定制6410开发板的linux最小内核/文件系统

故事的背景

本学期俺老孙学习嵌入式操作系统（），最终课程项目是定制内核与开发一个视频播放程序：

1.定制和移植6410开发板上的嵌入式linux最小内核与最小文件系统
2.在最小系统的基础上加入利用6410平台视频硬编码的视频播放器

我手上拥有的硬件：Tiny6410开发板一个（屏幕型号是H43）。
目标：最短时间内最高效地完成任务。

交叉编译环境搭建

安装虚拟机

上头给的开发系统是Fedora 9（32位），有点老，安装时需要注意一些问题。

问题1

我的虚拟机是VM 11，安装Fedora 9时需将处理器数量设为1，每处理器核心设为2，如果不这样做您就会卡在安装界面，如下图：
![卡住的界面][1]

正常的安装界面是这样的：
![正常的安装界面][2]

问题2

设置磁盘大小时，最好设置为20G，太小可能出问题，到时需要重装（编译内核需要占用极大的空间）。

问题3

启动Fedora 9虚拟机时，VM11提示VMware Workstation cannot connect to the virtual machine。

对付此问题，只需打开控制面板——管理工具——服务，找到VMware Authorization Service服务，右键设置启动类型为自动，再右键启动。

问题4

安装完，开机后直接进入黑乎乎的字符界面，尝试用startx命令进入图形界面时，被告知no screen found。

这是由于您使用了VM11的简便安装模式，它会默认跳过图形界面的安装，只安装服务器必须的软件，默认安装只828个包，实际上需要一千多个才有图形界面：
![][3]

解决方法：在创建虚拟机时选择稍后安装操作系统，创建完毕再添加镜像文件，启动后就是自定义安装了。

问题5

一切装置完了之后，再次卡住，卡在Starting udev：
![][4]

这个有点复杂，估计是硬件不兼容之类的问题，持续等待几分钟后再次提示“Wait timeout. Will continue in the background.”

于是俺百度谷歌了一番，有人说是fedora识别方面有些BUG需要修改fedora的一些文件，但我进不了系统，也就没法从这里入手解决；有人说是CPU数量大于1的关系，我将CPU数量设为1，核心数量也设为1，依旧不行。

这时我想起来，按照VM11的简便模式安装后可以进入登录界面，而自定义安装加上图形界面就无法初始化硬件，莫非，是屏幕显示器的问题？

于是我修改虚拟机的屏幕，改“将主机设置用于监视器”为“制定监视器设置”，并指定分辨率为1024 * 768（我的显示器是27寸1080P，可能fedora9带不起），然后，就能成功进入设置界面了。
![][5]

注意以上问题，虚拟机很容易就安装完毕了。

交叉编译工具

准备工具包

crosstool-0.43.tar.gz
binutils-2.16.1.tar.bz2
gcc-4.0.2.tar.gz
glibc-2.3.6.tar.gz glibc-linuxthreads-2.3.6.tar.gz linux-2.6.26.tar.gz linux-libc-headers-2.6.12.0.tar.bz

使用非root用户登录

建立存放工具包源码的cross目录

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mkdir /home/qiuyongchen/cross
将 crosstool-0.43.tar.gz 复制到 cross 目录并解压
将其它工具包复制到cross目录
进入crosstool-0.43 目录对相关文件进行修改

【1】修改 arm.dat 

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KERNELCONFIG=`pwd`/arm.config  
TARGET=arm-linux  
TARGET_CFLAGS="-O"

【2】修改 demo-arm.sh: 

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#!/bin/sh  
# This script has one line for each known working toolchain  
# for this architecture.  Uncomment the one you want.  
# Generated by generate-demo.pl from buildlogs/all.dats.txt

TARBALLS_DIR=/home/lit/cross(修改这里) #下载的源码包存放的路径      
RESULT_TOP=/home/qiuyongchen/crosstool(修改这里)#交叉编译工具链安装的路径  
export TARBALLS_DIR RESULT_TOP  
GCC_LANGUAGES="c,c++"  
export GCC_LANGUAGES  

# Really, you should do the mkdir before running this,  
# and chown /opt/crosstool to yourself so you don't need to run as root.  
mkdir -p $RESULT_TOP  

