嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境的搭建之：嵌入式開發(fā)環(huán)境的搭建

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5.1??嵌入式開發(fā)環(huán)境的搭建

5.1.1??嵌入式交叉編譯環(huán)境的搭建

交叉編譯的概念在第4章中已經(jīng)詳細(xì)講述過，搭建交叉編譯環(huán)境是嵌入式開發(fā)的第一步，也是必備的一步。搭建交叉編譯環(huán)境的方法很多，不同的體系結(jié)構(gòu)、不同的操作內(nèi)容甚至是不同版本的內(nèi)核，都會(huì)用到不同的交叉編譯器，而且，有些交叉編譯器經(jīng)常會(huì)有部分的bug，這都會(huì)導(dǎo)致最后的代碼無法正常地運(yùn)行。因此，選擇合適的交叉編譯器對于嵌入式開發(fā)是非常重要的。

交叉編譯器完整的安裝一般涉及多個(gè)軟件的安裝（讀者可以從ftp://gcc.gnu.org/pub/下載），包括binutils、gcc、glibc等軟件。其中，binutils主要用于生成一些輔助工具，如objdump、as、ld等；gcc是用來生成交叉編譯器的，主要生成arm-linux-gcc交叉編譯工具（應(yīng)該說，生成此工具后已經(jīng)搭建起了交叉編譯環(huán)境，可以編譯Linux內(nèi)核了，但由于沒有提供標(biāo)準(zhǔn)用戶函數(shù)庫，用戶程序還無法編譯）；glibc主要是提供用戶程序所使用的一些基本的函數(shù)庫。這樣，交叉編譯環(huán)境就完全搭建起來了。

上面所述的搭建交叉編譯環(huán)境比較復(fù)雜，很多步驟都涉及對硬件平臺(tái)的選擇。因此，現(xiàn)在嵌入式平臺(tái)提供廠商一般會(huì)提供在該平臺(tái)上測試通過的交叉編譯器，而且很多公司把以上安裝步驟全部寫入腳本文件或者以發(fā)行包的形式提供，這樣就大大方便了用戶的使用。如優(yōu)龍的FS2410開發(fā)光盤里就附帶了2.95.3和3.3.2兩個(gè)版本的交叉編譯器，其中前一個(gè)版本是用于編譯Linux?2.4內(nèi)核的，而后一個(gè)版本是用于編譯Linux?2.6版本內(nèi)核的。由于這是廠商測試通過的編譯器，因此可靠性會(huì)比較高，而且與開發(fā)板能夠很好地吻合。所以推薦初學(xué)者直接使用廠商提供的編譯器。當(dāng)然，由于時(shí)間滯后的原因，這個(gè)編譯器往往不是最新的版本，若需要更新時(shí)希望讀者另外查找相關(guān)資料學(xué)習(xí)。本書就以優(yōu)龍自帶的cross-3.3.2為例進(jìn)行講解（具體的名稱不同廠商可能會(huì)有區(qū)別）。

安裝交叉編譯器的具體步驟在第2章的實(shí)驗(yàn)二中已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)地講解了，在此僅回憶關(guān)鍵步驟，對于細(xì)節(jié)請讀者參見第2章的實(shí)驗(yàn)二。

在/usr/local/arm下解壓cross-3.3.2.bar.bz2。

[root@localhost?arm]#?tar?–jxvf?cross-3.3.2.bar.bz2

[root@localhost?arm]#?ls

3.3.2??cross-3.3.2.tar.bz2

[root@localhost?arm]#?cd?./3.3.2

[root@localhost?arm]#?ls

arm-linux??bin??etc??include??info??lib??libexec??man??sbin??share??VERSIONS

[root@localhost?bin]#?which?arm-linux*

/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-addr2line

/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-ar

/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-as

/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-c++

/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-c++filt

/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-cpp

/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-g++

/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-gcc

/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-gcc-3.3.2

/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-gccbug

/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-gcov

/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-ld

/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-nm

/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-objcopy

/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-objdump

/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-ranlib

/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-readelf

/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-size

/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-strings

/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-strip

可以看到，在/usr/local/arm/3.3.2/bin/下已經(jīng)安裝了很多交叉編譯工具。用戶可以查看arm文件夾下的VERSIONS文件，顯示如下：

Versions

??gcc-3.3.2

??glibc-2.3.2

??binutils-head

Tool?chain?binutils?configuration:

../binutils-head/configure?…

Tool?chain?glibc?configuration:

../glibc-2.3.2/configure?…

Tool?chain?gcc?configuration

../gcc-3.3.2/configure?…

可以看到，這個(gè)交叉編譯工具確實(shí)集成了binutils、gcc、glibc這幾個(gè)軟件，而每個(gè)軟件也都有比較復(fù)雜的配置信息，讀者可以查看VERSIONS文件了解相關(guān)信息。

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5.1.2??超級終端和minicom配置及使用

前文已知，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的程序只能在對應(yīng)的嵌入式硬件平臺(tái)上運(yùn)行，那么如何把開發(fā)板上的信息顯示給開發(fā)人員呢？最常用的就是通過串口線輸出到宿主機(jī)的顯示器上，這樣，開發(fā)人員就可以看到系統(tǒng)的運(yùn)行情況了。在Windows和Linux中都有不少串口通信軟件，可以很方便地對串口進(jìn)行配置，其中最主要的配置參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗(yàn)位和數(shù)據(jù)流控制位等，但是它們一定要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)配置。下面介紹Windows中典型的串口通信軟件“超級終端”和在Linux下的“minicom”。

