S5PV210(TQ210)学习笔记——内核移植与文件系统构建

　　由于之前做过2440和6410，鉴于时间原因，这里暂时跨过其他模块的裸机驱动和uboot移植，直接进入内核移植及驱动开发方面的学习。
　　内核移植其实很简单，因为内核是linus率领的linux内核开发团队开发并维护的，我们只需要跟我们的平台交叉编译一下即可使用，但是，内核移植也不简单，因为内核移植起见出现任何问题都可能会被卡住，因为内核代码非常庞大，我们无法通读内核代码，下面是我移植期间遇到的各种悲催的问题和解决方案，首先是必备的开发环境：
　　a) Linux内核代码，版本3.8.3
　　b) S5PV210开发板(我的是TQ210)
　　c) HOST环境是WIN7(64位)下安装的Ubuntu虚拟机(12.10）
　　一 内核编译
　　从Linux内核网站(kernel.org)下载内核代码、解压并进入内核目录

　　(1)修改Makefile，将195行和196行改为：

1. ARCH = arm  
   
2. CROSS_COMPILE   ?= arm-linux-  

复制代码

　　(2)进行默认配置，进入arch/arm/configs目录，可以发现最接近我们开发板的配置文件是s5pv210_defconfig，故

1. make s5pv210_defconfig

复制代码

　　(3)编译内核，如果需要生成zImage则执行

1. make zImage  

复制代码

　　如果需要生成uImage则执行

1. make uImage  

复制代码

　　4)用uboot下载并尝试运行，结果是悲剧的，在uboot打印”Starting kernel...“之后就看不到任何输出了，显然，有两种原因：
　　a. 编译的内核类型错误，比如您的uboot使用的是uImage，而您编译的是zImage。
　　b. 移植的uboot存在问题，没能正确的拷贝内核到正确的内存地址并启动。
　　c. 内核存在某些配置，我们没有配置。

　　经过查看内核配置项知道，内核默认采用的UART1打印调试信息，因此，执行：

1. 　　make menuconfig
   

复制代码

　　在出来的对话中依次选择System type => (1) S3C UART to use for low-level messages，在编辑框中将1改为0，然后保存配置并再次编译内核，直接执行make即可，无需make clean。如果是首次执行make menuconfig会遇到错误，这是因为make menuconfig依赖一个库，这里我忘记名字了，如果是ubuntu可以直接用指令安装的，网上搜一下就可以搞定。
　　编译完内核之后再次下载并尝试运行，这时，可以看到内核打印的信息了，如果您不幸只看到“Uncompressing Linux... done, booting the kernel.”就没有任何输出了，那么请检查uboot传入的机器码跟内核机器码是否匹配，如果不匹配请修正，然后重新编译运行内核或者uboot，如果修正之后仍然看不到其他输出，那么请检查uboot的bootargs参数，bootargs中必须配置console=ttySAC0，否则也看不到打印信息。
　　如果没有出现上面的错误，那么您的内核已经可以打印出很多信息，但是由于内核默认没有提供对Nand或网卡的支持，无法挂接文件系统，所以仍然无法正常运行。为了能使内核进入控制台，为后面的驱动开发提供环境，我们先制作文件系统，然后来移植网卡驱动，让内核NFS方式挂接文件系统，然后我们就可以开发其他驱动了，如Nand、LCD、声卡等等。

　　二 构建文件系统
　　其实构建文件系统还是比较简单的，注意几个地方，然后按部就班的来就可以了。
　　(1)创建根文件系统目录结构，可以使用如下脚本：

1. #!/bin/sh  
   
2. echo "------Create rootfs directons start...--------"  
   
3. mkdir rootfs  
   
4. cd rootfs  
   
5. echo "--------Create root,dev....----------"  
   
6. mkdir root dev etc boot tmp var sys proc lib mnt home usr   
   
7. mkdir etc/init.d etc/rc.d etc/sysconfig  
   
8. mkdir usr/sbin usr/bin usr/lib usr/modules  
   
9. echo "make node in dev/console dev/null"  
   
