1.移植3.4内核-分析内核启动过程,重新分区,烧写jffs2文件系统

1.在上章-移植uboot里.我们来分析下uboot是如何进入到内核的

首先,uboot启动内核是通过bootcmd命令行实现的,在我们之前移植的bootcmd命令行如下所示:

bootcmd=nand read  0x30000000 kernel; bootm 0x30000000        //bootm:从0x30000000处启动内核

1.1然后我们进入cmd_bootm.c,找到对应的bootm命令对应的do_bootm():

int do_bootm(cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char * const argv[])
{
boot_os_fn *boot_fn;             //boot_fn是个数组函数
 ... ..
 
boot_fn(, argc, argv, &images); //调用数组函数
 ... ...
}

上面的boot_os_fn是个typedef型,如下图所示:

1.2由于定义了宏CONFIG_BOOTM_LINUX,最终会跳转到do_bootm ->do_bootm_linux()

代码如下所示:

int do_bootm_linux(int flag, int argc, char *argv[], bootm_headers_t *images)
{
         /* No need for those on ARM */
         if (flag & BOOTM_STATE_OS_BD_T || flag & BOOTM_STATE_OS_CMDLINE)
                   return -;
         if (flag & BOOTM_STATE_OS_PREP) {
                   boot_prep_linux(images);
                   return ;
         }
         if (flag & BOOTM_STATE_OS_GO) {
                   boot_jump_linux(images);
                   return ;
         }
 
         boot_prep_linux(images);      //该函数会将各个tag参数保存在指定位置,比如:内存tag、bootargs环境变量tag、串口tag等
         boot_jump_linux(images);      //该函数会跳转到内核起始地址
         return ;
}

1.3最终跳转到do_bootm ->do_bootm_linux-> boot_jump_linux()

代码如下所示:

static void boot_jump_linux(bootm_headers_t *images)
{
         unsigned long machid = gd->bd->bi_arch_number;     //获取机器ID
         char *s;
         void (*kernel_entry)(int zero, int arch, uint params);
         unsigned long r2;
         kernel_entry = (void (*)(int, int, uint))images->ep;  //设置kernel_entry()的地址为0x30000000
         s = getenv("machid");                     //判断环境变量machid是否设置,若设置则使用环境变量里的值
         if (s) {
                   strict_strtoul(s, , &machid);      //重新获取机器ID
                   printf("Using machid 0x%lx from environment\n", machid);  //使用环境变量的machid
         }
　　　　　... ...
        r2 = gd->bd->bi_boot_params;     //获取tag参数地址, gd->bd->bi_boot_params在setup_start_tag()函数里被设置
        kernel_entry(, machid, r2);     //跳转到0x30000000,r0=0,r1=机器ID,r2=tag参数地址
}

上面的machid默认值为MACH_TYPE_SMDK2410(也就是),我们也可以在环境变量里设置machid变量

1.4最终,便跳到内核执行代码,步骤如下所示:

• 1)根据R1(机器ID),来判断内核是否支持该机器,若支持则初始化机器相关函数
• 2)解析TAG参数,初始化串口,设置内存等
• 3)挂载根文件系统,并执行应用程序

2.接下来便从网上下载3.4.2内核来移植.

2.1修改Makefile,修改配置

tar xjf linux-3.4..tar.bz2
cd linux-3.4./
vi Makefile 

找到下面这句话：

ARCH            ?= $(SUBARCH)
CROSS_COMPILE   ?= $(CONFIG_CROSS_COMPILE:"%"=%)

改为：

ARCH            ?= arm
CROSS_COMPILE   ?= arm-linux-

(PS:我使用的是4.3.2,若交叉编译工具版本太低,可能无法编译)

2.2 配置编译

cd arch/arm/configs                //由于我们板子是arm板,进入该目录
ls  **                            //找到有mini2440_defconfig、
ls  **                            //找到有s3c2410_defconfig
 
cd ../../..
make s3c2410_defconfig                //配置2410, 更新.config配置文件
make uImage                          //编译,生成uImage
cp uImage /work/nfs_root/ uImage_new           //用nfs下载

3进入uboot烧写

nfs  192.168.2.106:/work/nfs_root/uImage_new
bootm   

如下图所示,发现串口输出乱码:

出现这个问题,可以先看看bootargs命令行的串口设置是否正确、uboot传递的机器ID是否正确.

3.1找到bootargs命令行的串口没有设置波特率,修改bootargs:

set bootargs root=/dev/mtdblock3 console=ttySAC0, 

3.2 测试机器ID是否正确

在我们1.3小节代码分析里,讲到过uboot传递进来的机器ID可以通过环境变量machid来设置

所以任意设置一个ID,这样再次启动内核时,内核识别不出来,就会打印出所有设备对应的机器ID

进入uboot,输入:

set machid
tftp  uImage
bootm 

如下图所示,由于内核不支持这个机器ID,所以打印出内核能支持的ID表:

由于我们板子是2440,所以测试7cf(mini2440)以及16a(smdk2440)这两个机器ID,是否支持我们开发板

发现只有7cf(mini2440)这个ID,有串口输出正常.