#eval `cat arm.dat gcc-2.95.3-glibc-2.1.3.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-2.95.3-glibc-2.2.2.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-2.95.3-glibc-2.2.5.dat` sh all.sh --notest
#eval `cat arm.dat gcc-3.2.3-glibc-2.2.5.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-3.2.3-glibc-2.3.2.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-3.2.3-glibc-2.3.2-tls.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-3.3.6-glibc-2.2.2.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-3.3.6-glibc-2.2.5.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-3.3.6-glibc-2.3.2.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-3.3.6-glibc-2.3.2-tls.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-3.4.5-glibc-2.2.2.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-3.4.5-glibc-2.2.5.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-3.4.5-glibc-2.3.2.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-3.4.5-glibc-2.3.2-tls.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-3.4.5-glibc-2.3.5.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-3.4.5-glibc-2.3.5-tls.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-3.4.5-glibc-2.3.6.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-3.4.5-glibc-2.3.6-tls.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-4.0.2-glibc-2.2.2.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-4.0.2-glibc-2.3.2.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-4.0.2-glibc-2.3.2-tls.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-4.0.2-glibc-2.3.5.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-4.0.2-glibc-2.3.5-tls.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-4.0.2-glibc-2.3.6.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-4.0.2-glibc-2.3.6-tls.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-4.1.0-glibc-2.2.2.dat` sh all.sh --notest  
#eval `cat arm.dat gcc-4.1.0-glibc-2.3.2.dat` sh all.sh --notest  

#eval `cat arm.dat gcc-4.1.0-glibc-2.3.2-tls.dat` sh all.sh --notest  #注释掉这行  
eval `cat arm.dat gcc-4.0.2-glibc-2.3.6.dat` sh all.sh --notestt     #添加此行  

echo Done.

【3】修改 gcc-4.0.2-glibc-2.3.6.dat

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BINUTILS_DIR=binutils-2.16.1  
GCC_DIR=gcc-4.0.2  
GLIBC_DIR=glibc-2.3.6  
LINUX_DIR=linux-2.6.26 (修改这里) LINUX_SANITIZED_HEADER_DIR=linux-libc-headers-2.6.12.0  
GLIBCTHREADS_FILENAME=glibc-linuxthreads-2.3.6
执行./demo-arm.sh

进行编译，等差不多一个小时就编译出交叉编译工具了，至此呢，编译工具就弄到手了。

值得注意：交叉编译工具对版本的要求很严格，各个版本之间的兼容性较差，所以尽可能都下载到上述对应版本的工具包。

定制最小内核

准备

第一步 得到默认的内核配置

拷贝6410光盘文件A下Linux文件夹中的linux-2.6.28.6-20111212.tar.gz到虚拟机中，并解压。

进入解压后的目录，执行命令

1
mv config_mini6410_h43 .config

此命令会使用已经配置好的供h43屏幕的开发板使用

第二步 找到交叉编译环境

在Terminal中执行cd命令回到你的主目录，编辑你的个人脚本配置：

1
gedit .bashrc

在最后面加上这两行：

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export PRE=/home/qiuyongchen/crosstool/gcc-4.0.2-glibc-2.3.6/arm-linux/bin
export PATH=$PRE:$PATH

（保存该文件，关闭Terminal，重开一个Terminal，输入arm-再点击tab键，此时系统会弹出类似arm-linux-gcc之类的选项，这证明系统已经可以找到交叉编译器）

这是为了让你在下一步执行make命令时，系统能找到交叉编译器。

开始编译

执行make命令，如果没有错的话，应该会报错：

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invalid option `abi=aapcs-linux'

之所以会出错，是因为配置内核时使用了OABI的选项，你需要去掉它：
执行make menuconfig打开内核配置的界面，找到Kernel Features ---->Use the ARM EABIto compile the kernel选项，不选该项。

修改一遍再执行make命令，你就可以看到编译的过程了（一行行命令快速地刷过去）。

到了这里，我们就可以正常地编译内核了，但上头的要求是：尽可能地小，所以我们需要特殊地定制一个内核。

定制的详细过程

模板

定制前，我使用了源码包中针对h43屏幕已经调好的配置（config_mini6410_h43），在它的基础上进行修改。

在修改之前，我使用make zImage命令编译一个可以用的内核，发现其大小为3M，我的目标是删减到2M：
![][6]

开始定制

执行make menuconfig进入图形化配置界面

【1】 General setup
在此选项下，我去除了Automatically append version information to the version string，其余的保留

【2】Enable loadable module support
只选择Module unloading，以便后面以模块形式加载卸载。

【3】System Type
在ARM system type下选择Samsung S3C64XX，其余也保留不变

【4】Bus support / Kernel Features
均保持不变

【5】Floating point emulation
去掉NWFPE math emulation与VFP-format floating point maths选项。后面可能要播放视频需要用到浮点数运算，这里先不管。