10. sudo mknod -m 600 dev/console c 5 1  
    
11. sudo mknod -m 600 dev/null  c 1 3  
    
12. mkdir mnt/etc mnt/jffs2 mnt/yaffs mnt/data mnt/temp  
    
13. mkdir var/lib var/lock var/run var/tmp  
    
14. chmod 1777 tmp  
    
15. chmod 1777 var/tmp  
    
16. echo "-------make direction done---------"  

复制代码

　　在这里我将脚本命名为mkrootfs.sh，接下来给脚本加可执行权限(即chmod a+x mkrootfs)并运行脚本。我的脚本是在/nfsroot目录下运行的，所以我的根文件系统的根目录为/nfsroot/rootfs，后面均以该目录为例阐述。
　　(2)编译Busybox
　　到Busybox下载最新版的Busybox源码，我是用的是1.21.0版本，下载完后解压并进入busybox目录，首先是配置busybox

1. make menuconfig  

复制代码

　　配置菜单跟配置内核时的差不多，依次进入Busybox Settings => Build Options => Cross Compiler prefix (NEW)，设置为编译器的前缀，我的是arm-linux-。网上有些朋友还推荐选择Busybox Settings => Build Options => Build BusyBox as a static binary (no shared libs)，但是如果我们正确拷贝编译器了运行库的话，不设置也可以。现在可以编译Busybox了，执行

1. make  

复制代码

　　编译过程很顺利，我这里没有遇到任何错误，接下来将编译好的Busybox安装到/nfsroot/rootfs就可以了，执行

1. make CONFIG_PREFIX=/nfsroot/rootfs install  

复制代码

　　3)拷贝编译器运行库
　　我的编译器是4.5.1版本的，拷贝arm-none-linux-gnueabi/sys-root/lib的所有动态库到/nfsroot/rootfs/lib下，为了不拷贝连接，应该加上”-d"选项，执行

1. cp *so* /nfsroot/rootfs/lib -d  

复制代码

　　同样拷贝arm-none-linux-gnueabi/sys-root/usr/lib下的所有动态库到/nfsroot/rootfs/usr/lib下，执行

1. cp *so* /nfsroot/rootfs/usr/lib -d  

复制代码

　　(4)构建etc目录

　　在etc目录下创建Inittab文件，内容如下

1. ::sysinit:/etc/init.d/rcS  
   
2. console::askfirst:-/bin/sh  
   
3. ::restart:/sbin/init  
   
4. ::ctrlaltdel:/sbin/reboot  
   
5. ::shutdown:/bin/umount -a -r  
   
6. ::shutdown:/sbin/swapoff -a  

复制代码

　　在etc/init.d/目录下创建rcS文件，内容如下

1. echo "----------mount all.........."  
   
2. mount -a  
   
3. echo "----------Starting mdev......"  
   
4. echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug  
   
5. mdev -s  
   
6. /bin/hostname -F /etc/sysconfig/HOSTNAME  

复制代码

　　为inittab和rcS文件添加可执行权限

1. chmod a+x inittab  
   
2. chmod a+x rcS  

复制代码

　　在etc目录下创建fstab文件，内容如下

1. #evice mount-point type       option       dump   fsck   order  
   
2. proc /proc proc defaults 0 0  
   
3. none /tmp ramfs defaults 0 0  
   
4. mdev /dev ramfs defaults 0 0  
   
5. sysfs /sys sysfs defaults 0 0  

复制代码

　　在etc目录下创建profile文件，内容如下

1. PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin   
   
2. export PATH   
   
3. #set hostname   
   
4. HOSTNAME='/bin/hostname'   
   
5. export HOSTNAME   
   
6. # Set PS1   
   
7. PS1='[u@h W]
   
8. 　　贝主机/etc目录下的passwd和group文件到etc目录下。
   
9. 　　(5) 设置HOSTNAME文件
   
10. 　　在etc/sysconfig目录下创建HOSTNAME文件，在文件中写入主机名，我这里写的是bruce。
    
11. 　　(6) 安装内核modules
    
12. 　　进入内核源码目录，执行
    
13. [code]make modules  

复制代码

　　待编译完成后安装modules，执行指令

1. make modules_install INSTALL_MOD_PATH=/nfsroot/rootfs  

复制代码

　　到这，根文件系统就构建完成了。


　　三 设置uboot启动参数

　　我的nfs根目录为/nfsroot，我的根文件系统目录是在该目录之下的，即/nfsroot/rootfs目录，故uboot启动参数设置如下：

1. noinitrd console=ttySAC0 root=<主机IP>:/nfsroot/rootfs rw ip=<开发板IP>:<主机IP>:<网关>:<子网掩码>::eth0:off init=/linuxrc  

复制代码

　　需要注意的是，所有的冒号":"都不可省略。

　　四 网卡驱动移植(DM9000)
　　选择网卡移植是因为网卡驱动相对较为简单，对于DM9000就更加简单了，因为内核本身提供了DM9000的驱动程序，但是没有针对开发板进行管教配置，因此，我们配置下开发板相关的东西即可完成网卡驱动的移植。打开arch/arm/mach-s5pv210/mach-smdkv210.c文件，并作以下修改：
　　(1) 修改smdkv210_dm9000_resources定义如下

1. static struct resource smdkv210_dm9000_resources[] = {   
   
2.     [0] = {   
   
3.         .start = 0x88000000,  
   
4.         .end = 0x88000000 + 3,  
   
5.         .flags = IORESOURCE_MEM,  
   
6.     },   
   
7.     [1] = {   
   
8.         .start = 0x88000000 + 4,  
   
9.         .end = 0x88000000 + 4 + 3,  
   
10.         .flags = IORESOURCE_MEM,  
    
11.     },   
    
12.     [2] = {   
    
13.         .start = IRQ_EINT(10),  
    
14.         .end = IRQ_EINT(10),  
    
15.         .flags = IORESOURCE_IRQ|IORESOURCE_IRQ_HIGHLEVEL,  
    
16.     }     
    
17. };  

复制代码

　　(2) 修改smdkv210_dm9000_init函数如下

1. static void __init smdkv210_dm9000_init(void)  
   
2. {  
   
3.     unsigned long* srom_bw = ioremap(0xE8000000, 4);   
   
4.     unsigned long* srom_bc1 = ioremap(0xE8000004, 4);   
   
5.   
   
6.     *srom_bc1 = ((0<<28)|(0<<24)|(5<<16)|(0<<12)|(0<<8)|(0<<4)|(0<<0));  
   
7.     *srom_bw &= ~(0xf << 4);   
   
8.     *srom_bw |= (1<<4)|(1<<5);  
   
9.   
   
10.     gpio_request(S5PV210_MP01(1), "nCS1");  
    
11.     s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_MP01(1), S3C_GPIO_SFN(2));  
    
12.     gpio_free(S5PV210_MP01(1));  
    
13.   
    
14.     iounmap(srom_bw);  
    
15.     iounmap(srom_bc1);  
    
16. }  

复制代码

　　这样，就完成了DM9000网卡驱动的移植，其实这样修改是有逻辑的，根据TQ210的原理图可知DM9000连接的片选时nCS1，也就是网卡是接在来ROM控制器的BANK1上。


　　根据S5PV210的内存映射表可以看出，SROMC的BANK1地址空间为0x88000000~0x8FFFFFFF，故当CPU寻址该范围内的地址空间时才会使能片选nCS1。所以，我们采用的是0x88000000地址。



　　另外，从TQ210原理图的DM9000部分还可以看到，DM9000使用的是外部中断10，故将中断号修改为10号。
　　最后需要说明的是smdkv210_dm9000_init函数的修改，这是因为DM9000的数据访问、命令发送等是按照一定时序工作的，而DM9000接再SROMC上，因此需要配置SROMC时序，使其可以正确驱动DM9000，关于时序的详细配置我还没研究，不过韦东山老师的第二期视频中讲述了DM9000的驱动移植，也讲了时序配置，需要的话可以参考。
　　五 挂接文件系统
　　我们现在配置好了网卡驱动，还需要对内核稍作配置才能使内核支持网络文件系统挂载，具体的可以参考以下配置。

