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1 （第2版）

2 主讲内容 第8章 嵌入式系统Boot Loader技术 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 第10章 嵌入式Linux设备驱动程序开发

3 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 嵌入式Linux基本概念

4 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 2.Linux系统的分类 （1）以功能差异和发行组织分类 标准linux。
μClinux。无MMU支持的linux系统，运行在无MMU的CPU上。Linux-RT。是最早在linux上实现硬实时支持的linux发行版本。 Linux/RTAI。 Embedix。由Lineo公司开发，基于PowerPC和x86平台开发的。Red Hat Linux。 红旗Linux等。 （2）以应用的嵌入式平台分类 在嵌入式Linux系统开发过程中，内核移植是将系统适合于自己特定的硬件平台系统的重要步骤，只有引导内核完毕，才能运行用户应用程序。

5 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 3. Linux内核组成内存管理虚拟文件系统虚拟文件系统网络接口进程间通信. Linux内核由进程管理、内存管理、虚拟文件系统、网络接口和进程间通信五大子系统组成，各个子系统之间的依赖关系如图9-1所示。 内存管理 虚拟文件系统 网络接口 进程间通信

6 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 （1）进程调度。 （2）内存管理。 （3）虚拟文件系统。 （4）网络接口。 （5）进程通信。 用户层
内核层 硬件层 用户应用程序 函数库 系统调用 进程管理 虚拟文件系统 设备管理程序 字符设备 块设备 进程通信 进程调度 内存管理

7 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 结合图9-2，可以发现Linux内核中各个系统之间有如下关系： （1）进程调度处于中间。
（2）进程调度与内存管理的依赖关系 （3）进程间通信依赖于内存管理。 （4）虚拟文件系统与网络接口之间的关系。 （5）内存管理域虚拟文件系统之间的关系。

8 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 2.Linux内核源码结构 Linux内核源码非常庞大，采用C语言和少量汇编实现，并且随着版本的发展不断增加。源码的工程管理采用目录树结构，并使用Makefile组织配置编译。 获得新的Linux2.6内核源码之后，一般首先仔细阅读顶层目录的README文件，了解对内核的概述和编译命令说明。 顶层目录中另一个比较重要的文件是Makefile，它是整个内核配置编译的核心文件，负责组织目录树中的子目录的配置编译管理，还决定了体系结构和内核版本号等。 部分主要目录结构见表9-1所示（注：表中带“/”的名称为目录，反之为文件）。

9 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 （1）arch目录中包含和硬件体系结构相关的代码，每种平台占一个相应的子目录。 （2）drivers目录存放系统的设备驱动，每一种驱动程序各占一个子目录。 （3）fs目录中包含了文件系统源代码和各种文件的操作代码。 （4）其它目录和文件的说明见表格中描述。

10 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 9.2 嵌入式Linux内核移植 内核的移植涉及到如下工作：
１.编写针对特定处理器的代码。内核中关于任务调度、中断处理等的代码要根据不同的处理器类型重新编写。 ２.编写针对特定硬件平台的引导和初始化代码。基于同样的处理器，由于硬件系统设计上的不同，或者操作系统装载器的不同，需要实现有针对性的引导和初始化代码。 ３.编写针对特定外设的设备驱动程序代码。 内核移植工作主要是修改跟硬件平台相关的代码，一般不涉及Linux内核通用的程序。

11 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 9.2.1 内核修改 1.解压内核源码 使用如下命令进行加压：
内核修改 1.解压内核源码 使用如下命令进行加压： tar jxvf linux tar.bz2 2.修改Makefile 整个Linux内核工程是以Makefile为核心完成编译和连接的。 进入内核源码目录，使用编辑工具打开一级目录下的Makefile文件，找到相关变量进行修改： ARCH ?= arm CROSS_COMPILE ?= arm-linux-

12 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 3.修改目标板输入时钟 使用编辑工具打开内核源码目录中arch/arm/mach-s3c2440/mach-smdk2440.c文件，找到函数mini2440_map_io(void)的实现代码，如下： …… s3c24xx_init_clocks( ); 4．修改MTD分区 Linux下的MTD驱动程序接口被划分为两类模块：用户模块和硬件模块。 内核MTD分区必须与Bootloader分区相一致。 最后去掉ECC校验：将driver/mtd/nand/s3c2410.c文件中的“NAND_ECC_SOFT,”语句将其改为“NAND_ECC_NONE;”。

13 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 5.配置yaffs2文件系统的补丁 使用如下命令解压补丁包：
YAFFS意义为'yet another flash file system'，也是一个开源的文件系统。YAFFS文件系统则是专门针对NAND flash的，源代码可以到 使用如下命令解压补丁包： tar -zxvf root.tar.gz 进入补丁所在目录，使用如下命令打补丁： ./patch-ker.sh c <linux2.6 path> 其中<linux2.6 path>为linux内核源码所在目录。 上面命令执行过程中相当于完成以下三项操作： (1) 修改内核fs/Kconfig： 增加了一行:source "fs/yaffs2/Kconfig" (2) 修改内核fs/Kconfig 增加一行:ojb-$(CONFIG_YAFFS_FS) +=yaffs2/ (3) 在内核fs/目录下创建yaffs2目录

14 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 9.2.2 内核配置 Linux内核版本不断更新，新的内核修订了旧内核的bug，并增加了许多新的特性。 为了正确、合理、有选择地使用内核提供的模块，设置内核编译配置选项，一般主要有下面几个考虑。 １.节省存储空间。 ２.节省运行空间。 ３.减少漏洞。 针对于一个新的目标系统按照上一节进行了内核的修改之后，就可以对内核进行进一步的配置工作。