1．超級終端

首先，打開Windows下的“開始”→“附件”→“通訊”→“超級終端”，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)如圖5.1所示的新建超級終端界面，在“名稱”處可隨意輸入該連接的名稱。

圖5.1??新建超級終端界面

接下來，將“連接時(shí)使用”的方式改為“COM1”，即通過串口1，如圖5.2所示。

接下來就到了最關(guān)鍵的一步——設(shè)置串口連接參數(shù)。要注意，每塊開發(fā)板的連接參數(shù)有可能會(huì)有差異，其中的具體數(shù)據(jù)在開發(fā)商提供的用戶手冊中會(huì)有說明。如優(yōu)龍的這款FS2410采用的是波特率為115200，數(shù)據(jù)位數(shù)為8，無奇偶校驗(yàn)位，停止位數(shù)為1，無硬件流控，其對應(yīng)配置如圖5.3所示。

??????????????

???圖5.2??選擇連接時(shí)使用方式???????? 圖5.3??配置串口相關(guān)參數(shù)

這樣，就基本完成了配置，最后一步單擊“確定”按鈕就可以了。這時(shí)，讀者可以把開發(fā)板的串口線和PC機(jī)相連，若配置正確，在開發(fā)板上電后，在超級終端的窗口里應(yīng)能顯示類似于圖5.4的串口信息。

圖5.4??在超級終端上顯示信息

注意	要分清開發(fā)板上的串口1、串口2，如在優(yōu)龍的開發(fā)板上標(biāo)有“UART1”、“UATR2”，否則串口無法打印出信息。

2．minicom

minicom是Linux下串口通信的軟件，它的使用完全依靠鍵盤的操作，雖然沒有“超級終端”那么易用，但是使用習(xí)慣之后讀者將會(huì)體會(huì)到它的高效與便利。下面主要講解如何對minicom進(jìn)行串口參數(shù)的配置。

首先在命令行中鍵入“minicom”，這就啟動(dòng)了minicom軟件。minicom在啟動(dòng)時(shí)默認(rèn)會(huì)進(jìn)行初始化配置，如圖5.5所示?？梢酝ㄟ^“minicom?-s”命令進(jìn)行minicom的配置。

圖5.5??minicom啟動(dòng)

注意	在minicom的使用中，經(jīng)常會(huì)遇到3個(gè)鍵的操作，如“CTRL-A?Z”，這表示先同時(shí)按下CTRL和“A”，然后松開這兩個(gè)鍵再按下“Z”。

正如圖5.5中的提示，接下來可鍵入CTRL－A?Z，來查看minicom的幫助，如圖5.6所示。按照幫助所示，可鍵入“O”（代表Configure?minicom）來配置minicom的串口參數(shù)，當(dāng)然也可以直接鍵入“CTRL-A?O”來進(jìn)行配置。如圖5.7所示。

圖5.6??minicom幫助

圖5.7??minicom配置界面

在這個(gè)配置框中選擇“Serial?port?setup”子項(xiàng)，進(jìn)入如圖5.8所示的配置界面。

圖5.8??minicom串口屬性配置界面

上面列出的配置是minicom啟動(dòng)時(shí)的默認(rèn)配置，用戶可以通過鍵入每一項(xiàng)前的大寫字母，分別對每一項(xiàng)進(jìn)行更改。圖5.9所示為在“Change?which?setting”?中鍵入了“A”，此時(shí)光標(biāo)轉(zhuǎn)移到第A項(xiàng)的對應(yīng)處。

圖5.9??minicom串口號(hào)配置

注意	在minicom中“ttyS0”對應(yīng)“COM1”，“ttyS1”對應(yīng)“COM2”。

接下來，要對波特率、數(shù)據(jù)位和停止位進(jìn)行配置，鍵入“E”，進(jìn)入如圖5.10所示的配置界面。

圖5.10??minicom波特率等配置界面

在該配置界面中，可以鍵入相應(yīng)波特率、停止位等對應(yīng)的字母，即可實(shí)現(xiàn)配置，配置完成后按回車鍵就退出了該配置界面，在上層界面中顯示如圖5.11所示配置信息，要注意與圖5.8進(jìn)行對比，確定相應(yīng)參數(shù)是否已被重新配置。

圖5.11??minicom配置完成后界面

在確認(rèn)配置正確后，可鍵入回車返回上級配置界面，并將其保存為默認(rèn)配置，如圖5.12所示。之后，可重新啟動(dòng)minicom使剛才配置生效，在用串口線將宿主機(jī)和開發(fā)板連接之后，就可在minicom中打印出正確的串口信息，如圖5.13所示。

圖5.12??minicom保存配置信息

圖5.13??minicom顯示串口信息

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到此為止，讀者已經(jīng)能將開發(fā)板的系統(tǒng)情況通過串口打印到宿主機(jī)上了，這樣，就能很好地了解硬件的運(yùn)行狀況。

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小知識(shí)

