Linux与ARM仿真建立.docx
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Linux与ARM仿真建立
Linux@ARM（在ARM9上安装Linux，利用SkyEye模拟器及U-BOOT引导）
提示：
本人在2008年进行Linux@ARM实验，在ARM9上安装Linux、利用SkyEye模拟器及U-BOOT引导。
这是实验报告、以及实验过程中留下的记录，按日期倒序排列。
本文以CreativeCommonsBY-NC3.0协议授权
嵌入式系统作业二：
Linux@ARM
5050369043石君霄
一、实验环境
主机硬件：
DELLINSPIRON600m
操作系统：
Ubuntu8.04Hardy
主机编译器：
gcc4.2.3
仿真环境：
SkyEye1.2.4
交叉编译器：
arm-unknown-linux-gnu-gcc3.4.5withglibc2.3.6
二、实验目标
安装SkyEye硬件仿真器，对arm920t处理器和AtmelAT91RM9200dk开发板进行仿真；
在仿真开发板上安装linux-2.6.25及BusyBox-1.9.2。
三、实验步骤
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#1编译安装SkyEye
SkyEye是清华大学制作的一款开源硬件仿真器，支持ARM和BlackFin平台。
qemu只能仿真ARM的指令集，而SkyEye可以仿真整块开发板。
4月4日，我下载了SkyEye-1.2.4，下载地址是：
编译SkyEye的方法与普通Linux程序完全一致，应使用主机平台（i386）的编译器。
我使用的编译命令行是：
$makeSTATIC=1NO_DBCT=1NO_LCD=1NO_NET=1NO_BFD=1
我指定了很多NO，禁止了不使用的功能，这有助于减少出错几率。
5月20日使用的skyeye.conf内容如下：
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
#,2008-05-14
#CreativeCommonsBY-NC3.0
cpu:
arm920t
mach:
at91rm92
#mainmemory,32MB
mem_bank:
map=M,type=RW,addr=0x20000000,size=0x02000000,file=./myimage,boot=yes
#definedinarch/arm/mach-at91/Makefile.boot
#kernel->20008000
#kernelparam->20000100
#ramdisk->20410000
#IOportsoftheboard
mem_bank:
map=I,type=RW,addr=0xfffa0000,size=0x00060000
uart:
mod=stdio
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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#2获得交叉编译器
5月8日，我下载了一个二进制格式的交叉编译器，下载地址是：
这个编译器在i386平台上工作，能将代码编译为arm平台的目标代码。
在不加特别说明的情况下，后面的所有交叉编译操作都是使用这个交叉编译器完成。
5月21日，我尝试自己编译一套交叉编译器，但是没有成功。
这部分操作的详情，请看本文末尾。
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#3编译Linux内核
5月8日，我下载了linux-2.6.25，下载地址是：
5月8日当天，我根据下列步骤尝试编译了Linux内核：
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
操作很简单的，kernel解压后在Documentation/arm/README可以找到说明：
1.打开顶层的Makefile，找到ARCH，改成ARCH=arm；
下面的CROSS_COMPILE写上编译器的路径，比如
CROSS_COMPILE=/usr/local/arm/bin/arm-unknown-linux-gnu-，
就是gcc可执行文件的绝对路径去掉最后的gcc
2.makeconfig，出现数千个选项，
我找个东西压住键盘上的ENTER键，然后去喝杯茶，几分钟后接受了所有默认选择
3.makezImage，再喝杯茶，几分钟后完毕，
arch/arm/boot/zImage就是成品，1382436字节，压缩前的Image为2777632字节
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
当然，上述编译方法显然不是最优的，再随后的数十、上百次重新编译前，都进行了优化的配置：
$sudoapt-getinstalllibncruses5-dev#下载一个使用menuconfig所必须的组件
$makemenuconfig#这条命令会打开菜单式配置
改了很多地方
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
GlobalSetup
Localversion=-yoursunny#先给自己做个广告
swap=N#嵌入式系统是不需要虚拟内存换出的
initramfs/initrdsupport=Y#根文件系统，一定选上
Enableloadablemodulesupport=Y
Enabletheblocklayer=Y#自动选上并锁定了
LargeBlockDevices=N#一共才多大，没有超过2TB的块设备
LargeSingleFiles=N#一共才多大，没有超过2TB的文件
SystemType
ARMsystemtype=AtmelAT91
AtmelAT91System-on-chip=AT91RM9200-DK
BusSupport
PCCard=N#没有SD卡
KernelFeatures#里面全不选
Bootoptions
Defaultkernelcommandstring#在后面不用U-Boot的情况下，这个非常有用
UserspaceBinaryformats
ELF=Y
a.out=Y
Powermanagementoptions
Powermanagement=N
Networking
Networking=N#编译SkyEye时已经禁止网络，这里开了也没用
DeviceDrivers#下面没提到的全部关闭
BlockDevices
Loopback=Y#个人喜好
RAMblockdevice=Y#ramdisk，当然要！
CharacterDevices
Virtualterminal=Y#自动选上
SerialDrivers
AT91on-chipserialport=Y#串口，不选就什么也看不到了
consoleonAT91serialport=Y
DMAonAT91serialport=Y
installasttyATn=Y
Graphic
Consoledisplaydriver
VGAtextconsole=N#VGA是指PC显示器，无需开启，否则编译错误
Filesystems#下面没提到的全部关闭
Misc
Minix=Y#我就用了这一种
