linux内核制作

1.1 Linux内核基础知识 
在动手进行Linux内核移植之前，非常有必要对Linux内核进行一定的了解，下面从Linux内核的版本和分类说起。 
1.1.1  Linux版本 
Linux内核的版本号可以从源代码的顶层目录下的Makefile中看到，比如2.6.29.1内核的Makefile中： 
VERSION = 2 
PATCHLEVEL = 6 
SUBLEVEL = 29 
EXTRAVERSION = .1 
其 中的“VERSION”和“PATCHLEVEL”组成主版本号，比如2.4、2.5、2.6等，稳定版本的德主版本号用偶数表示(比如2.6的内核)， 开发中的版本号用奇数表示(比如2.5)，它是下一个稳定版本内核的前身。“SUBLEVEL”称为次版本号，它不分奇偶，顺序递增，每隔1~2个月发布 一个稳定版本。“EXTRAVERSION”称为扩展版本号，它不分奇偶，顺序递增，每周发布几次扩展本版号。 
1.1.2 什么是标准内核 
按照资料上的习惯说法，标准内核(或称基础内核)就是指主要在http://www.kernel.org/维 护和获取的内核，实际上它也有平台属性的。这些linux内核并不总是适用于所有linux支持的体系结构。实际上，这些内核版本很多时候并不是为一些流 行的嵌入式linux系统开发的，也很少运行于这些嵌入式linux系统上，这个站点上的内核首先确保的是在Intel X86体系结构上可以正常运行，它是基于X86处理器的内核，如对 linux-2.4.18.tar.bz2的配置make menuconfig时就可以看到，Processor type and features--->中只有386、486、586/K5/5x86/6x86/6x86MX、Pentium-Classic、 Pentium-MMX、Pentium-Pro/Celeron/Pentium-II、Pentium-III /Celeron(Coppermine)、Pentium-4、K6/K6-II/K6-III 、Athlon/Duron/K7 、Elan 、Crusoe、Winchip-C6 、Winchip-2 、Winchip-2A/Winchip-3 、CyrixIII/C3 选项，而没有类似Samsun 2410等其他芯片的选择。如果需要用在其他特定的处理器平台上就需要对内核进行打补丁，形成不同的嵌入式内核。实际上，不同处理器系统的内核下载站点中 提供的也往往是补丁patch而已，故原x86平台上的内核变成了基础内核，也被称为标准内核了。 
1.1.3 Linux操作系统的分类 
第一层次分类：以主要功能差异和发行组织区分(基础linux系统/内核)。 
1、标准linux 
2、μClinux 
无MMU支持的linux系统，运行在无MMU的CPU上。 
3、Linux-RT 
是最早在linux上实现硬实时支持的linux发行版本。 
4、Linux/RTAI 
支持硬实时的linux，于RT-linux最大的不同之处在于RTAI定义了RTHAL，它将RTAI需要在linux中修改的部分定义成一组API接口，RTAI只使用API接口与linux交互。 
5、Embedix 
由Lineo公司开发，基于PowerPC和x86平台开发的。 
6、Blue Cat Linux 
7、Hard Hat Linux 
8、其他 
第二层分类：以应用的嵌入式平台区分(嵌入式linux系统/内核，使上面第一类中的各种linux系统扩展为对特定目标硬件的支持，成为一种具体的嵌入式linux系统) 
由于嵌入式系统的发展与linux内核的发展是不同步的，所以为了要找一个能够运行于目标系统上的内核，需要对内核进行选择、配置和定制。因为每一种系统都是国际上不同的内核开发小组维护的，因此选择linux内核源码的站点也不尽相同。 
第 二层分类中的linux系统/内核相对于第一层分类的标准内核来说，也可以称为嵌入式linxu系统/内核。如应用在ARM平台上的嵌入式Linux系统 通常有arm-linux(常运行在arm9平台上)，μClinux(常用在arm7平台上)，在标准linux基础上扩展对其他的平台的支持往往通过 安装patch实现，如armlinux就是对linux安装rmk补丁(如patch-2.4.18-rmk7.bz2)形成的，只有安装了这些补丁， 内核才能顺利地移植到ARM Linux上。也有些是已经安装好补丁的内核源码包，如linux-2.4.18-rmk7.tar.bz2。 
不同处理器系统的内核/内核补丁下载站点： 
处理器系统        适合的内核站点        下载方式 
x86           http://www.kernel.org/              ftp, http, rsync 
ARM       http://www.arm.linux.org.uk/developer/    ftp, rsync 
PowerPC   http://penguinppc.org/            ftp, http, rsync, BitKeeper 
MIPS          http://www.linux-mips.org/           ftp, cvs 
SuperH         http://linuxsh.sourceforge.net/         cvs, BitKeeper 