通過串口打印信息是一個(gè)很常見的手段，很多其他情況如路由器等也是通過配置串口的波特率這些參數(shù)來顯示對應(yīng)信息的。

5.1.3??下載映像到開發(fā)板

正如第4章中所述，嵌入式開發(fā)的運(yùn)行環(huán)境是目標(biāo)板，而開發(fā)環(huán)境是宿主機(jī)。因此，需要把宿主機(jī)中經(jīng)過編譯之后的可執(zhí)行文件下載到目標(biāo)板上。要注意的是，這里所說的下載是下載到目標(biāo)機(jī)中的SDRAM。然后，用戶可以選擇直接從SDRAM中運(yùn)行或?qū)懭氲紽lash中再運(yùn)行。運(yùn)行常見的下載方式有網(wǎng)絡(luò)下載（如tftp、ftp等方式）、串口下載、USB下載等，本書主要講解網(wǎng)絡(luò)下載中的tftp方式和串口下載方式。

1．tftp

tftp是簡單文件傳輸協(xié)議，它可以看作是一個(gè)FTP協(xié)議的簡化版本，與FTP協(xié)議相比，它的最大區(qū)別在于沒有用戶管理的功能。它的傳輸速度快，可以通過防火墻，使用方便快捷，因此在嵌入式的文件傳輸中廣泛使用。

同F(xiàn)TP一樣，tftp分為客戶端和服務(wù)器端兩種。通常，首先在宿主機(jī)上開啟tftp服務(wù)器端服務(wù)，設(shè)置好tftp的根目錄內(nèi)容（也就是供客戶端訪問的根目錄），接著，在目標(biāo)板上開啟tftp的客戶端程序（現(xiàn)在很多Bootloader幾乎都提供該服務(wù)）。這樣，把目標(biāo)板和宿主機(jī)用直連線相連之后，就可以通過tftp協(xié)議傳輸可執(zhí)行文件了。

下面分別講述在Linux下和Windows下的配置方法。

（1）Linux下tftp服務(wù)配置。

Linux下tftp的服務(wù)器服務(wù)是由xinetd所設(shè)定的，默認(rèn)情況下是處于關(guān)閉狀態(tài)。

首先，要修改tftp的配置文件，開啟tftp服務(wù)，如下所示：

[root@localhost?tftpboot]#?vim?/etc/xinetd.d/tftp

#?default:?off

#?description:?The?tftp?server?serves?files?using?the?trivial?file?transfer

#????????????protocol.??The?tftp?protocol?is?often?used?to?boot?diskless?

#????????????workstations,?download?configuration?files?to?network-aware?printers,

#????????????and?to?start?the?installation?process?for?some?operating?systems.

service?tftp

{

?????????????socket_type??????????????????=?dgram??/*?使用數(shù)據(jù)報(bào)套接字*/

?????????????protocol????????????????????=?udp????/*?使用UDP協(xié)議?*/

?????????????wait??????????????????????????=?yes????/*?允許等待?*/

?????????????user??????????????????????????=?root???/*?用戶?*/

?????????????server????????????????????????=?/usr/sbin/in.tftpd?/*?服務(wù)程序*/

?????????????server_args??????????????????=?-s?/tftpboot?/*?服務(wù)器端的根目錄*/

?????????????disable???????????????????????=?no?????????????/*?使能?*/

?????????????per_source???????????????????=?11

?????????????cps???????????????????????????=?100?2

?????????????flags?????????????????????????=?IPv4

}

在這里，主要要將“disable=yes”改為“no”，另外，從“server_args”可以看出，tftp服務(wù)器端的默認(rèn)根目錄為“/tftpboot”，用戶如果需要?jiǎng)t可以更改為其他目錄。

接下來，重啟xinetd服務(wù)，使剛才的更改生效，如下所示：

[root@localhost?tftpboot]#?service?xinetd?restart

（或者使用/etc/init.d/xinetd?restart，而且因發(fā)行版的不同具體路徑會(huì)有所不同）

關(guān)閉?xinetd：?????????????????????????????????????????????[??確定??]

啟動(dòng)?xinetd：?????????????????????????????????????????????[??確定??]

接著，使用命令“netstat?-au”以確認(rèn)tftp服務(wù)是否已經(jīng)開啟，如下所示：

[root@localhost?tftpboot]#?netstat?–au?|?grep?tftp

Active?Internet?connections?(servers?and?established)

Proto?Recv-Q?Send-Q?Local?Address???????????????Foreign?Address???????State

udp????????0??????0?*:tftp?????????????????????????*:*

這時(shí)，用戶就可以把所需要的傳輸文件放到“/tftpboot”目錄下，這樣，主機(jī)上的tftp服務(wù)就可以建立起來了（注意：需要在服務(wù)端關(guān)閉防火墻）。

接下來，用直連線把目標(biāo)板和宿主機(jī)連起來，并且將其配置成一個(gè)網(wǎng)段的地址（例如兩個(gè)IP都可以設(shè)置為192.168.1.XXX格式），再在目標(biāo)板上啟動(dòng)tftp客戶端程序（注意：不同的Bootloader所使用的命令可能會(huì)不同，例如：在RedBoot中使用load命令下載文件是基于tftp協(xié)議的。讀者可以查看幫助來獲得確切的命令名及格式），如下所示：

=>tftpboot?0x30200000?zImage

TFTP?from?server?192.168.1.1;?our?IP?address?is?192.168.1.100

Filename?'zImage'.

