基于2.6.19内核的小型Linux系统制作与移植
时间：2007-09-03 23:19:00
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[导读]基于2.6.19内核的小型Linux系统制作与移植
摘要： 介绍了如何制作一个基于Linux2.6.19内核的小型Linux系统，并将其移植到S3C2410开发板上。内容包括引导程序、2.6.19内核、根文件系统的修改、配置、编译、移植等。
关键词： Linux2.6.19内核；小型Linux系统；S3C2410
引言
ARM9 S3C2410微处理器与Linux的结合越来越紧密，逐渐在嵌入式领域得到广范的应用。目前，在便携式消费类电子产品、无线设备、汽车、网络、存储产品等都可以看到S3C2410与Linux相结合的身影。
S3C2410微处理器是一款由Samsung公司为手持终端设计的低价格、低功耗、高性能，基于ARM920T核的微处理器。它带有内存管理单元(MMU)，采用0.18mm工艺和AMBA新型总线结构，主频可达203MHz。同时，它支持Thumb 16位压缩指令集，从而能以较小的存储空间获得32位的系统性能。
在众多嵌入式操作系统中，Linux目前发展最快、应用最为广泛[1]。性能优良、源码开放的Linux具有体积小、内核可裁减、网络功能完善、可移植性强等诸多优点，非常适合作为嵌入式操作系统。一个最基本的Linux操作系统应该包括：引导程序、内核与根文件系统三部分。
与Linux2.4内核相比，2.6内核吸收了最新的技术，在性能、可测量性、器件支持和可用性方面有了大幅度提高；支持更多的体系结构、处理器、总线、接口和设备；标准化了内部接口；简化了扩展或添加新设备的步骤等。
本文着重介绍如何制作一个基于linux-2.6.19内核的小型Linux操作系统，并将它移植到S3C2410开放板上。内容包括交叉编译环境的建立，引导程序、2.6.19内核、根文件系统的修改、配置、编译、移植等。
系统的制作移植
建立交叉编译环境
要移植、开发小型Linux系统，首先要在安装了RedHat9或更高版本Linux操作系统的主机上配置交叉开发环境。交叉开发是指在开发主机上安装开发工具，编辑、编译目标板的引导程序、内核和文件系统，使其能在目标板上运行。
针对本次开发，需要安装arm-linux-gcc-3.4.1以及armv4l-tools工具链。在安装完毕后，切记要将两者的路径分别添加到系统路径$PATH中。
引导程序
对于计算机系统来说，从开机上电到操作系统启动需要一个引导程序。嵌入式linux系统同样离不开引导程序，这个引导程序叫做Bootloader[1]。通过这段小程序，可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射表，从而建立适当的系统硬件环境，为最终调用操作系统内核做好准备。
vivi[4]是韩国MIZI公司为其ARM9系列产品而研发的Bootloader，小而灵巧，这里选用它作为小型Linux系统的Bootloader。
首先要修改vivi源代码中的Flash分区信息，新的分区信息如表1所示。
根据表1，在vivi源码arch/s3c2410/smdk.c文件中作出相应的修改。
然后在配置菜单中导入smdk2410的默认配置，编译成功将在vivi源代码目录下生成所需的Bootloader文件，文件名为vivi。
接着，便可把vivi下载到目标板Flash的相应位置。
内核
·修改内核
首先，修改内核源码linux-2.6.19下的Makefile文件，指定目标代码类型与编译器：SUBARCH :=arm；CROSS_COMPILE:=/usr/local/arm/3.4.1/bin/arm-linux-。
然后，在linux-2.6.19/arch/arm/mach-s3c2410/common-smdk.c中根据表1修改内核中的Flash分区信息。这里提醒读者，2.6.16(含)以前内核的源码中没有Flash分区信息，所以需要增加新的分区信息；而在2.6.17(含)以后内核的源码中已含Flash分区信息，需要的只是修改分区信息。
内核Flash分区信息必须与vivi的Flash分区信息相一致。因为，vivi的Flash分区中的地址是内核及文件系统下载到Nand flash的真正地址；而内核在启动时读的却是内核Flash分区设定的地址；所以，若两者不同，则很可能导致不能正常启动内核或读取文件系统。
最后，修改linux-2.6.19/drivers/mtd/nand/s3c2410.c，禁止Nand flash差错检测：
chip->eccmode = NAND_ECC_NONE;。
·内核的配置编译
在配置菜单中导入内核对smdk2410的默认配置，再在此基础上选择所需的功能。如Nand Flash及MTD设备的支持，Cramfs文件系统的支持等。
配置完毕，在终端输入编译命令“make”进行编译。若内核源码编译成功，将在linux-2.6.19/arch/arm/boot/下生成内核映像文件zImage。
最后，在vivi命令提示模式下使用下载命令，将内核映像zImage加载到开发板Flash中的适当地址。
根文件系统