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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#4编译U-Boot
5月8日，我下载了U-Boot-1.3.2，下载地址是：
最初的编译步骤是
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
打开顶层的Makefile，找到对应arm平台的CROSS_COMPILE，写上编译器的路径
makeat91rm9200dk_config，调用了AT91RM9200开发板的配置
makeall，几分钟后完毕，u-boot.bin或u-boot就是成品，分别为96724字节、324517字节
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
但是，无论使用go命令还是bootm命令都不能正常调用Linux内核，看不见内核的任何输出
5月14日，了解到U-Boot只能识别uImage格式，又使用mkimage工具制作了uImage
../u-boot-1.3.2/tools/mkimage-Aarm-Olinux-Tkernel-Cnone-a20008000-e20008000-nlinux-2.6.25-d./zImageuImage
能够看见uncompressinglinux，但是uncompress完毕后就停止了输出、没反应了
5月15日，我放弃了U-Boot，将内核参数直接编译进内核，直接引导Linux内核。
当时的记录文字（事实上当时已经创建了根文件系统，但是那个根文件系统有问题）：
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
我想到，能否不用U-Boot，直接引导Linux呢？
写了个SHELL脚本myimage.sh，创建一个32M的文件准备装载在0x20000000，然后把zImage或Image、initrd写在合适的位置。
[0.000000]Linuxversion2.6.25yoursunny（sunny@hardy）（gccversion3.4.5）#29ThuMay1521:
22:
46CST2008
[0.000000]CPU:
ARM920T[41009200]revision0（ARMvundefined/unknown）,cr=00003177
[0.000000]Machine:
AtmelAT91RM9200-DK
内核参数只能在内核的menuconfig里指定，因为没有U-Boot给它传参数了：
[0.007812]Kernelcommandline:
root=/dev/raminitrd=0x20410000,0x00100000rwconsole=ttyS0mem=32Minit=/sbin/init
但是——
[10.007812]Failedtoexecute/sbin/init.Attemptingdefaults...
[10.039062]Kernelpanic-notsyncing:
Noinitfound.Trypassinginit=optiontokernel.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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#5编译BusyBox
5月8日，我下载了BusyBox-1.9.2，下载地址是：
（实际上是在4月4日下载的，当时1.10.0已出但标注了unstable；今天最新为1.10.2）
当时的编译过程
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1.打开顶层的Makefile，ARCH=arm、CROSS_COMPILE=编译器的路径
2.makedefconfig，默认配置
3.make，成品busybox，753072字节
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
后来又进行了menuconfig，只留下很少的功能，210.9KB
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#6创建根文件系统
/dev/ram、loopback，方法很多，最终目标就是获得一个文件系统映像
由于这个工作一次成功很难，需要重复进行，所以我写了个脚本来完成这个操作：
下面是5月20日版本的initrd.sh：
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
#!
/bin/sh
#scripttocreateinitrdramdiskimage
INITRD_FILE=~/study/IS222/m/initrd
INITRD_SIZE=4M
INITRD_GZ=~/study/IS222/m/initrd.gz
CPIO_FILE=~/study/IS222/m/initrd.cpio
INODE_COUNT=512
MNT_PATH=/mnt
BUSYBOX_PATH=~/study/IS222/busybox-1.9.2
LIB_PATH=/usr/local/arm/arm-unknown-linux-gnu/lib
echo
echoStartcreatinginitrd
#createanyemptyfile
rm$INITRD_FILE
ddif=/dev/zeroof=$INITRD_FILEbs=$INITRD_SIZEcount=1
#createminixfilesystemonthisfile
mkfs.minix-i$INODE_COUNT$INITRD_FILE
#mountasloopbackdisk
sudomount-tminix-oloop$INITRD_FILE$MNT_PATH
#createdevices
cd$MNT_PATH
mkdirdev
sudomknoddev/consolec51
sudomknoddev/kmemc12
sudomknoddev/memc11
sudomknoddev/nullc13
sudomknoddev/ram0b10
sudomknoddev/ramb10
sudomknoddev/ttyAT0c204154
sudomknoddev/zeroc15
ln-s/proc/self/fd/0dev/stdin
ln-s/proc/self/fd/1dev/stdout
ln-s/proc/self/fd/2dev/stderr
#installbusybox
cd$BUSYBOX_PATH
makeCONFIG_PREFIX=$MNT_PATHinstall
#createotherdirectories
cd$MNT_PATH
mkdirmntrootvartmpprocbootetclib
mkdirvar/{lock,log,mail,run,spool}
#create/etc/inittab
touchetc/inittab
echo':
:
sysinit:
/etc/init.d/rcS'>>etc/inittab
#create/etc/init.d/rcS
mkdiretc/init.d
touchetc/init.d/rcS
echo'#!