Load?address:?0x30200000

Loading:?#################################################################

???????????###############################################################

???????????#############################################

done

Bytes?transferred?=?881988?(d7544?hex)

可以看到，此處目標(biāo)板使用的IP為“192.168.1.100”，宿主機(jī)使用的IP為“192.168.1.1”，下載到目標(biāo)板的地址為0x30200000，文件名為“zImage”。

（2）Windows下tftp服務(wù)配置。

在Windows下配置tftp服務(wù)器端需要下載tftp服務(wù)器軟件，常見的為tftpd32。

首先，單擊tftpd32下方的設(shè)置按鈕，進(jìn)入設(shè)置界面，如圖5.14所示，在這里，主要配置tftp服務(wù)器端地址，也就是宿主機(jī)的地址。

接下來，重新啟動(dòng)tftpd32軟件使剛才的配置生效，這樣服務(wù)器端的配置就完成了，這時(shí)，就可以用直連線連接目標(biāo)機(jī)和宿主機(jī)，且在目標(biāo)機(jī)上開啟tftp服務(wù)進(jìn)行文件傳輸，這時(shí)，tftp服務(wù)器端如圖5.15和圖5.16所示。

???? ?????

??圖5.14??tftp文件傳輸???????圖5.15??tftpd32配置界面??????圖5.16??tftp服務(wù)器端顯示情況

小知識(shí)

tftp是一個(gè)很好的文件傳輸協(xié)議，它的簡單易用吸引了廣大用戶。但它同時(shí)也存在著較大的安全隱患。由于tftp不需要用戶的身份認(rèn)證，因此給了黑客的可乘之機(jī)。2003年8月12日爆發(fā)的全球沖擊波（Worm.Blaster）病毒就是模擬一個(gè)tftp服務(wù)器，并啟動(dòng)一個(gè)攻擊傳播線程，不斷地隨機(jī)生成攻擊地址進(jìn)行入侵。因此在使用tftp時(shí)一定要設(shè)置一個(gè)單獨(dú)的目錄作為tftp服務(wù)的根目錄，如上文所述的“/tftpboot”等。

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2．串口下載

使用串口下載需要配合特定的下載軟件，如優(yōu)龍公司提供的DNW軟件等，一般在Windows下進(jìn)行操作。雖然串口下載的速度沒有網(wǎng)絡(luò)下載快，但由于它很方便，不需要額外的連線和設(shè)置IP等操作，因此也廣受用戶的青睞。下面就以DNW軟件為例，介紹串口下載的方式。

與其他串口通信的軟件一樣，在DNW中也要設(shè)置“波特率”、“端口號(hào)”等。打開“Configuration”下的“Options”界面，如圖5.17所示。

圖5.17??DNW配置界面

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在配置完之后，單擊“Serial?Port”下的“Connect”，再將開發(fā)板上電，選擇“串口下載”，接著再在“Serial?Port”下選擇“Transmit”，這時(shí)，就可以進(jìn)行文件傳輸了，如圖5.18和圖5.19所示。這里DNW默認(rèn)串口下載的地址為0x30200000。

圖5.18??DNW串口下載圖

圖5.19??DNW串口下載情形圖

5.1.4??編譯嵌入式Linux內(nèi)核

在做完了前期的準(zhǔn)備工作之后，在這一步，讀者就可以編譯嵌入式Linux的內(nèi)核了。在這里，本書主要介紹嵌入式Linux內(nèi)核的編譯過程，在下一節(jié)會(huì)進(jìn)一步介紹嵌入式Linux中體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的內(nèi)核代碼，讀者在此之后就可以嘗試嵌入式Linux操作系統(tǒng)的移植。

編譯嵌入式Linux內(nèi)核都是通過make的不同命令來實(shí)現(xiàn)的，它的執(zhí)行配置文件就是在第3章中講述的makefile。Linux內(nèi)核中不同的目錄結(jié)構(gòu)里都有相應(yīng)的makefile，而不同的makefile又通過彼此之間的依賴關(guān)系構(gòu)成統(tǒng)一的整體，共同完成建立依賴關(guān)系、建立內(nèi)核等功能。

內(nèi)核的編譯根據(jù)不同的情況會(huì)有不同的步驟，但其中最主要分別為3個(gè)步驟：內(nèi)核配置、建立依賴關(guān)系、創(chuàng)建內(nèi)核映像，除此之外還有一些輔助功能，如清除文件和依賴關(guān)系等。讀者在實(shí)際編譯時(shí)若出現(xiàn)錯(cuò)誤等情況，可以考慮采用其他輔助功能。下面分別講述這3步主要的步驟。

（1）內(nèi)核配置。

第一步內(nèi)核配置中的選項(xiàng)主要是用戶用來為目標(biāo)板選擇處理器架構(gòu)的選項(xiàng)，不同的處理器架構(gòu)會(huì)有不同的處理器選項(xiàng)，比如ARM就有其專用的選項(xiàng)如“Multimedia?capabilities?port?drivers”等。因此，在此之前，必須確保在根目錄中makefile里“ARCH”的值已設(shè)定了目標(biāo)板的類型，如：

