Linux_kernel移植uboot07

一、移植

        根据硬件平台的差异，将代码进行少量的修改，修改过后的代码在目标平台上运行起来

        移植还需要考虑硬件环境，驱动只需要考虑内核的环境

二、移植内容

        1、移植Uboot

                uboot属于bootloader的一种，还有其他的bootloader，如：arm-boot、red-boot、uboot、pmon、uefi

                bootloader是系统上电之后执行的第一个系统软件，负责初始化硬件，负责加载引导操作系统。

        2、移植Linux内核

                1）获取Linux内核源码

                        官网：   The Linux Kernel Archives

                2）板子上操作系统与不上操作系统的区别

                        优点：可以更容易的实现较为复杂的业务逻辑

                        缺点：硬件的成本很高

                3）Linux内核的核心功能

                        【1】进程间通信

管道：命名管道、匿名管道

[a]通信方式

匿名管道：半双工的，同一时刻数据只能使用一种方式流动，用于有亲缘关系的进程间通信

命名管道：支持双向通信，允许非亲缘关系的进程间通信（包括亲缘关系）

[b]通信方式 

匿名管道：pipe(2)

命名管道：mkfifo(2)

[c]存在形式

匿名管道：不是文件，是kernel中的一段buffer

命名管道：是文件，在linux文件系统中以p表示

[d]生命周期

匿名管道：当调用pipe(2)时创建，当调用进程结束时，pipe被销毁了

命名管道：当调用mkfifo(2)时创建，当调用进程结束时，fifo文件依然存在

SYS V IPC：消息队列、共享内存、信号量

                        【2】进程间的管理

                                       给当前进程分配多少个时间片，给当前进程分配多少内存

                        【3】虚拟文件子系统

                        【4】网络子系统

                        【5】内存管理子系统

                                        早期的内核版本：2.6版本（Red Hat4）

                                        开发板中使用的内存版本是3.4版本

                                        企业中使用最多的是4.19、5.10

        3、移植根文件系统

                1号进程[init]对应的程序就是根文件系统

               根文件系统里面包含一些命令，例如

                        ls、cd、touch、rm。。。

                我们可以通过busybox工具制作根文件系统，它已经集成了上述命令。

        4、总结

                移植三大系统软件，包括：

【1】移植uboot	对应固件工程师（固化到硬件里的软件程序）	例如：ESP8266WiFi模块，内部集成了TCP/UDP协议栈，是由乐鑫公司固件工程师实现的
【2】移植Linux内核	对应Linux内核工程师
【3】移植根文件系统	对应系统集成开发工程师

        5、目标

                【1】熟悉uboot的源码，掌握uboot的编译方式

                【2】掌握Linux源码的框架结构，掌握Linux内核裁剪方式，掌握Linux内核编译过程

                【3】掌握根文件系统镜像的制作

三、开发板烧写

        擦除emmc，并对其进行分区

        1、实验前准备

                【1】uboot

                【2】Linux内核

                【3】根文件系统的镜像

        2、新建一个实验文件夹

        mkdir s5p6818

        3、将所需文件拷贝至实验文件

        cp ubootpak.bin ~/s5p6818/

        cp fastboot/uImage ~/s5p6818/

        cp fastboot/rootfs_ext4.img ~/s5p6818/

        4、查看各文件大小，便于分区

        1）查看uboot（引导内核）

        du -h ubootbinpak.bin

        看到ubootpak.bin只有336K，不到1Mb，可以在emmc开头位置分1Mb的空间给uboot

        2）查看uImage（内核）

        du -h uImage

        看到uImage有5.2Mb，但我们将来需要裁剪，并且还要添加很多的驱动模块，所以给内核分大一些，分64Mb

        3）查看rootfs（根文件系统）

        du -h rootfs_ext4.img

 

