构建嵌入式linux系统项目内核移植.pptx

教学回顾nu-boot的启动流程n用户输入命令后，u-boot的执行过程n添加一个u-boot命令教学内容nlinux内核的配置系统uKconfig文件uMakefile文件nLinux内核的生成过程nLinux内核启动的条件教学要求n理解linux内核的配置系统，能够添加内核功能菜单；n了解内核的生成过程；n了解内核启动的条件；linux配置系统nLinux内核源代码支持二十多种体系结构的处理器，还有各种各样的驱动程序；n因此，linux内核有上千条配置选项，配置相当复杂；n所以，linux内核源码组织了一个配置系统；n配置系统包括三部分：uMakefile：负责整体的配置编译uKconfig：配置选项的来源u配置工具：生成配置菜单linux配置系统n将内核配置成默认u在配置内核前，一般先将内核配置成默认的u内核自带的默认配置：内核本身提供的很多平台的默认配置文件，这些配置文件保存在arch/arm/configs目录下：我们看到了s3c2410_defconfig文件，这个文件就是内核提供的S3C2410平台的默认配置文件；可以通过下面的方式来将其作为内核默认配置：cp arch/arm/configs/s3c2410_defconfig .config或：make s3c2410_defconfigLinux内核的生成n配置好内核后，通过make来编译内核，如果想要查看详细的编译过程，了解内核的生成过程，可以通过下面的命令：u$make V=1n编译的过程：u现将各个目录下的文件编译成 .o目标文件u然后将这些目标文件链接到一块去u我们来分析这个链接的过程Linux内核的生成n简化内核最后链接的信息如下：内核生产的简化步骤：uarm-linux-ld -o vmlinux o vmlinux-T arch/arm/kernel/vmlinux.lds arch/arm/kernel/head.o */built-in.ouarm-linux-objcopy-O binary vmlinux arch/arm/boot/Imageuarm-linux-gcc-c-o arch/arm/boot/compressed/head.o arch/arm/boot/compressed/head.Sucat arch/arm/boot/compressed/./Image|gzip-f-9 arch/arm/boot/compressed/piggy.gzipuarm-linux-gcc-c-o arch/arm/boot/compressed/piggy.o arch/arm/boot/compressed/piggy.gzip.Suarm-linux-gcc -c-o arch/arm/boot/compressed/misc.o arch/arm/boot/compressed/misc.cLinux内核的生成arm-linux-ld -T arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds arch/arm/boot/compressed/head.o arch/arm/boot/compressed/piggy.gzip.o arch/arm/boot/compressed/misc.o-o arch/arm/boot/compressed/vmlinux arm-linux-objcopy-O binary arch/arm/boot/compressed/vmlinux arch/arm/boot/zImagemkuboot.sh-A arm-O linux-T kernel-C none-a 0 x30008000-e 0 x30008000-n Linux-2.6.32.2bt-d arch/arm/boot/zImage arch/arm/boot/uImage内核生成过程详解n从上面的信息总结内核生成的过程：u将各个目录下的.o文件链接到内核源码顶层目录下的vmlinuxvmlinux文件；arm-linux-ld -o vmlinux o vmlinux-T arch/arm/kernel/vmlinux.lds arch/arm/kernel/head.o */built-in.ou然后将vmlinux内核进行二进制格式转换，转换成arch/arm/boot/Imagearch/arm/boot/Image文件；arm-linux-objcopy-O binary vmlinux arch/arm/boot/Imageu将arch/arm/boot/Image进行zip压缩压缩成arm/arm/boot/piggy.gzip文件;cat arch/arm/boot/compressed/./Image|gzip-f-9 arch/arm/boot/compressed/piggy.gzip内核生成过程详解u将piggy.gz编译成 piggy.o 目标文件arm-linux-gcc-c-o arch/arm/boot/compressed/piggy.gzip.opiggy.gzip.o arch/arm/boot/compressed/piggy.gzip.Su上面的过程，看不出piggy.gzip.o与piggy.gzip有什么关系，piggy.gzip.o由piggy.gzip.S编译而来u这里内核使用了一个技巧，就是piggy.gzip.S这个汇编文件中，没有代码，只包含piggy.gzip这个数据文件内核生成过程详解u然之后，编译两个文件head.s和misc.c，这两个文件就是引导并，进行zip解压的代码文件。