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嵌入式操作系统 陈香兰 xlanchen@ustc. edu. cn http: //staff. ustc. edu. cn/~xlanchen Spring 2007 中国科学技术大学计算机系 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems

上周一 l Sky. Eye介绍 l l l Sky. Eye简介 Sky. Eye的安装和使用 u. Clinux简介 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 2

上周二 l 介绍了嵌入式系统的 Boot Loader，包括： l l l Boot Loader 的概念 Boot Loader 的主要任务 Boot Loader 的框架结构 Boot Loader 的安装 部分开源的boot loader xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 3

本次课的主要内容 l 嵌入式Linux开发技术 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 4

嵌入式Linux开发技术 xlanchen@2007. 6. 3 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems

（3）Windows 作站 l l l 许多开发者比较习惯Windows平台，并希望在 Windows平台上开发嵌入式Linux系统 Cygwin： 可在Windows平台上建立跨平台开发 具链 VMWare： 可在虚拟环境中执行Linux，并在Linux上进行嵌入 式Linux的开发 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 11

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3、Init进程 l 启动各种应用程序（根据设置） xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 32

主要内容 一、嵌入式Linux开发综述 二、Linux的配置和编译 三、根文件系统及其制作 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 37

Linux的配置和编译步骤 l Linux内核从配置到安装大致有如下步骤： l l l 清理：make mrproper 配置：make config/menuconfig/xconfig 建立依赖关系：make dep 编译：make或make z. Image 安装：make install 但在嵌入式系统开发中，并不总是按照上述步 骤 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 41

1、Linux内核选择 l l 尽管http: //www. kernel. org是主要的内核来源， 但这里可用的内核版本并不总适用于嵌入式系统 下面列出了针对当前主要嵌入式系统的Linux内 核源代码下载地点，通常直接提供了针对某种目 标硬件系统的Linux内核版本 xlanchen@2007. 6. 4 处理器系统 合适的内核站点 x 86 http: //www. kernel. org ARM http: //www. arm. linux. org. uk Power. PC http: //penguinppc. org MIPS http: //www. linux-mips. org M 68 K http: //linux-m 68 k. org Embedded Operating Systems non. MMU的CPUs http: //www. uclinux. org 42

准备ARM Linux l 下载标准Linux 的内核源码和ARM Linux，其 中ARM Linux 是基于标准Linux内核为ARM 做 的补丁 l l 标准Linux的内核源代码 ftp: //ftp. kernel. org linux-2. 4. 18. tar. bz 2 ARM Linux的补丁 ftp: //ftp. arm. linux. org. uk/pub/armlinux patch-2. 4. 18 -rmk 7. bz 2 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 46

l 解压缩Linux-2. 4. 18， l 解压缩补丁，并对linux-2. 4. 18打补丁 l 建立armlinux-2. 4. 18，将linux目录拷贝到该目 录下 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 47

建立交叉编译环境 l l l 下载交叉编译 具 ftp: //ftp. arm. linux. org. uk/pub/armlinux/toolchain cross-2. 95. 3. tar. bz 2 解压缩到/usr/local/arm目录下 tar –jxf cross-2. 95. 3. tar. bz 2 设置执行路径，在. bashrc中添加 然后，退出控制台，重新启动控制台 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 48

l 检查是否建立好交叉编译环境 l l 对arm-linux使用tab键功能 命令：arm-linux-gcc –v xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 49

配置和编译arm linux l 修改Makefile中 l 目标板体系结构 l 交叉编译器 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 50

我们考虑在skyeye上模拟ep 7312 l l 下载armlinux 4 skyeye 解压缩 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 51

l 进入armlinux 4 skyeye l installguide. txt xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 52

l 为Skyeye模拟的ep 7312进行如下修改： 1. linux-2. 4. x/drivers/char/Makefile, 增加 obj-$(CONFIG_LCD) += lcd_drv. o obj-$(CONFIG_TOUCH_SCREEN) += skyeye_ts_drv. o linux-2. 4. x/drivers/char/Config. in, 增加 tristate 'Sky. Eye LCD support(for EP 7312)' CONFIG_LCD tristate 'Sky. Eye Touch Screen support(for EP 7312)' CONFIG_TOUCH_SCREEN 2. 3. 增加lcd_drv. [ch], lcd_struct. h, skyeye_ts_drv. [ch], ep 7312_sys. h files 到 linux/drivers/char/目录中 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 53

l 清除，命令： l l l make mrproper make clean 配置，命令 l make xconfig 在System Type中选择CLPS 711 X/EP 721 X和CLEP 7312 在File System中，确保 l /proc file system support l ROM file system support l Second extended fs support xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 54

在Block Devices选择 l l RAM disk support Initial RAM disk (initrd) support 在Character devices选择 l l l Sky. Eye LCD support(for EP 7312) Sky. Eye Touch Screen support(for EP 7312) 建立依赖关系并编译，命令 l make dep; make xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 55

l 检查是否存在编译好的ARM Linux内核 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 56

主要内容 一、嵌入式Linux开发综述 二、Linux的配置和编译 三、根文件系统及其制作 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 57

l 根文件系统中的内容由FHS（Filesystem Hierarchy Standard，文件系统层次标准） 制 定 l 制定该标准的组织为FHSG（FHS Group， http: //www. pathname. com/fhs/） xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 60