　　(1) 配置网络支持

1. [*] Networking support  --->  
   
2.     Networking options  --->  
   
3.         <*> Packet socket   
   
4.         <*> Unix domain sockets  
   
5.         [*] TCP/IP networking  
   
6.         [*]   IP: multicasting  
   
7.         [*]   IP: kernel level autoconfiguration   
   
8.         [*]     IP: DHCP support  
   
9.         [*]     IP: BOOTP support  
   
10.         [*]     IP: RARP support  
    
11.         [*]   IP: multicast routing  

复制代码

　　(2) 配置网卡设备支持

1. Device Drivers  --->  
   
2.     [*] Network device support  --->   
   
3.         [*]   Ethernet driver support  --->  
   
4.             <*>   DM9000 support  

复制代码

　　(3) 配置网络文件系统支持

1. File systems  --->   
   
2.     [*] Network File Systems  --->   
   
3.         <*>   NFS client support   
   
4.         <*>     NFS client support for NFS version 2  
   
5.         <*>     NFS client support for NFS version 3   
   
6.         [*]       NFS client support for the NFSv3 ACL protocol extension  
   
7.         <*>     NFS client support for NFS version 4  
   
8.         [*]   Root file system on NFS  

复制代码

　　配置完以上三项后保存配置，然后再次编译内核，直接执行make指令即可。
　　这时，重新下载内核测试运行，没有意外的话现在内核已经可以正常工作了，如果不幸的遇到了问题，那么问题应该是NFS服务器配置的问题，ubuntu下配置NFS服务器很简单

1. sudo apt-get install nfs-kernel-server  

复制代码

　　然后以根权限打开/etc/exports文件，我的NFS根目录为/nfsroot，故，我设置export为

1. /nfsroot/ *(rw,sync,no_root_squash)  

复制代码

　　设置完成之后需要重启NFS服务，ubuntu下执行

1. sudo service nfs-kernel-server restart  

复制代码

　　重启的时候会看到一些警告，如下图


　　但是上述警告不影响使用。反之，如果设置为no_subtree_check，虽然系统可以正常挂载，但是无法进行创建文件等写操作，也就是说，挂载的文件系统是只读的。最后还要修改下/nfsroot的权限，为了以后使用方便。

1. chmod a+x /nfsroot -R  

复制代码

　　到这里，基于TQ210的内核移植已经初步完成了，接下来我们就可以进行驱动开发了。
　　六 问题总结
　　我在配置过程中遇到了很多问题，现在稍作总结
　　(1) 串口中断打印完Starting kernel...之后就没有任何输出了
　　配置内核，指定调试信息输出端口为UART0，文中讲到了详细配置。
　　(2) 解压完内核之后没有任何输出了
　　a.检查bootargs环境变量设置是否正确，必须设置console=ttySAC0
　　b.检查uboot传递的机器码根内核是否对应
　　c.检查uboot传给内核的taglist是否正确
　　(3) 内核无法挂接到NFS文件系统
　　a. 正确移植DM9000网卡驱动
　　b. 配置内核的网络部分、网卡设备和文件系统中的网络文件系统
　　c. 确认NFS服务器的配置是否正确，用另外其他linux或已经移植好系统的linux进行测试(mount -o nolock xx.xx.xx.xx:/nfsroot/rootfs)。
　　(4) 文件系统挂接成功，无法执行/linuxrc
　　a. 检查NFS配置文件，最好以NFSv2方式配置，内核不支持的话会出现问题。
　　b. 最好以文中推荐的方式进行NFS服务器配置。
　　c. 配置完成之后需要重启NFS服务或者是重启系统。

这个uboot是用出厂给的固件吗