ARCH????????:=?arm

接下來就可以進(jìn)行內(nèi)核配置了，內(nèi)核支持4種不同的配置方法，這幾種方法只是與用戶交互的界面不同，其實(shí)現(xiàn)的功能是一樣的。每種方法都會(huì)通過讀入一個(gè)默認(rèn)的配置文件—根目錄下“.config”隱藏文件（用戶也可以手動(dòng)修改該文件，但不推薦使用）。當(dāng)然，用戶也可以自己加載其他配置文件，也可以將當(dāng)前的配置保存為其他名字的配置文件。這4種方式如下。

n make?config：基于文本的最為傳統(tǒng)的配置界面，不推薦使用。

n make?menuconfig：基于文本選單的配置界面，字符終端下推薦使用。

n make?xconfig：基于圖形窗口模式的配置界面，Xwindow下推薦使用。

n make?oldconfig：自動(dòng)讀入“.config”配置文件，并且只要求用戶設(shè)定前次沒有設(shè)定過的選項(xiàng)。

在這4種模式中，make?menuconfig使用最為廣泛，下面就以make?menuconfig為例進(jìn)行講解，如圖5.20所示。

圖5.20??make?menuconfig配置界面

從該圖中可以看出，Linux內(nèi)核允許用戶對其各類功能逐項(xiàng)配置，一共有18類配置選項(xiàng)，這里就不對這18類配置選項(xiàng)進(jìn)行一一講解了，需要的時(shí)候讀者可以參見相關(guān)選項(xiàng)的help。在menuconfig的配置界面中是純鍵盤的操作，用戶可使用上下鍵和“Tab”鍵移動(dòng)光標(biāo)以進(jìn)入相關(guān)子項(xiàng)，圖5.21所示為進(jìn)入了“System?Type”子項(xiàng)的界面，該子項(xiàng)是一個(gè)重要的選項(xiàng)，主要用來選擇處理器的類型。

圖5.21??System?Type子項(xiàng)

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可以看到，每個(gè)選項(xiàng)前都有個(gè)括號(hào)，可以通過按空格鍵或“Y”鍵表示包含該選項(xiàng)，按“N”表示不包含該選項(xiàng)。

另外，讀者可以注意到，這里的括號(hào)有3種，即中括號(hào)、尖括號(hào)或圓括號(hào)。讀者可以用空格鍵選擇相應(yīng)的選項(xiàng)時(shí)可以發(fā)現(xiàn)中括號(hào)里要么是空，要么是“*”；尖括號(hào)里可以是空，“*”和“M”，分別表示包含選項(xiàng)、不包含選項(xiàng)和編譯成模塊；圓括號(hào)的內(nèi)容是要求用戶在所提供的幾個(gè)選項(xiàng)中選擇一項(xiàng)。

此外，要注意2.4和2.6內(nèi)核在串口命名上的一個(gè)重要區(qū)別，在2.4內(nèi)核中“COM1”對應(yīng)的是“ttyS0”，而在2.6內(nèi)核中“COM1”對應(yīng)“ttySAC0”，因此在啟動(dòng)參數(shù)的子項(xiàng)要格外注意，如圖5.22所示，否則串口打印不出信息。

圖5.22??啟動(dòng)參數(shù)配置子項(xiàng)

一般情況下，使用廠商提供的默認(rèn)配置文件都能正常運(yùn)行，所以用戶初次使用時(shí)可以不用對其進(jìn)行額外的配置，在以后需要使用其他功能時(shí)再另行添加，這樣可以大大減少出錯(cuò)的幾率，有利于錯(cuò)誤定位。在完成配置之后，就可以保存退出，如圖5.23所示。

圖5.23??保存退出

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（2）建立依賴關(guān)系。

由于內(nèi)核源碼樹中的大多數(shù)文件都與一些頭文件有依賴關(guān)系，因此要順利建立內(nèi)核，內(nèi)核源碼樹中的每個(gè)Makefile都必須知道這些依賴關(guān)系。建立依賴關(guān)系通常在第一次編譯內(nèi)核的時(shí)候（或者源碼目錄樹的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的時(shí)候）進(jìn)行，它會(huì)在內(nèi)核源碼樹中每個(gè)子目錄產(chǎn)生一個(gè)“.depend”文件。運(yùn)行“make?dep”即可。在編譯2.6版本的內(nèi)核通常不需要這個(gè)過程，直接輸入“make”即可。

（3）建立內(nèi)核

建立內(nèi)核可以使用“make”、“make?zImage”或“make?bzImage”，這里建立的為壓縮的內(nèi)核映像。通常在Linux中，內(nèi)核映像分為壓縮的內(nèi)核映像和未壓縮的內(nèi)核映像。其中，壓縮的內(nèi)核映像通常名為zImage，位于“arch/$（ARCH）/boot”目錄中。而未壓縮的內(nèi)核映像通常名為vmlinux，位于源碼樹的根目錄中。

到這一步就完成了內(nèi)核源代碼的編譯，之后，讀者可以使用上一小節(jié)所講述的方法把內(nèi)核壓縮文件下載到開發(fā)板上運(yùn)行。

小知識(shí)

在嵌入式Linux的源碼樹中通常有以下幾個(gè)配置文件，“.config”、“autoconf.h”、“config.h”，其中“.config”文件是make?menuconfig默認(rèn)的配置文件，位于源碼樹的根目錄中?！癮utoconf.h”和“config.h”是以宏的形式表示了內(nèi)核的配置，當(dāng)用戶使用make?menuconfig做了一定的更改之后，系統(tǒng)自動(dòng)會(huì)在“autoconf.h”和“config.h”中做出相應(yīng)的更改。它們位于源碼樹的“/include/linux/”下。

?