        看到rootfs有100Mb，我们给它分大一些，比如800Mb

        5、关于EMMC的分区

                三星公司对于第二启动设备（EMMC）的分区有一个指定的命名

                第一分区：mmcblk0p1

                第二分区：mmcblk0p2

                第三分区：mmcblk0p3

注意：

        我们在烧录的时候，需要按照扇区进行烧写，1扇区=512byte

因为EMMC是一个硬盘，是一个块设备，需要用字节进行操作，需要按照扇区进行烧录

        1】在擦除之前保证下位机可以ping通上位机

        2】保证全过程开发板不断电

        3】把SD卡拔掉

        ps：如果失败，需要把之前的步骤重新来一遍

        6、擦除emmc分区

        mmc erase 0 0x100000

注释：

        0：要擦除的起始块

        0x100000：要擦出的字节数

        7、对emmc进行分区

        fdisk 2 3 0x100000:0x4000000 0x4100000:2f200000 0x33300000:0

注释：

        2表示第二个启动设备（EMMC）

        3表示分区个数

        第一个参数表示每个分区的起始地址

        第二个参数表示分区的字节大小         

        8、烧写uboot

                1）上位机把ubootpak.bin拷贝到tftp共享目录

        cp ubootpak.bin /tftpboot/

        md5sum ubootpak.bin

        md5sum /tftpboot/ubootpak.bin

//通过md5sum命令计算校验文件的MD5校验码，来确定是否拷贝成功

                2）下位机下载uboot

        tftp 0x48000000 ubootpak.bin

注意：

        这是将ubootpak.bin通过tftp方式下载到了开发板的内存中，将来需要更新到EMMC中

        下载了多少个字节，将来就更新多少个字节

                3）下位机更新EMMC

        update_mmc 2 2ndboot 0x48000000 0x200 0x53ba8

 注释：

        update_mmc：更新emmc命令

        2：设备号

        2ndboot：第二启动设备

        0x48000000：从内存的0x48000000位置开始读取

        0x200：从emmc的200个字节开始更新

        0x53ba8：更新的字节数（下载了多少字节，就更新多少字节）

                4）下位机的ip地址

烧写完之后，需要重新更改下位机的ip地址 

setenv ipaddr 192.168.1.6

setenv serverip 192.168.1.8

saveenv

        9、烧录uImage

                 1）上位机把uImage拷贝到tftp共享目录

        cp uImage /tftpboot/

        md5sum uImage

        md5sum /tftpboot/uImage

//通过md5sum命令计算校验文件的MD5校验码，来确定是否拷贝成功

                2）下位机下载uImage

        tftp 0x48000000 uImage

注意：

        这是将uImage通过tftp方式下载到了开发板的内存中，将来需要更新到EMMC中

        下载了多少个字节，将来就更新多少个字节

                3）下位机写emmc

        mmc write 0x48000000 0x800 0x3000

 注释：

        mmc write：往emmc中写数据指令

        0x48000000：从内存的0x48000000位置开始读取

        0x800：从emmc的0x800个扇区的位置开始写

        0x3000：要写的扇区数（可以比实际下载的大小大一些）

                4）修改bootcmd环境变量

        需要修改环境变量bootcmd，告诉uboot去哪里加载Linux内核

        setenv bootcmd mmc read 0x48000000 0x800 0x3000\;bootm 0x48000000

注释：

        mmc read：从硬盘读

        0x48000000：读到内存的0x48000000地址中

        0x800：从硬盘的第0x800扇区读

        0x3000：连续读0x3000个扇区

        \：连续符

        bootm 48000000：自动从48000000位置启动内核

        

        saveenv

        a、烧录根文件系统 

                 1）上位机把rootfs_ext4.img拷贝到tftp共享目录

        cp rootfs_ext4.img /tftpboot/

        md5sum rootfs_ext4.img

        md5sum /tftpboot/rootfs_ext4.img

//通过md5sum命令计算校验文件的MD5校验码，来确定是否拷贝成功

                2）下位机下载rootfs_ext4.img

        tftp 0x48000000 rootfs_ext4.img

注意：

        这是将rootfs_ext4.img通过tftp方式下载到了开发板的内存中，将来需要更新到EMMC中

        下载了多少个字节，将来就更新多少个字节

                3）下位机写emmc

        mmc write 0x48000000 0x20800 0x32000

 注释：

        mmc write：往emmc中写数据指令

        0x48000000：从内存的0x48000000位置开始读取

        0x20800：从emmc的0x20800个扇区的位置开始写

        0x32000：要写的扇区数（可以比实际下载的大小大一些）

                4）修改bootargs环境变量

        需要修改环境变量bootargs，告诉Linux内核去哪里挂载根文件系统，以什么样的方式挂载根文件系统

        setenv bootargs root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 console=ttySAC0,115200 maxcpus=1 lcd=wy070ml tp=gslx680