Linux系统中的文件和设备是通过文件系统来组织的。文件系统的存在使得数据和设备可以被有效而透明地存取访问。一个linux的最简根文件系统应该包括支持linux系统正常运行的基本内容，包括系统使用的软件和库，以及所有用来为用户提供基本支持的架构和指令。
在根文件目录rootfs下建立bin、dev、etc、lib、proc、sbin、root、tmp等一系列必备的目录，把所需的配置文件、动态函数库放到相应的目录。采用BusyBox是缩小根文件系统的好办法。BusyBox以很小的体积集成了最常用的linux命令和应用程序，大大简化了制作linux根文件系统的过程。
有一点必须指出的是，在2.6.12(含)之前的内核通常是用devfs来管理位于/dev下的所有块设备和字符设备；但在2.6.13(含)之后的内核已不支持devfs，而转用udev来管理/dev下的设备，详见[5]。所以，针对2.6.19内核，要使系统启动后进入BusyBox控制台，还需在/rootfs/dev下添加控制台设备文件：“[root@localhost dev]# mknod -m 600 console c 5 1”。
目前，linux已经能够支持几十种文件系统格式，如常用的Cramfs、Jfss2、Yaffs等。Cramfs 是一种只读的闪存文件系统，可以保护系统的基本设置不被更改。根文件系统就使用Cramfs格式。
使用Cramfs制作工具mkcramfs把根文件目录制作成映像文件：rootfs.cramfs。
根文件系统制作完成，在vivi命令模式下把rootfs.cramfs下载到Flash的合适位置。
至此，一个基于2.6.19内核的小型Linux系统便成功地制作完毕，并移植到S3C2410开发板上了。
板子加电后便可看到系统的启动信息，最终进入BusyBox控制台。
结语
基于2.6内核的Linux凭借其突出的嵌入式特性与性能优越的ARM9 S3C2410相结合，在嵌入式领域有着广阔的应用天地。文章介绍了如何制作一个基于Linux2.6.19内核的小型Linux系统，并将其移植到S3C2410开发板上。小型系统的制作与移植是进行嵌入式开发的基础，必须熟练掌握。
参考文献：
1、 孙纪坤、张小全,‘嵌入式linux系统开发技术详解——基于ARM’，人民邮电出版社，2006.
2、 陈赜，‘ARM9嵌入式技术及Linux高级实践教程’，北京航空航天大学出版社，2005
3、 中国liunx公社论坛上帖子，‘Linux2.6.10以后版本对S3C2410的支持’.
4、 mizi公司网站上有关vivi的介绍，http://www.mizi.com/developer/s3c2410x/Linuette_chap_5_en.html
5、 有关udev的介绍：http://www.kernel.org/pub/linux/utils/kernel/hotplug/udev.htm
关键词： Linux2.6.19内核；小型Linux系统；S3C2410
引言
ARM9 S3C2410微处理器与Linux的结合越来越紧密，逐渐在嵌入式领域得到广范的应用。目前，在便携式消费类电子产品、无线设备、汽车、网络、存储产品等都可以看到S3C2410与Linux相结合的身影。
S3C2410微处理器是一款由Samsung公司为手持终端设计的低价格、低功耗、高性能，基于ARM920T核的微处理器。它带有内存管理单元(MMU)，采用0.18mm工艺和AMBA新型总线结构，主频可达203MHz。同时，它支持Thumb 16位压缩指令集，从而能以较小的存储空间获得32位的系统性能。
在众多嵌入式操作系统中，Linux目前发展最快、应用最为广泛[1]。性能优良、源码开放的Linux具有体积小、内核可裁减、网络功能完善、可移植性强等诸多优点，非常适合作为嵌入式操作系统。一个最基本的Linux操作系统应该包括：引导程序、内核与根文件系统三部分。
与Linux2.4内核相比，2.6内核吸收了最新的技术，在性能、可测量性、器件支持和可用性方面有了大幅度提高；支持更多的体系结构、处理器、总线、接口和设备；标准化了内部接口；简化了扩展或添加新设备的步骤等。
本文着重介绍如何制作一个基于linux-2.6.19内核的小型Linux操作系统，并将它移植到S3C2410开放板上。内容包括交叉编译环境的建立，引导程序、2.6.19内核、根文件系统的修改、配置、编译、移植等。
系统的制作移植
建立交叉编译环境
要移植、开发小型Linux系统，首先要在安装了RedHat9或更高版本Linux操作系统的主机上配置交叉开发环境。交叉开发是指在开发主机上安装开发工具，编辑、编译目标板的引导程序、内核和文件系统，使其能在目标板上运行。
针对本次开发，需要安装arm-linux-gcc-3.4.1以及armv4l-tools工具链。在安装完毕后，切记要将两者的路径分别添加到系统路径$PATH中。
引导程序
对于计算机系统来说，从开机上电到操作系统启动需要一个引导程序。嵌入式linux系统同样离不开引导程序，这个引导程序叫做Bootloader[1]。通过这段小程序，可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射表，从而建立适当的系统硬件环境，为最终调用操作系统内核做好准备。
