Linux内核介绍

  • uImage从何而来？

    • 明确：uImage属于嵌入式Linux系统三大软件之一。

  • Linux内核特点：

    • Linux内核是全世界最著名的开源软件。

  • Linux内核由BootLoader启动，一旦启动，BootLoader生命结束，Linux内核永驻内存。

  • Linux内核本质就是一个大程序。

  • Linux内核支持多种处理器架构，X86、PowerPC、FPGA、DSP、ARM等等。

  • Linux内核支持多种多样的硬件设备驱动。

  • Linux内核七大子系统：

    • 内存管理子系统。
    • 进程管理子系统
    • 文件系统
    • 系统调用
    • 设备驱动
    • 网络协议
    • 平台相关代码
Linux内核源码编译：

  • 目的：获取最终的二进制可执行文件uImage

  • 先获取正确的、合适的交叉编译器。

    • 切记：Linux内核源码的版本一定要和交叉编译器的版本要一致。

  • 然后获取Linux内核源码。

    • 切记：一定要从芯片厂家处获取Linux内核源码。

交叉编译X6818开发板的Linux内核源码：

  • 获取源码：ftp://porting/kernel.tar.bz2
  • 如果上位机的Linux系统是新装系统，还需要额外添加mkimage工具，用此工具来制作uImage。
  • 解压缩配置编译：
cp kernel.tar.bz2 /opt/
cd /opt/
tar -xvf kernel.tar.bz2  //得到kernel目录
cd /opt/kernel
make distclean
ls arch/arm/configs/x6818_defconfig  //获取配置参数
make x6818_defconfig   只做一次
time make uImage -j4
ls arch/arm/boot/uImage   //编译出的内核镜像。
cp arch/arm/boot/uImage /tftpboot

下位机测试：
进入uboot命令执行：
setenv bootargs root=/dev/nfs nfsroot=.......maxcpus=1
saveenv

printenv
ping nfsserver_ip  //测试nfs服务器是否能够ping通
tftp 0x48000000 uImage
bootm 0x48000000

  • 进入内核源码根目录： cd /opt/kernel

  • 生成一个菜单，来配置内核源码：make menuconfig

    • 注意：如果是新按照的Ubuntu系统，需要先额外按照ncurses库：sudo apt-get install libncurses5-dev

  • 罗列内核源码重要的配置如下：

    • system type ——>系统类型配置选项

      • //说明两点：当前内核支持ARM结构，当前内核支持：ARM system type (SLsiAP s5p6818)——>
      • 说明当前内核支持X6818开发板，Platform board
      • 总结：这就是传说中的三个经典检查，只要有一个不符合内核势必不能运行。

    • boot options——>启动选项配置

      • (console=ttySAC0,115200…)//圆括号内的内容是内核给自己传递的启动参数。
      • kernel command line type (use bootloader kernel args)//内核到底采用谁传递的启动参数信息呢？
        • use bootloader kernel arguments//如果uboot通过bootargs传递启动参数使用uboot传递的启动参数启动。
        • extend bootloader kernel arguments。//同时采用内核自己的启动参数和uboot传递的启动参数相结合
        • always use the default kernel command strir//只采用内核自己给自己传递的参数信息，即使uboot传递了也不用。

    • Device Drivers ——>//内核支持的硬件设备驱动选项

      • memory technology device (MTD) support ——>//MTD就是nand flash和其他存储的总称。
        • mapping drivers for chip access (nand flash驱动）

  • System Type->
    //三个检查

  • Boot optios->
    //检查内核的启动参数到底用谁的

    • Device Driver->
      //各类硬件外设的驱动
      • Norflash/Nandflash驱动
      • 输入设备驱动
      • 键盘
      • 触摸屏
      • 鼠标
      • 游戏摇杆
      • 摄像头驱动
      • LCD显示屏驱动
      • 声卡驱动
      • I2C总线驱动
      • SPI总线驱动
      • 1-Wire总线驱动
      • USB驱动
      • TF卡/SD卡/EMMC驱动

  • File System->
    //文件系统

    • EXT4
    • VFAT
    • NTFS
    • CRAMFS
    • UBIFS
    • JFFFS2
    • YAFFS2
    • NFS

如何在内核的make menuconfig菜单中添加自己的配置选项？

  • 搞定这个事情需要两个文件：Kconfig和Makefile。

Kconfig文件

  • 明确以下常用关键字：

    • config：用于生成一个选项，例如：config HELLO_WORLD，表示将来生成的选项名称叫：CONFIG_HELLO_WORLD，别忘记加“CONFIG”。
    • bool：表示这个配置选项将来的操作方式有两种：按Y键选择为*，表示将对应的源代码和uImage编译在一起，按N表示不选择，表示不编译。按M键表示将对应的源文件和uImage分开单独编译。
    • help：提供配置选项的帮助信息。

  • 语法格式：

 config    配置选项名称
 （TAB键）tristate/bool “菜单的提示信息”
 （TAB键）help：
                    额外的帮助信息
（TAB键）其余关键字。

例如：
    config HELLO_WORLD
        tristate "hello, world"
        help:
            this is a test msg
  • CONFIG_HELLO_WORLD到底给谁使用呢？
    • 在Makefile文件中根据config的配置进行编译。

Makefile文件

  • 功能：决定源文件如何编译。
  • 语法格式： obj-$(配置选项名称) += 源文件.o
    • 例如：obj-$(CONFIG_HELLO_WORLD) += helloworld.o
    • 结论：按Y键，CONFIG_HELLO_WORLD = Y，展开。
    • 按N键，不编译。

向内核添加LED驱动代码，采用LED驱动。

  • 上位机执行：

    • 获取LED驱动代码——led_drv.rar
    • led_drv.c //led的Linux系统驱动程序。
    • led_test.c //led的UC应用测试程序。

  • 继续执行：

cd /opt/kernel
vim drvers/char/Kconfig 文件添加：
    config TAREAN_LED
        tristate "tarena led driver"
        help:
            this is a x6818 board led driver
//保存退出
vim drivers/char/Makefile 文件中添加：
obj-$(CONFIG_TARENA_LED) += led_drv.o
//保存退出
  • 配置Linux内核：
cd /opt/kernel
make menuconfig
#按"/‘’搜索刚刚添加的TAREAN_LED，得到配置菜单的位置。按Y键选择为*，保存退出。

make uImage -j4
cp arch/arm/boot/uImage /tftpboot ,将新编译的内核复制到uImage 中。
  • 交叉编译LED测试程序
cp led_test.c /opt/rootfs/
cd /opt/rootfs/
arm...gcc -o led_test led_test.c
  • 下位机测试：
tftp 0x48000000 uImage
bootm 0x48000000
下位机启动完毕执行led_test。

如果从内核配置的角度修改内核，结果在板子上还是不能运行，接下来需要修改Linux内核源码。

  • 注意：3.8版本的Linux内核之前，只需要修改内核源码中一个跟硬件有关的源文件即可。但是3.8版本之后的Linux内核，采用新的技术：设备树来替代硬件信息的源文件内容，设备树就是一个文件，以.dts文件后缀结尾，此文件定义了大量的硬件信息，没有软件结构体变量之类的信息，例如：
    • <memory : 0x48000000, 0x4000000>
    • 如果采用源文件的形式描述硬件信息，则此文件位于内核源码/arch/arm/plat-s6p6818/x6818/device.c，只需要根据硬件差异修改此文件即可，此文件给设备驱动程序使用，后续驱动课还需要研究此文件。