来看看16a(smdk2440)为什么串口乱码,进入mach-smdk2440.c( 位于arch/arm/mach-s3c24xx)

找到问题出在smdk2440_map_io():

static void __init smdk2440_map_io(void)
{
         s3c24xx_init_io(smdk2440_iodesc, ARRAY_SIZE(smdk2440_iodesc));
         s3c24xx_init_clocks();             //初始化时钟clock
         s3c24xx_init_uarts(smdk2440_uartcfgs, ARRAY_SIZE(smdk2440_uartcfgs));
}

由于我们板子上的晶振是12Mhz,而mdk2440_map_io()里,初始化的时钟是基于16934400hz的晶振.

所以将:

s3c24xx_init_clocks();             //初始化时钟clock

改为:

s3c24xx_init_clocks();             //初始化时钟clock

然后重新编译uImage:

make  s3c2410_defconfig             //将mach-s3c2440.c配置进内核
make  uImage
cp uImage /work/nfs_root/ uImage_new

进入uboot,输入:

set machid 16a
nfs  192.168.2.106:/work/nfs_root/uImage_new
boom 

启动内核,打印如下图所示:

如上图所示,内核创建了个分区,而我们移植的uboot只有个分区,代码如下:

0x00000000-0x00040000 : "bootloader"            //存放uboot
0x00040000-0x00060000 : "params"                //存放环境变量
0x00060000-0x00260000 : "kernel"                //存放内核
0x00260000-0x10000000 : "rootfs"                  //存放文件系统

uboot传递的文件系统路径root=/dev/mtdblock3,所以内核便卡死在启动文件系统上

4.所以接下来我们来修改内核分区

4.1在si里搜索上图出现的”S3C2410 flash partition”字段

如下图所示:

找到位于common-smdk.c中,里面有个数组smdk_default_nand_part[],内容如下所示:

4.2接下来便修改smdk_default_nand_part[]数组(位于arch/arm/mach-s3c24xx/common-smdk.c)

修改为:

static struct mtd_partition smdk_default_nand_part[] = {
         [] = {
                   .name         = "bootloader",            //0x00000000-0x00040000
                   .size  = SZ_256K,
                   .offset         = ,
         },
 
         [] = {
                   .name         = "params",                 //0x00040000-0x00060000
                   .offset = MTDPART_OFS_APPEND,
                   .size  = SZ_128K,
         },
 
         [] = {
                   .name         = "kernel",                  //0x00060000-0x00260000
                   .offset = MTDPART_OFS_APPEND,
                   .size  = SZ_2M,
         },
 
         [] = {
                   .name         = "rootfs",                 //0x00260000-0x10000000
                   .offset         = MTDPART_OFS_APPEND,
                   .size  = MTDPART_SIZ_FULL,
         }
};

上面部分宏的定义,如下所示:

• MTDPART_OFS_RETAIN:    填在offset里,表示先后保留多少size空间大小
• MTDPART_OFS_NXTBLK:   填在offset里,表示从下一个块开始
• MTDPART_OFS_APPEND:  填在offset里,表示该分区位置附加在上个分区结束的地址上
• MTDPART_SIZ_FULL:         填在size里,表示剩下的内存size都归于该分区

4.3若需要mini2440的机器ID,则还需要修改mini2440单板对应的mach-mini2440.c

因为该单板的mtd分区也不对,将里面的mini2440_default_nand_part[]内容改为和上面一样

4.4改好后,重启内核,发现内核还是启动不了以前的yaffs文件系统

如下图所示:

表示不支持该内核不支持yaffs文件系统,然后尝试使用ext3 ext2 cramfs vfat msdos iso9660等来挂载

4.5 尝试使用以前的jffs2文件系统

重新烧写jffs2,设置uboot环境变量,启动内核,打印如下图:

上图,表示jffs2已挂载,但是找不到init程序,因为这个文件系统的glibc库是交叉编译3.4版本的,由于3.4内核的交叉编译是4.3版本,所以不支持,接下来我们便重新制作文件系统

5.构造根文件系统

5.1首先编译安装busybox(参考以前的busybox安装章节)

进入https://busybox.net/下载busybox 1.20.0

tar -xjf busybox-1.20..tar.bz2
cd busybox-1.20.
make menuconfig          //设置交叉编译前缀