vivi[4]是韩国MIZI公司为其ARM9系列产品而研发的Bootloader，小而灵巧，这里选用它作为小型Linux系统的Bootloader。
首先要修改vivi源代码中的Flash分区信息，新的分区信息如表1所示。
根据表1，在vivi源码arch/s3c2410/smdk.c文件中作出相应的修改。
然后在配置菜单中导入smdk2410的默认配置，编译成功将在vivi源代码目录下生成所需的Bootloader文件，文件名为vivi。
接着，便可把vivi下载到目标板Flash的相应位置。
内核
·修改内核
首先，修改内核源码linux-2.6.19下的Makefile文件，指定目标代码类型与编译器：SUBARCH :=arm；CROSS_COMPILE:=/usr/local/arm/3.4.1/bin/arm-linux-。
然后，在linux-2.6.19/arch/arm/mach-s3c2410/common-smdk.c中根据表1修改内核中的Flash分区信息。这里提醒读者，2.6.16(含)以前内核的源码中没有Flash分区信息，所以需要增加新的分区信息；而在2.6.17(含)以后内核的源码中已含Flash分区信息，需要的只是修改分区信息。
内核Flash分区信息必须与vivi的Flash分区信息相一致。因为，vivi的Flash分区中的地址是内核及文件系统下载到Nand flash的真正地址；而内核在启动时读的却是内核Flash分区设定的地址；所以，若两者不同，则很可能导致不能正常启动内核或读取文件系统。
最后，修改linux-2.6.19/drivers/mtd/nand/s3c2410.c，禁止Nand flash差错检测：
chip->eccmode = NAND_ECC_NONE;。
·内核的配置编译
在配置菜单中导入内核对smdk2410的默认配置，再在此基础上选择所需的功能。如Nand Flash及MTD设备的支持，Cramfs文件系统的支持等。
配置完毕，在终端输入编译命令“make”进行编译。若内核源码编译成功，将在linux-2.6.19/arch/arm/boot/下生成内核映像文件zImage。
最后，在vivi命令提示模式下使用下载命令，将内核映像zImage加载到开发板Flash中的适当地址。
根文件系统
Linux系统中的文件和设备是通过文件系统来组织的。文件系统的存在使得数据和设备可以被有效而透明地存取访问。一个linux的最简根文件系统应该包括支持linux系统正常运行的基本内容，包括系统使用的软件和库，以及所有用来为用户提供基本支持的架构和指令。
在根文件目录rootfs下建立bin、dev、etc、lib、proc、sbin、root、tmp等一系列必备的目录，把所需的配置文件、动态函数库放到相应的目录。采用BusyBox是缩小根文件系统的好办法。BusyBox以很小的体积集成了最常用的linux命令和应用程序，大大简化了制作linux根文件系统的过程。
有一点必须指出的是，在2.6.12(含)之前的内核通常是用devfs来管理位于/dev下的所有块设备和字符设备；但在2.6.13(含)之后的内核已不支持devfs，而转用udev来管理/dev下的设备，详见[5]。所以，针对2.6.19内核，要使系统启动后进入BusyBox控制台，还需在/rootfs/dev下添加控制台设备文件：“[root@localhost dev]# mknod -m 600 console c 5 1”。
目前，linux已经能够支持几十种文件系统格式，如常用的Cramfs、Jfss2、Yaffs等。Cramfs 是一种只读的闪存文件系统，可以保护系统的基本设置不被更改。根文件系统就使用Cramfs格式。
使用Cramfs制作工具mkcramfs把根文件目录制作成映像文件：rootfs.cramfs。
根文件系统制作完成，在vivi命令模式下把rootfs.cramfs下载到Flash的合适位置。
至此，一个基于2.6.19内核的小型Linux系统便成功地制作完毕，并移植到S3C2410开发板上了。
板子加电后便可看到系统的启动信息，最终进入BusyBox控制台。
结语
基于2.6内核的Linux凭借其突出的嵌入式特性与性能优越的ARM9 S3C2410相结合，在嵌入式领域有着广阔的应用天地。文章介绍了如何制作一个基于Linux2.6.19内核的小型Linux系统，并将其移植到S3C2410开发板上。小型系统的制作与移植是进行嵌入式开发的基础，必须熟练掌握。
参考文献：
1、 孙纪坤、张小全,‘嵌入式linux系统开发技术详解——基于ARM’，人民邮电出版社，2006.
2、 陈赜，‘ARM9嵌入式技术及Linux高级实践教程’，北京航空航天大学出版社，2005
3、 中国liunx公社论坛上帖子，‘Linux2.6.10以后版本对S3C2410的支持’.
4、 mizi公司网站上有关vivi的介绍，http://www.mizi.com/developer/s3c2410x/Linuette_chap_5_en.html
5、 有关udev的介绍：http://www.kernel.org/pub/linux/utils/kernel/hotplug/udev.htm
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