/bin/sh'>>etc/init.d/rcS
echo'exportPATH=/bin:
/sbin:
/usr/sbin:
/usr/bin'>>etc/init.d/rcS
echo'mount-tprocproc/proc'>>etc/init.d/rcS
echo'echoyoursunnyLinux@ARMproject,2008-05-19'>>etc/init.d/rcS
echo'/bin/sh'>>etc/init.d/rcS
chmod755etc/init.d/rcS
#create/etc/passwd,group,shadow
touchetc/passwd
echo'root:
x:
0:
0:
:
/root:
/bin/sh'>>etc/passwd
chmod644etc/passwd
touchetc/group
echo'root:
x:
0:
root'>>etc/group
chmod644etc/group
touchetc/shadow
echo'root:
:
0:
0:
99999:
7:
:
:
'>>etc/shadow#nopasswordrequired,andpasswordneverexpires
chmod640etc/shadow
#create/etc/busybox.conf
touchetc/busybox.conf
#copylibsrequiredbybusybox`arm-unknown-linux-gnu-readelf-abusybox|grepShared`
cd$MNT_PATH
cp$LIB_PATH/ld-2.3.6.solib/
lnlib/ld-2.3.6.solib/ld-linux.so.2
lnlib/ld-2.3.6.solib/ld-linux.so
lnlib/ld-2.3.6.solib/ld.so
cp$LIB_PATH/libc-2.3.6.solib/
lnlib/libc-2.3.6.solib/libc.so.6
lnlib/libc-2.3.6.solib/libc.so
unlink$MNT_PATH/sbin/init
cp/home/sunny/study/IS222/m/helloworld$MNT_PATH/sbin/init
#chown
sudochownroot:
root-R$MNT_PATH/*
#umount&gzip
cd/
find$MNT_PATH|cpio--quiet-Hnewc-o|gzip-9-n>$CPIO_FILE
sudoumount$MNT_PATH
gzip-c$INITRD_FILE>$INITRD_GZ
#done
echoDonecreatinginitrd
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
使用shell脚本可以极大的提高工作效率。
上述脚本可以一次生成三个格式的根文件系统：
initrd,initrd.gz,cpio（initramfs）
三个格式都是可用的。
其中initrd无需解压，启动速度最快。
有很多资料仅仅提及copyfilesintodevbinsbin...
这些复制操作用BusyBox的安装可以很轻易完成。
特别重要的是这几个文件：
/etc/inittab
/etc/init.d/rcS
BusyBox中登录相关的组件（getty、login）我没有选择，
因为我从未见过手机上弹出“linuxlogin”。
我曾经选择过login，所以在根文件系统还需要创建：
/etc/passwd
/etc/group
/etc/shadow
上述文件，我的脚本里都创建了。
5月15日的initnotfound问题，原因是没有加入lib目录。
如果BusyBox是动态链接的，必须把交叉编译器目录内的.so库文件复制入initrd。
用以下命令可以看出BusyBox可执行文件所依赖的库：
arm-unknown-linux-gnu-readelf-abusybox|grepShared
看到的曾经有libcrypt，后来关闭shadow密码支持后就不再需要。
libc总是需要的，要照原样复制进去、做好符号链接。
5月19日看到，ld这个库也必须加进去，否则程序也是无法执行的。
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#7产生“myimage”
5月15日我放弃了U-Boot，而内核与initrd必须位于同一bank；
我使用了一个“myimage”文件，将Image与initrd安排在合适的位置；
myimage是使用下列myimage.sh脚本创建的：
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
#!
/bin/sh
#createaimagetoputat0x20000000
rm./myimage
#0x20000000~0x22000000empty
ddif=/dev/zeroof=./myimagebs=4096count=8192
#0x20008000zImage
cp/sunny/linux-2.6.25/arch/arm/boot/Image./Im
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