5.1.5??Linux內(nèi)核源碼目錄結(jié)構(gòu)

Linux內(nèi)核源碼的目錄結(jié)構(gòu)如圖5.24所示。

?

n /include子目錄包含了建立內(nèi)核代碼時(shí)所需的大部分包含文件，這個(gè)模塊利用其他模塊重建內(nèi)核。

n /init子目錄包含了內(nèi)核的初始化代碼，這里的代碼是內(nèi)核工作的起始入口。

n /arch子目錄包含了所有處理器體系結(jié)構(gòu)特定的內(nèi)核代碼。如：arm、i386、alpha。

n /drivers子目錄包含了內(nèi)核中所有的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，如塊設(shè)備和SCSI設(shè)備。

n /fs子目錄包含了所有的文件系統(tǒng)的代碼，如：ext2、vfat等。

n /net子目錄包含了內(nèi)核的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)代碼。

n /mm子目錄包含了所有內(nèi)存管理代碼。

n /ipc子目錄包含了進(jìn)程間通信代碼。

n /kernel子目錄包含了內(nèi)核核心代碼。

5.1.6??制作文件系統(tǒng)

讀者把上一節(jié)中所編譯的內(nèi)核壓縮映像下載到開發(fā)板后會(huì)發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)在進(jìn)行了一些初始化的工作之后，并不能正常啟動(dòng)，如圖5.25所示。

可以看到，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)發(fā)生了加載文件系統(tǒng)的錯(cuò)誤。要記住，上一節(jié)所編譯的僅僅是內(nèi)核，文件系統(tǒng)和內(nèi)核是完全獨(dú)立的兩個(gè)部分。讀者可以回憶一下第2章講解的Linux啟動(dòng)過程的分析（嵌入式Linux是Linux裁減后的版本，其精髓部分是一樣的），其中在head.S中就加載了根文件系統(tǒng)。因此，加載根文件系統(tǒng)是Linux啟動(dòng)中不可缺少的一部分。本節(jié)將講解嵌入式Linux中文件系統(tǒng)的制作方法。

圖5.25??系統(tǒng)啟動(dòng)錯(cuò)誤

制作文件系統(tǒng)的方法有很多，可以從零開始手工制作，也可以在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上添加部分內(nèi)容并加載到目標(biāo)板上去。由于完全手工制作工作量比較大，而且也很容易出錯(cuò)，因此，本節(jié)將主要介紹把現(xiàn)有的文件系統(tǒng)加載到目標(biāo)板上的方法，主要包括制作文件系統(tǒng)映像和用NFS加載文件系統(tǒng)的方法。

1．制作文件系統(tǒng)映像

讀者已經(jīng)知道，Linux支持多種文件系統(tǒng)，同樣，嵌入式Linux也支持多種文件系統(tǒng)。雖然在嵌入式系統(tǒng)中，由于資源受限的原因，它的文件系統(tǒng)和PC機(jī)Linux的文件系統(tǒng)有較大的區(qū)別，但是，它們的總體架構(gòu)是一樣的，都是采用目錄樹的結(jié)構(gòu)。在嵌入式系統(tǒng)中常見的文件系統(tǒng)有cramfs、romfs、jffs、yaffs等，這里就以制作cramfs文件系統(tǒng)為例進(jìn)行講解。cramfs文件系統(tǒng)是一種經(jīng)過壓縮的、極為簡單的只讀文件系統(tǒng)，因此非常適合嵌入式系統(tǒng)。要注意的是，不同的文件系統(tǒng)都有相應(yīng)的制作工具，但是其主要的原理和制作方法是類似的。

在嵌入式Linux中，busybox是構(gòu)造文件系統(tǒng)最常用的軟件工具包，它被非常形象地稱為嵌入式Linux系統(tǒng)中的“瑞士軍刀”，因?yàn)樗鼘⒃S多常用的Linux命令和工具結(jié)合到了一個(gè)單獨(dú)的可執(zhí)行程序（busybox）中。雖然與相應(yīng)的GNU工具比較起來，busybox所提供的功能和參數(shù)略少，但在比較小的系統(tǒng)（例如啟動(dòng)盤）或者嵌入式系統(tǒng)中已經(jīng)足夠了。busybox在設(shè)計(jì)上就充分考慮了硬件資源受限的特殊工作環(huán)境。它采用一種很巧妙的辦法減少自己的體積：所有的命令都通過“插件”的方式集中到一個(gè)可執(zhí)行文件中，在實(shí)際應(yīng)用過程中通過不同的符號(hào)鏈接來確定到底要執(zhí)行哪個(gè)操作。例如最終生成的可執(zhí)行文件為busybox，當(dāng)為它建立一個(gè)符號(hào)鏈接ls的時(shí)候，就可以通過執(zhí)行這個(gè)新命令實(shí)現(xiàn)列出目錄的功能。采用單一執(zhí)行文件的方式最大限度地共享了程序代碼，甚至連文件頭、內(nèi)存中的程序控制塊等其他系統(tǒng)資源都共享了，對于資源比較緊張的系統(tǒng)來說，真是最合適不過了。在busybox的編譯過程中，可以非常方便地加減它的“插件”，最后的符號(hào)鏈接也可以由編譯系統(tǒng)自動(dòng)生成。