arm-linux-gcc -c-o arch/arm/boot/compressed/misc.o misc.o arch/arm/boot/compressed/misc.carm-linux-gcc-c-o arch/arm/boot/compressed/head.ohead.o arch/arm/boot/compressed/head.Su将head.o、misc.o、piggy.gzip.o三个文件链接成vmlinux文件；arm-linux-ld -T arch/arm/boot/compressed/vmlinux.lds arch/arm/boot/compressed/head.o arch/arm/boot/compressed/piggy.gzip.o arch/arm/boot/compressed/misc.o-o arch/arm/boot/compressed/vmlinux 内核生成过程详解u再将vmlinux进行二进制转换，转换成zImage文件arm-linux-objcopy-O binary arch/arm/boot/compressed/vmlinux arch/arm/boot/zImageuzImage是linux中的经典内核映像文件，是压缩的、具有自引导能力的内核映像文件。u对于一般的bootloader来说，启动linux内核就是启动zImage文件，而对于u-boot来说，u-boot要求启动的内核是uImage。uuImage文件只是在zImage头部添加64bytes的数据。内核生成过程详解nuImage是在zImage前面添加64bytes的头部信息nstruct image_header nuint32_tih_magic;/*Image Header Magic Number*/nuint32_tih_hcrc;/*Image Header CRC Checksum*/nuint32_tih_time;/*Image Creation Timestamp*/nuint32_tih_size;/*Image Data Size*/nuint32_tih_load;/*Data Load Address*/nuint32_tih_ep;/*Entry Point Address*/nuint32_tih_dcrc;/*Image Data CRC Checksum*/nuint8_tih_os;/*Operating System*/nuint8_tih_arch;/*CPU architecture*/nuint8_tih_type;/*Image Type*/nuint8_tih_comp;/*Compression Type*/nuint8_tih_nameIH_NMLEN;/*Image Name*/n Linux内核的生成示意图nzImage 压缩内核映像的生成启动linux内核启动linux内核n先了解Linux的内核启动的条件uzImage是linux的标准内核映像；uuImage是u-boot特有的内核映像，是使用mkimage工具在zImage头部加入64bytes数据生成。启动linux内核nu-boot启动uImage的过程就是分析uImage的64bytes头部，然后启动uImage除去64bytes头部的zImage；n而启动zImage需要一些条件：u设计启动参数u设置CPU的状态设置启动参数u设置启动参数启动参数的起始地址一般是（内存起始地址0 x100）处，如s3c2410的的启动参数的起始地址是（0 x30000000+0 x100）。也就是说，bootloader在0 x30000100这个地址上设置参数，而内核在启动时，就会到这个地址去读取参数。设置启动参数早期的方法是设置参数结构体，参数结构体，新版本的内不再使用参数结构体来设置启动参数，而是用标签（，而是用标签（tag)tag)：参数结构体n参数结构体的定义如右图：定义中必须设置的成员如下：us.page_size页面大小-4kus.nr_pages内存中的页面数ucommandline命令行参数命令行参数解析ncommandline字符的格式如：uroot=/dev/nfs init=/sbin/bin console=ttySAC0,115200nrootu指定根文件系统nro/rwu指定挂在的文件系统的属性 只读/可写ninitu指定内核初始化完成后调用的用户空间程序u缺省:/sbin/init，见内核启动代码nconsoleu指定打印信息的终端nmemu指定内存的大型nInitrdu指定ramdisk引导时根文件系统所在的内存位置和大小n参见文档：Documentation/kernel-parameters.txt设置CPU状态n 启动参数设置好后，在启动zImage前，还要设置CPU的状态如下：uCPU 寄存器的设置：R00；R1机器类型 ID；R2启动参数在 RAM 中起始基地址；uCPU 模式：必须禁止中断（IRQs和FIQs）；CPU 必须 SVC 模式；uCache 和 MMU 的设置：MMU 必须关闭；指令 Cache 可以打开也可以关闭；数据 Cache 必须关闭；nbootloader启动内核zImage时的示例代码如下：linu内核移植n平台结构体uarch/$ARCH/mach-/n驱动课堂小结n内核的配置系统uKconfig文件提供菜单uMakefile负责编译u.config文件 配置结果n内核的生成过程uvmlinuxuarch/arm/boot/Imageuarch/arm/boot/piggy.gzipuarch/arm/boot/compressed/vmlinuxuarm/arm/boot/zImagenzImage启动条件思考题作业题n作业：u（1）说明linux内核的生成过程。u（2）说明内核zImage启动时的条件。