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为目标系统准备链接库 1、glibc 2、u. Clibc xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 68

glibc l l glibc套件包含若干链接库。主要包含 4种类型 的文件 实际的共享链接库，文件名为 lib. LIBRARY_NAME-GLIBC_VERSION. so， 例如glibc 2. 5的数学链接库为libm-2. 5. so xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 69

l 主修订版本的符号链接，文件名为 lib. LIBRARY_NAME. so. MAJOR_REVISION_VE RSION l 例如实际的数学链接库libm-2. 5. so， 其符号连接的名称为libm. so. 6 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 70

l 静态链接库包文件， 文件名格式为 lib. LIBRARY_NAME. a， 如动态装载库libdl的静 态包文件就是libdl. a xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 72

l 动态链接器的符号链接 l 对于i 386、arm或m 68 k，通常为 ld-linux. so. MAJOR_REVISION_VERSION l 对于MIPS或PPC，则通常为 ld. so. MAJOR_REVISION_VERSION xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 75

u. Clibc l u. Clibc是glibc的替代品，实现了部分必要的链 接库。 网站：http: //www. uclibc. org/ l 若下载的是源代码，则 l l l make clean make config make CROSS=arm-linuxmake PREFIX=<根文件系统目录> install 若下载的是已经编译好的，则需要将库文件拷贝到 根文件系统目录下的lib目录中 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 77

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l 此外，/dev目录下还包含若干必要的符号链接， 如 l l fd /proc/self/fd stdin fd/0 stdout fd/1 stderr fd/2 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 83

建立符号链接 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 84

l l 可以看一下，虚拟机中Linux主机上的 dev目录 下图为用过的romfs的dev目录 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 85

查看rootfs下的各个bin目录 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 89

Tiny. Login 网站：http: //tinylogin. busybox. net/ 下载：http: //tinylogin. busybox. net/downloads/ l Tiny. Login将许多登录 具放在单个二进制文 件中，通常会与Busy. Box并用，两者由相同的 开发者维护 l Tiny. Login中的大多数命令要使用root权限执行 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 90

例 l l 下载tinylogin-1. 2 解压缩，然后配置 使用glibc或者uclibc的交叉编译器对其进行编 译，例如 在root权限下将tinylogin-1. 2安装到根文件系统 目录中 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 91

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Embutils 网站：http: //www. fefe. de/embutils/ l 这是针对主流Unix命令提供的一组经过简化和 优化的替代品。目前支持ARM、i 386、PPC和 MIPS l 其维护者与diet libc相同，只能静态链接diet libc xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 94

标准的system V 初始化 l l 标准的init包在多数Linux发行版本中都能找到， 也可以在 ftp: //ftp. cistron. nl/pub/people/miquels/sysvinit/ 上找到，目前由Miquel van Soorenburg维护 包含的命令有： l halt，init，killall 5，last，mesg，runlevel， shutdown，sulogin，utmpdump，以及wall xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 99

Busy. Box初始化 l l Busy. Box也提供类似init的功能，适合用于嵌入 式系统 Busy. Box不提供runlevel功能 在我们前面安装的Busy. Box中，sbin/init是 /bin/busybox的符号链接，因此Busy. Box是系 统启动后运行的第一个应用程序 Busy. Box将调用它的init xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 104

Busy. Box的init l Init主要执行下列任务 1、初始化init的信号处理函数 2、初始化console控制台 3、解释/etc/inittab文件 4、运行系统初始化脚本，Busy. Box缺省使用 /etc/init. d/rc. S 5、运行所有inittab的阻塞式命令 6、运行所有inittab中的一次性执行命令 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 105

l l 在初始化完console之后，busybox将会检查是 否存在etc/inittab，如果没有将会使用缺省的 inittab配置 缺省的inittab设置，如 l l 系统重启，系统停止，init重启 还有，在最先的4个虚拟console：tty 1~tty 4上启动 shell xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 107

Inittab文件的格式 l Inittab文件中每一行有下列格式 id: runlevel: action: process l 在busybox中， l l id代表tty的序号 忽略runlevel Process说明要运行的程序的路径和命令选项 Action说明process的执行方式 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 108

l 一个可能的inittab如下 （id和runlevel都为空） : : sysinit: /etc/init. d/rc. S 设置/etc/init. d/rc. S作为系统初始化文件 : : respawn: /sbin/getty 115200 tty. S 0 : : respawn: /control-module/bin/init 在串口（ 115200波特率）启动一个登录会话 : : restart: /sbin/init启动控制模块定制的系统初始化脚本 设置/sbin/init为重启时运行的命令 : : shutdown: /bin/umount -a -r 系统关闭时，运行umount xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 110

举例 #!/bin/sh # Remount the root filesystem in read-write (requires /etc/fstab) mount -n -o remount, rw / # Mount /proc filesystem mount /proc # Start the network interface /sbin/ifconfig eth 0 192. 168. 172. 10 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 112

/etc/fstab举例 # /etc/fstab # device directory type options # /dev/nfs / nfs defaults none /proc defaults xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 113

l 看一下skyeye中 ep 7312/ep 7312_with_imagekernel下的 initrd. img中有些什么 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 122

相当于将initrd. img这个磁盘 进行文件系统格式化 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 125

l 接下来，就可以将initrd. img挂载到刚刚建立的 mount点上 l 当然，此时文件系统中基本上是空的 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 126

l 最后形成经压缩的RAM disk -9表示最高级的压缩算法 xlanchen@2007. 6. 4 Embedded Operating Systems 128