注释：

        root=/dev/mmcblk0p2：从EMMC的第二个分区找根文件系统

        rootfstype=ext4：根文件系统的类型

        console=ttySAC0,115200：用来设置控制终端

        maxcpus=1：单CPU模式

        lcd=wy070ml：指定LCD先视频的型号

        tp=gslx680：指定TS触摸屏的型号

        

        saveenv

四、通过nfs的方式挂载根文件系统 

        nfs的网络服务（Network File System）是由SUN公司研制的UNIX操作系统的表示层协议

OSI	TCP/IP
应用层	应用层
表示层
会话层
传输层	传输层
网络层
数据链路层	数据链路层
物理层	物理层

        我们不把根文件系统放到开发板的EMMC中，而是将下位机的根文件系统部署在上位机中，这样做的好处：

        【1】可以直接在上位机中修改下位机的根文件系统的内容

        【2】不需要再重复的往下位机的EMMC中烧录根文件系统，延长EMMC的寿命

        1、在PC机中配置nfs服务

                sudo apt-get install nfs-kernel-server

                sudo mkdir /nfs_share 

                sudo chmod 777 /nfs_share

                tar -xvf rootfs_qt.tar.bz2 -C /nfs_share

                /*修改nfs的配置文件*/
               

                /*修改nfs的服务文件*/

        2、修改nfs的配置文件

                sudo vim /etc/exports

        (在exports文件中直接添加内容)

        /nfs_share/rootfs *(rw,sync,no_root_squash)

注释：

        /nfs_share/rootfs 共享目录的绝对路径

        * 所有ping通服务器的用户

        rw 用户在访问时可读可写

        sync 同步

        no_root_squash 不会对于root用户降级

        3、 修改nfs的服务文件

                sudo vim /etc/default/nfs-kernel-server

        (在文件中直接添加内容)

        RPCNFSDOPTS="--nfs-version 2,3,4 --debug --syslog"

        /*保存退出，重启nfs服务*/

                sudo service nfs-kernel-server restart

        /*关闭防火墙*/

                sudo service ufw stop

       4、 修改下位机的bootargs环境变量

                setenv bootargs root=/dev/nfs

                                          nfsroot=192.168.1.8:/nfs_share/rootfs                                                                                      ip=192.168.1.6:192.168.1.8:192.168.1.1:255.255.255.0

                                          init=/linuxrc

                                          console=ttySAC0,115200

                                          maxcpus=1

                                          lcd=wy070ml

                                          tp=gslx680-linux

注释：

        root=/dev/nfs：说明根文件系统不在本地，在网络上

        nfsroot=192.168.1.8:/nfs_share/rootfs：说明根文件系统在nfs服务器上的具体位置

        ip=192.168.1.6:192.168.1.8:192.168.1.1:255.255.255.0：设置根文件系统的ip信息

        （本地ip，服务器ip，网关，子网掩码）

        init=/linuxrc：执行init进程初始化文件

        console=ttySAC0,115200：设置控制终端

        maxcpus=1：单CPU模式

        lcd=wy070ml：指定LCD显示屏的型号

        tp=gslx680-linux：指定TS触摸屏的型号

        5、总结

                用户名：root

                密码：123456

                由于是挂载的根文件系统，所以PC机在/nfs_share目录中创建的文件，在开发板的根中可以找到；在开发板的根中创建的文件，在PC机的/nfs_share目录中可以找到；在实际的嵌入式开发中，这种方式经常会用到，很方便。