下面用busybox構(gòu)建FS2410開發(fā)板的cramfs文件系統(tǒng)。

首先從busybox網(wǎng)站下載busybox源碼（本實(shí)例采用的busybox-1.0.0）并解壓，接下來，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行busybox的配置。

[root@localhost?fs2410]#?tar?jxvf?busybox-1.00.tar.bz2

[root@localhost?fs2410]#?cd?busybox-1.00

[root@localhost?busybox-1.00]#?make?defconfig??/*?首先進(jìn)行默認(rèn)配置?*/

[root@localhost?busybox-1.00]#?make?menuconfig

此時(shí)需要設(shè)置平臺(tái)相關(guān)的交叉編譯選項(xiàng)，操作步驟為：先選中“Build?Options”項(xiàng)的“Do?you?want?to?build?Busybox?with?a?Cross?Complier？”選項(xiàng)，然后將“Cross?Compiler?prefix”設(shè)置為“/usr/local/arm/3.3.2/bin/arm-linux-”（這是在實(shí)驗(yàn)主機(jī)中的交叉編譯器的安裝路徑）。

圖5.26??busybox配置畫面

下一步編譯并安裝busybox。

[root@localhost?busybox-1.00]#?make

[root@localhost?busybox-1.00]#?make?install?PREFIX=/home/david/fs2410/cramfs

其中，PREFIX用于指定安裝目錄，如果不設(shè)置該選項(xiàng)，則默認(rèn)在當(dāng)前目錄下創(chuàng)建_install目錄。創(chuàng)建的安裝目錄的內(nèi)容如下所示：

[root@localhost?cramfs]#?ls

bin??linuxrc??sbin??usr

從此可知，使用busybox軟件包所創(chuàng)建的文件系統(tǒng)還缺少很多東西。下面我們通過創(chuàng)建系統(tǒng)所需要的目錄和文件來完善一下文件系統(tǒng)的內(nèi)容。

[root@localhost?cramfs]#?mkdir?mnt?root?var?tmp?proc?boot?etc?lib

[root@localhost?cramfs]#?mkdir?/var/{lock,log,mail,run,spool}

如果busybox是動(dòng)態(tài)編譯的（即在配置busybox時(shí)沒選中靜態(tài)編譯），則把所需的交叉編譯的動(dòng)態(tài)鏈接庫文件復(fù)制到lib目錄中。

?

接下來，需要?jiǎng)?chuàng)建一些重要文件。首先要?jiǎng)?chuàng)建/etc/inittab和/etc/fstab文件。inittab是Linux啟動(dòng)之后第一個(gè)被訪問的腳本文件，而fstab文件是定義了文件系統(tǒng)的各個(gè)“掛接點(diǎn)”，需要與實(shí)際的系統(tǒng)相配合。接下來要?jiǎng)?chuàng)建用戶和用戶組文件。

以上用busybox構(gòu)造了文件系統(tǒng)的內(nèi)容，下面要?jiǎng)?chuàng)建cramfs文件系統(tǒng)映像文件。制作cramfs映像文件需要用到的工具是mkcramfs。此時(shí)可以采用兩種方法，一種方法是使用我們所構(gòu)建的文件系統(tǒng)（在目錄“/home/david/fs2410/cramfs”中），另一種方法是在已經(jīng)做好的cramfs映像文件的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)母膭?dòng)。下面的示例使用第二種方法，因?yàn)檫@個(gè)方法包含了第一種方法的所有步驟（假設(shè)已經(jīng)做好的映像文件名為“fs2410.cramfs”）。

首先用mount命令將映像文件掛載到一個(gè)目錄下，打開該目錄并查看其內(nèi)容。

[root@localhost?fs2410]#?mkdir?cramfs

[root@localhost?fs2410]#?mount?fs2410.cramgs?cramfs?–o?loop?

[root@localhost?fs2410]#?ls?cramfs

bin??dev??etc??home??lib??linuxrc??proc??Qtopia??ramdisk??sbin??testshell??tmp??usr??var

因?yàn)閏ramfs文件系統(tǒng)是只讀的，所以不能在這個(gè)掛載目錄下直接進(jìn)行修改，因此需要將文件系統(tǒng)中的內(nèi)容復(fù)制到另一個(gè)目錄中，具體操作如下所示：

[root@localhost?fs2410]#?mkdir?backup_cramfs

[root@localhost?fs2410]#?tar?cvf?backup.cramfs.tar??cramfs/

[root@localhost?fs2410]#?mv?backup.cramfs.tar?backup_cramfs/

[root@localhost?fs2410]#?umount?cramfs

[root@localhost?fs2410]#?cd?backup_cramfs

[root@localhost?backup_cramfs]#?tar?zvf?backup.cramfs.tar

[root@localhost?backup_cramfs]#?rm?backup.cramfs.tar

此時(shí)我們就像用busybox所構(gòu)建的文件系統(tǒng)一樣，可以在backup_cramfs的cramfs子目錄中任意進(jìn)行修改。例如可以添加用戶自己的程序：

?[root@localhost?fs2410]#?cp?~/hello?backup_cramfs/cramfs/

在用戶的修改工作結(jié)束之后，用下面的命令可以創(chuàng)建cramfs映像文件：

[root@localhost?fs2410]#??mkcramfs?backup_cramfs/cramfs/?new.cramfs

接下來，就可以將新創(chuàng)建的new.cramfs映像文件燒入到開發(fā)板的相應(yīng)位置了。

2．NFS文件系統(tǒng)