【6】Networking suppot
直接去掉这个大选项，毕竟是不用联网的

【7】Device Drivers
这个有点麻烦，我全部去掉了SCSI device support下的全部支持，不需要与外部设备链接。
而在Input device support下，我去掉了Event interface与Touchscreens的支持，不需要事件也不需要触摸屏。
在Character devices下，我去掉了模块示例和Buzzer的驱动。
去掉USB support和MMC/SD/SDIO card support**。

其余的暂且不变（包括文件系统的配置）

定制结果

重新编译生成zImage，我发现其大小为2M，符合预期目标：
![][7]

至此呢，您就得到了一个大小约为2M的内核zImage文件，可以进一步处理烧写进开发板了。

定制最小文件系统

编译BusyBox

准备

将busybox-1.14.2.tar.gz复制到虚拟机中，解压。

这里会遇到一些权限不足的问题cannot mknod operation not permitted，解决方法：在命令行中输入su，然后输入root密码，进入超级管理员权限，之后再进行解压。

在安装包中已经有别人编译好的文件，所以先执行make clean清除掉。

调整busybox配置

执行make menuconfig进入编译前的配置。

进入busybox setting -> Build Options -> prefix，修改编译的前缀为**/home/qiuyongchen/crosstool/gcc-4.0.2-glibc-2.3.6/arm-linux/bin/arm-linux-**，如下图：
![][8]

第一次编译

先退出配置界面，执行make命令，尝试编译一遍（先不管定制），可以编译！

完了之后，执行make install。

在子目录_instll下面会生成3个目录bin/sbin/linuxsrc，进入各个目录，我发现虽然有很多链接，实际上只有一个busybox文件，大小为1M

建立文件系统

建立基本框架

在_install 下建立etc 目录；
在此etc 下分别建立rc,inittab,motd 三个文件；
进入刚新建的etc,在其下用”vi rc”命令建立rc 文件：

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#!/bin/sh
mount -t proc proc /proc
cat /etc/motd

保存后退出，用chmod 命令改变rc 文件属性 :

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[root@localhost etc]$chmod 755 rc

在etc 下新建一个inittab 文件，内容如下 :

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# /etc/inittab init(8) configuration for BusyBox
#
# Copyright (C) 1999-2003 by Erik Andersen <andersen@codepoet.org>
#
#
::sysinit:/etc/rc.d/rcS
::askfirst:-/bin/sh
::restart:/sbin/init
::ctrlaltdel:/sbin/reboot
::shutdown:/bin/umount -a -r
::shutdown:/sbin/swapoff -a

继续在etc 下建立motd 文件，其内容随意。

在etc 下建立init.d 目录，而后在init.d 目录下建立rc 文件的符号连接文件rcS：

1
[root@localhost init.d]$ ln -s ../rc rcS

在_install 下建立dev 目录，创建设备文件:

1
2
#mknod console c 5 1
#mknod mdblock3 b 31 3

至此呢，基本的框架就有了，也就是上头所需的最小文件系统了：
![][9]

封装基本框架

我使用了光盘中的mkubimage-mlc2工具（光盘A的linux目录下有个mktools-20110720.tar.gz文件，内部有该打包软件）

【1】安装mkubimage-mlc2
先解压mktools-20110720.tar.gz，用如下命令：

1
tar -vxzf mktools-20110720.tar.gz -C /

上述命令将所有的打包软件全部解压到/usr/sbin/目录

【2】打包busybox
进入busybox目录，执行命令:

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/usr/sbin/mkubimage-mlc2 _install rootfs_my.ubi

执行完后就得到了rootfs_my.ubi文件系统镜像，利用上课时说的方法将它放到SD卡中就能刷进开发板了。

执行上述命令时系统会报错：mkubimage-mlc2: error while loading shared libraries: liblzo2.so.2: cannot open shared object file: No such file or directory

原因是缺少了liblzo2.so.2，用yum安装上即可（先执行su进入root）

1
2
yum update(fedora太老，必须先更新软件库的列表)
yum install liblzo2.so.2

![][10]

至此，我们就得到了一个“最小文件系统”。先烧入开发板看一下
烧录配置：
![][11]

刚烧录进去时，没有任何响应，需要配置内核，让内核支持ubi格式才行：

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5
Device Drivers   --->
  Memory Technology Device(MTD) support  --->
    UBI - Unsorted block images --->
      <*> Enable UBI
      <*> MTD devices emulation driver(gluebi)(NEW)

配置mtd支持UBI接口

1
2
3
File systems   --->
  Miscellaneous filesystems  --->
    <*> UBIFS file system support

开机效果图：![][12]
是可以开机的。

按键驱动

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