi-device support (RAID and LVM) ---> 不选
Networking options ---> 基本上都选了
ATA/IDE/MFM/RLL support ---> 用了默认的
Telephony Support ---> 不选
SCSI support --->
SCSI disk support
Enable extra checks in new queueing code
Probe all LUNs on each SCSI device
Verbose SCSI error reporting (kernel size +=12K)
SCSI low-level drivers --->
Serial ATA (SATA) support(这个应该串口硬盘的支持，选不选无所谓)
BusLogic SCSI support(这个一定要选)
Fusion MPT device support ---> 不选
I2O device support ---> 不选
Network device support ---> 根据实际情况选择（选默认）
Amateur Radio support ---> 不选
IrDA (infrared) support ---> 不选
ISDN subsystem ---> 不选
Old CD-ROM drivers (not SCSI, not IDE) ---> 不选
Input core support ---> 不选
Character devices --->
Virtual terminal
Support for console on virtual terminal
Standard/generic (8250/16550 and compatible UARTs) serial support
Support for console on serial port
Multimedia devices ---> 不选
File systems --->
Kernel automounter version 4 support (also supports v3)
Virtual memory file system support (former shm fs)
/proc file system support
Second extended fs support
Console drivers --->
&8226; VGA text console 调试时接显示器用
Sound --->不选
USB support --->
UHCI Alternate Driver (JE) support
USB Mass Storage support
Kernel hacking --->不选
Cryptographic options --->不选
Library routines --->不选
第四章 建立根文件系统
构建工作空间时，rootfs文件夹用来存放根文件系统，
#cd ${PRJROOT}/rootfs
根据根文件系统的基本结构，建立各个对应的目录：
# mkdir bin dev etc lib proc sbin tmp usr var
# chmod 1777 tmp
# mkdir usr/bin usr/lib usr/sbin
# ls
dev etc lib proc sbin tmp usr var
# mkdir var/lib var/lock var/log var/run var/tmp
# chmod 1777 var/tmp
准备好根文件系统的骨架后，把前面建立的文件安装到对应的目录中去。
2、拷贝链接库
把uclibc的库文件拷贝到刚才建立的lib文件夹中：
# cd ${PREFIX}/lib
[root@localhost lib]# cp *-*.so ${PRJROOT}/rootfs/lib
[root@localhost lib]# cp -d *.so.[*0-9] ${PRJROOT}/rootfs/lib
3、 拷贝内核映像和内核模块
我们这里没有模块,暂时省下这一步
[root@localhost boot]# cd ${PRJROOT}/boot
[root@localhost boot]# cp ../images/bzImage-2.4.27-rmk5 .
[root@localhost boot]# mkdir grub(建立grub目录,为grub启动文件做准备)
[root@localhost boot]# cp /boot/grub/stage* grub/
4、 建立/dev下边的设备文件
在linux中，所有的的设备文件都存放在/dev中，使用mknod命令创建基本的设备文件。
mknod命令需要root权限
用我这个脚本好了,比较简单:dev.sh
重要的是要建上sda,sda1这两个,usb启动用的
#!/bin/bash
mknod -m 600 mem c 1 1
mknod -m 666 null c 1 3
mknod -m 666 zero c 1 5
mknod -m 644 random c 1 8
mknod -m 600 tty0 c 4 0
mknod -m 600 tty1 c 4 1
mknod -m 600 ttyS0 c 4 64
mknod -m 666 tty c 5 0
mknod -m 600 console c 5 1
mknod -m 660 hda b 3 0
mknod -m 660 hda1 b 3 1
mknod -m 660 hdb b 3 0
mknod -m 660 hdb1 b 3 1
mknod -m 660 sda b 3 0
mknod -m 660 sda1 b 3 1
mknod -m 660 sdb b 3 0
mknod -m 660 sdb1 b 3 1
ln -s /proc/self/fd fd
ln -s fd/0 stdin
ln -s fd/1 stdout
ln -s fd/2 stderr
[ 本帖最后由 bitmilong 于 2008-6-18 23:05 编辑 ] |
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发表于 2008-05-17 14:50
发表于 2008-06-18 23:07