NFS為Network?File?System的簡稱，最早是由Sun公司提出發(fā)展起來的，其目的就是讓不同的機(jī)器、不同的操作系統(tǒng)之間通過網(wǎng)絡(luò)可以彼此共享文件。NFS可以讓不同的主機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)將遠(yuǎn)端的NFS服務(wù)器共享出來的文件安裝到自己的系統(tǒng)中，從客戶端看來，使用NFS的遠(yuǎn)端文件就像是使用本地文件一樣。在嵌入式中使用NFS會(huì)使應(yīng)用程序的開發(fā)變得十分方便，并且不用反復(fù)地?zé)龑懹诚裎募?/p>

NFS的使用分為服務(wù)端和客戶端，其中服務(wù)端是提供要共享的文件，而客戶端則通過掛載（“mount”）這一動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)對共享文件的訪問操作。下面主要介紹NFS服務(wù)端的使用。在嵌入式開發(fā)中，通常NFS服務(wù)端在宿主機(jī)上運(yùn)行，而客戶端在目標(biāo)板上運(yùn)行。

NFS服務(wù)端是通過讀入它的配置文件“/etc/exports”來決定所共享的文件目錄的。下面首先講解這個(gè)配置文件的書寫規(guī)范。

在這個(gè)配置文件中，每一行都代表一項(xiàng)要共享的文件目錄以及所指定的客戶端對它的操作權(quán)限。客戶端可以根據(jù)相應(yīng)的權(quán)限，對該目錄下的所有目錄文件進(jìn)行訪問。配置文件中每一行的格式如下：

[共享的目錄]?[客戶端主機(jī)名稱或IP]?[參數(shù)1，參數(shù)2…]

在這里，主機(jī)名或IP是可供共享的客戶端主機(jī)名或IP，若對所有的IP都可以訪問，則可用“*”表示。這里的參數(shù)有很多種組合方式，常見的參數(shù)如表5.1所示。

表5.1 常見參數(shù)

選????項(xiàng)	參?數(shù)?含?義
rw	可讀寫的權(quán)限
ro	只讀的權(quán)限
no_root_squash	NFS客戶端分享目錄使用者的權(quán)限，即如果客戶端使用的是root用戶，那么對于這個(gè)共享的目錄而言，該客戶端就具有root的權(quán)限
sync	資料同步寫入到內(nèi)存與硬盤當(dāng)中
async	資料會(huì)先暫存于內(nèi)存當(dāng)中，而非直接寫入硬盤

如在本例中，配置文件“/etc/exports”的代碼如下：

[root@localhost?fs]#?cat?/etc/exports

/root/workplace????192.168.1.*(rw,no_root_squash)

在設(shè)定完配置文件之后，需要啟動(dòng)nfs服務(wù)和portmap服務(wù)，這里的portmap服務(wù)是允許NFS客戶端查看NFS服務(wù)在用的端口，在它被激活之后，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)端口號(hào)為111的sun?RPC（遠(yuǎn)端過程調(diào)用）的服務(wù)。這是NFS服務(wù)中必須實(shí)現(xiàn)的一項(xiàng)，因此，也必須把它開啟。如下所示：

[root@localhost?fs]#?service?portmap?start

啟動(dòng)?portmap:????????????????????????????????????[確定]

[root@localhost?fs]#?service?nfs?start

啟動(dòng)?NFS?服務(wù):????????????????????????????????????[確定]

關(guān)掉?NFS?配額:????????????????????????????????????[確定]

啟動(dòng)?NFS?守護(hù)進(jìn)程:????????????????????????????????[確定]

啟動(dòng)?NFS?mountd:????????????????????????????????[確定]

可以看到，在啟動(dòng)NFS服務(wù)的時(shí)候啟動(dòng)了mountd進(jìn)程。這是NFS掛載服務(wù)，用于處理NFS遞交過來的客戶端請求。另外還會(huì)激活至少兩個(gè)以上的系統(tǒng)守護(hù)進(jìn)程，然后就開始監(jiān)聽客戶端的請求，用“cat?/var/log/messages”命令可以查看操作是否成功。這樣，就啟動(dòng)了NFS的服務(wù)，另外還有兩個(gè)命令，可以便于使用NFS。

其中一個(gè)是exportfs，它可以重新掃描“/etc/exports”，使用戶在修改了“/etc/exports”配置文件之后不需要每次重啟NFS服務(wù)。其格式為：

?

exportfs?[選項(xiàng)]

exportfs的常見選項(xiàng)如表5.2所示。

表5.2 常見選項(xiàng)

選????項(xiàng)	參?數(shù)?含?義
-a	全部掛載（或卸載）/etc/exports中的設(shè)定文件目錄
-r	重新掛載/etc/exports中的設(shè)定文件目錄
-u	卸載某一目錄
-v	在export的時(shí)候，將共享的目錄顯示到屏幕上

另外一個(gè)是showmount命令，它用于當(dāng)前的掛載情況。其格式為：

showmount?[選項(xiàng)]?hostname

showmount的常見選項(xiàng)如表5.3所示。

表5.3 常見選項(xiàng)

選????項(xiàng)	參?數(shù)?含?義
-a	在屏幕上顯示目前主機(jī)與客戶端所連上來的使用目錄狀態(tài)
-e	顯示hostname中/etc/exports里設(shè)定的共享目錄