进入Busybox Settings --->Build Options --->

() Cross Compiler prefix

在弹出的对话框里面写入：arm-linux-

make          //编译
mkdir   /work/nfs_root/fs_mini_mdev_new            //创建要安装的文件系统目录
make install CONFIG_PREFIX=/work/nfs_root/fs_mini_mdev_new   //指定安装位置

5.2 安装glibc库

输入$PATH找到交叉编译位于/work/tools/arm-linux-gcc-4.3.2/usr/local/arm/4.3.2位置,

通过find -name lib,找到有以下几个lib

由于ARM9属于ARMv4T架构,所以拷贝上面两条红线处的lib到fs_mini_mdev_new里

mkdir /work/nfs_root/fs_mini_mdev_new/lib
mkdir /work/nfs_root/fs_mini_mdev_new/usr/lib -p
cp arm-none-linux-gnueabi/libc/armv4t/usr/lib/*.so* /work/nfs_root/fs_mini_mdev_new/usr/lib -d           /* -d:保持链接 */
cp arm-none-linux-gnueabi/libc/armv4t/lib/*.so* /work/nfs_root/fs_mini_mdev_new/lib -d

5.3 构造etc目录

在etc目录下,需要构造以下3个文件

• etc/inittab     : init进程会根据inittab文件里,来创建其它子进程,比如
• etc/init.d/rcS:脚本文件,里面用来执行命令,比如设置网卡,使用mount -a来装载/etc/fstab中的文件系统
• etc/fstab      :里面保存要被挂载的哪个文件系统,比如proc、sysfs、tmpfs、devpts等系统

1)构造/etc/inittab

cd  cd /work/nfs_root/fs_mini_mdev_new/
mkdir etc/
vi etc/inittab

添加以下几句:

::sysinit:/etc/init.d/rcS    //内核启动时,执行/etc/init.d/rcS
console::askfirst:-/bin/sh  //启动console对应的-/bin/sh进程之前,等待用户按enter键
::ctrlaltdel:/sbin/reboot   //按下ctrl+alt+del组合键时,启动reboot命令
::shutdown:/bin/umount -a -r  //系统关机前,卸载所有文件系统

2)构造etc/init.d/rcS

mkdir etc/init.d/
vi  etc/init.d/rcS

添加以下几句:

mount -a               //装载/etc/fstab中的文件系统
echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug  //使/sbin/medv指向hotplug,从而支持热拔插
mdev -s                //使用medv命令自动创建/dev下的所有设备节点

并给rcS加上可执行权限:

sudo chmod +x etc/init.d/rcS               //使脚本rcS能够执行命令

3)构造etc/fstab

PS:使用mdev命令需要sysfs、tmpfs、devpts这3个文件系统的支持

mkdir proc/                            //创建proc要挂载的目录
mkdir sys/                       //创建sysfs要挂载的目录,
mkdir dev/pts -p              //创建devpts要挂载的目录
vi  etc/fstab

添加以下几句

# device     mount-point    type     options      dump  fsck order
proc           /proc        proc     defaults
tmpfs          /tmp         tmpfs    defaults
sysfs          /sys         sysfs    defaults
devpts         /dev/pts     devpts   defaults           

5.4构造其它文件/目录

1)创建终端文件(dev/console和dev/null)

sudo mknod –m   dev/console c
sudo mknod –m  dev/null c   

2)创建其它目录

mkdir mnt tmp root

6.制作jffs2映像文件

由于mkfs.jffs2工具之前已经安装好了,所以直接使用mkfs.jffs2命令:

cd /work/nfs_root/                 //返回到上个目录
mkfs.jffs2 -n  -s   -e 128KiB  -d fs_mini_mdev_new  -o fs_mini_mdev_new.jffs2
//-n:表示每块不添加清除标记,-s:NAND的每页为2k,-e: NAND的每块为128kb
//-d fs_mini_mdev_new:表示要制作的根文件系统文件
//-o fs_mini_mdev_new.jffs2:表示生成的映像文件

7.烧写jffs2,启动内核

nfs  192.168.2.106:/work/nfs_root/fs_mini_mdev_new.jffs2
nand erase.part rootfs
nand write.jffs2    $filesize
set bootargs console=ttySAC0, root=/dev/mtdblock3 rootfstype=jffs2
nfs  192.168.2.106:/work/nfs_root/uImage_new
bootm 

7.1启动内核

打印如下图所示:

进入si,搜索exitcode,找到0x00000004对应的宏定义是SIGILL,表示非法指令

是因为arm-linux-gcc-4.3.2是使用的EABI接口,内核由于未配置,所以出现非法

7.2 配置内核支持EABI
输入make menuconfig,搜索EABI,找到位于:

kernel feature->

[*] Use the ARM EABI to compile the kernel         
make uImage

重新编译烧写内核就没问题了

未完待续,下章学习如何使内核支持yaffs系统