15 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 1.内核配置工具
配置工具主要包含Makefile、Kconfig和配置界面生成工具，这些项目可以由Kbuild系统调用，生成配置界面。配置界面是通过工具来生成的，工具通过Makefile编译执行，选项则是通过各级目录的Kconfig文件定义。 Linux 2.6内核中Makefile分类： Kernel Makefile——顶层目录下的Makefile文件 .config——内核配置文件 arch/$(ARCH)/Makefile——对应不同平台体系结构的Makefile scripts/Makefile.*——所有kbuild Makefiles的通用规则等定义 kbuild Makefiles——内核编译各级目录下的Makefile文件

16 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 Kbuild大体上按照下列步骤执行编译过程。 内核配置，生成.config文件。
保存内核版本信息到include/linux/version.h。 创建链接符号include/asm，链接 include/asm-$(ARCH)源目录。 升级所有依赖的前提文件，在arch/$(ARCH)/Makefile中指定附加依赖条件。 递归地遍历各级子目录并且编译所有的目标。 init-*、core*、drivers-*、net-*、libs-*的目录变量值在 arch/$(ARCH)/Makefile 文件中有些扩展。 链接所有的目标文件，生成顶层目录的 vmlinux。链接的第一个目标文件在 head-y列表中，是在arch/$(ARCH)/Makefile中定义的。 最后，体系结构相关的部分作必须的后期处理，编译生成最终的引导映像。这可以包括编译引导记录；准备initrd映像等类似工作。

17 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 （1）配置入口 在顶层的Makefile中，可以查找到如下几行定义的规则。
config %config: scripts_basic outputmakefile FORCE $(Q)mkdir -p include/linux $(Q)$(MAKE) $(build)=scripts/kconfig （2）Kconfig 下面解释一下Kconfig的特点和语法。 ①菜单项 ②菜单属性 ③菜单依赖关系 ④菜单组织结构 ⑤Kconfig语法

18 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 （3）内核编译方式 Kbuild系统使用Kbuild Makefile来编译内核或模块。
Kbuild Makefile的文件名不一定是Makefile，尽管推荐使用Makefile这个名字。 Kbuild Makefile的一个最主要功能就是指定编译什么，这个功能是通过两个对象指定的obj-?和xxx-objs。 obj-?语法：obj-? = $(target).o xxx-objs指定了编译对象需要的文件，一般只有在源文件是多个时才需要它。

19 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 （4）配置选项 在进行配置之前，在内核目录下执行下列操作，生成平台默认配置文件.config：
make s3c2410_defconfig 执行完后会出现：# configuration written to .config。 ①常规设置选项General setup ②引导模块支持Loadable module support ③块设备Enable the Block layer ④处理器类型及特性Processor type and features ⑤电源管理选项Power management options (ACPI, APM) ⑥总线选项Bus options ⑦用户可执行文件格式Executable file formats ⑧驱动程序配置选项Driver Drivers

20 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 9.2.3 内核编译 编译的步骤就是执行一些相对固定的命令目标序列。
内核编译 编译的步骤就是执行一些相对固定的命令目标序列。 Kbuild还提供了许多可选的配置编译目标和规则。可以使用make help命令把所有的配置编译目标和说明信息打印到屏幕。 其中常用的配置编译目标有（其执行格式为：make <下列目标名之一>）： （1）清理目标（Clean targets）： （2）内核配置的目标（Configuration targets） （3）其他通用目标（Other generic targets） （4）静态解析器目标（Static analysers） （5）内核打包目标（Kernel packaging） （6）文档目标（Documentation targets） （7）ARM体系结构相关的目标（Architecture specific targets (arm)） （8）缺省目标

21 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 内核编译产生了哪些目标，连接形成了哪些映像，这些映像是如何组成的，又处于Linux内核启动运行的哪个阶段 1.vmlinux映像：了解这个映像（vmlinux image）的构成。 2.zImage映像：嵌入式Linux系统的引导方式有两种，一种是上文所说的非压缩方式；另外一种是压缩方式。 zImage产生的过程。 Linux内核是一个很复杂的代码块，有许许多多的全局符号。它不使用符号名，而是通过变量或函数的地址来识别变量或函数名。 内核主要是用C写的，编译成目标代码或者映像就可以直接使用地址了。

22 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 9.3 建立Linux根文件系统 1.文件系统介绍 2.Linux文件系统：包括以下几项内容：
①基本的文件系统结构，包含一些必需的目录比如：/dev，/proc，/bin，/etc，/lib，/usr，/tmp等。 ②基本程序运行所需的库函数，如 Glibc/uC-libc。 ③基本的系统配置文件，比如 rc，inittab等脚本文件。 ④必要的设备文件支持：/dev/hd*，/dev/tty*，/dev/fd0。 ⑤基本的应用程序，如sh，ls，cp，mv等。

23 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 3.根文件系统的结构 （1）/dev 设备文件。 （2）/root root用户主目录。
（3）/usr。 （4）/var。 （5）/home。 （6）/proc。 （7）/bin。 （8）/sbin。 （9）/etc。 　　　　　　　　　 （10）/boot。 　　　　　　 （11）/lib。 　　　　　　　　 （12）/mnt。 （13）/tmp。 　　　　　　　　 （14）/initrd

24 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 4.制作根文件系统 （1）建立目录结构 （2）编译busybox （3）创建设备节点
（4）建立配置文件 （5）添加共享链接库 （6）制作映像

25 第9章 嵌入式Linux操作系统移植 9.4 下载目标文件 首先要通过目标板的JTAG接口将Bootloader映像下载到它的分区中 运行有Bootloader的目标板一般都具有下载操作系统内核和根文件系统的能力。 下载的命令为Load，说明如下： vivi> load help Usage: load <flash|ram> [ <partname> | <addr> <size> ] <x|y|z|t>