M68K          http://linux-m68k.org/               ftp, http 
non-MMU CPUs  http://www.uclinux.org/             ftp, http 
这些站点不仅仅是linux内核站点，它们可能直接提供了针对你的目标硬件系统的linux内核版本。 
1.1.4 linux内核的选择 
选择内核版本是很困难的，应该与负责维护该内核的小组保持联系，方法是通过订阅一些合适的邮件列表（maillist）并查看邮件中相关的重要新闻，以及浏览一些主要站点，可以得到该内核的最新发展动态。如针对ARM的Linux内核，可以访问http://www.arm.linux.org.uk/ 并订阅该网站上提供的maillist就可以了。如果觉得查阅邮箱中的邮件列表耗费太多时间，那么至少每周访问所关心的内核网站，并阅读Kernel Traffic提供的过去一周中在内核邮件清单中发生的重要的摘要，网址为http://kt.zork.net/kernel-traffic 这样就可以得到相关Linux内核的最新信息。  
并 不是Linux的每个版本都适合ARM-Linux的移植，可以加入其邮件列表（maillist）以获得内核版本所支持硬件的相关信息，表中列出的资源 可以帮助你找到哪些没有列出的功能可以被你的系统支持。ARM Linux的移植，建议使用2.4.x或2.6.x版本。Linux内核补丁可以到ARM Linux的ftp（ftp://ftp.arm.linux.org.uk ）下载。 
 
1.3 Linux内核移植 
1.3.1 移植内核和根文件系统准备工作 
移植内核前，保证你已经装上了Linux系统，建立好了交叉编译环境，我用的是虚拟机，装的Redhat9.0系统，交叉编译工具用的是友善之臂的arm-linux-gcc-4.3.2。 
开始移植Linux内核了，下面是我我使用的内核和文件系统，以及所用到的工具及获取方法： 
1、Linux系统 
我是在虚拟机上安装的Redhat9.0。XP系统下虚拟机设置的共享目录是D:\share，对应的Linux系统的目录是/mnt/hgfs/share。我将下面准备的压缩包和文件都统一放到该目录下。 
2、Linux内核 
到www.kernel.org/主页，进入该网站中链接FTP ftp://ftp.kernel.org/pub/，在里面进入文件夹“linux->kernel->v2.6”，会出现很多版本的内核压缩包和补丁，选中Linux-2.6.29.1.tar.bz2下载。 
3、交叉编译工具链 
使用友善之臂提供的arm-linux-4.3.2工具链,没有的到http://www.arm9.net/下载。工具链也可以自己做，可以参考《构建嵌入式Linux系统》一书或其它资料。 
4、yaffs2代码 
进入http://www.aleph1.co.uk/cgi-bin/viewcvs.cgi/，点击“Download GNU tarball”，下载后出现cvs-root.tar.gz压缩包。 
5、busybox-1.13.3 
从http://www.busybox.net/downloads/下载busybox，这里下载的是busy busybox-1.13.3.tar.gz。 
6、根文件系统制作工具 
到友善之臂http://www.arm9.net/ 网站下载根文件系统制作工具mkyaffs2image.tgz。 
7、友善之臂的根文件系统 
在制作根文件系统时，需要用到链接库，为保证链接库能用直接用友善之臂的根文件系统root_qtopia中的链接库lib，到友善之臂网站http://www.arm9.net/ 下载root_qtopia.tgz。 
这些文件都下载到D:\share中，通过虚拟机进入Redhat9.0系统，进入/mnt/hgfs/share目录便可访问这些与XP共享的文件。 
8、硬件平台 
友善之臂的mini2440 
1.3.2 修改Linux源码中参数 
1、解压内核源码 
mkdir /opt/studyarm 
cd /mnt/hgfs/share 
tar –jxvf linux-2.6.29.1.tar.bz2 –C /opt/studyarm 
2、 进入内核目录，修改makefile，并对内核进行默认配置进行修改 
193行，修改 
ARCH ?=arm 
CROSS_COMPILE ?=arm-linux- 
3、 修改平台输入时钟 
 找到内核源码arch/arm/mach-s3c2440/mach-smdk2440.c文件，在函数 static void __init smdk2440_map_io(void)中，修改成s3c24xx_init_clocks(12000000)。 
4、 修改machine名称(可以不改) 
修改文件arch/arm/mach-s3c2440/mach-smdk2440.c，在文件中找到MACHINE_START( ),修改为MACHINE_START(S3C2440, “Study-S3C2440”)。 
5、 修改Nand flash分区信息 
修改文件kernel.git/arch/arm/plat-s3c24xx/common-smdk.c。 
第一，修改分区信息： 
static struct mtd_partition smdk_default_nand_part[] = { 
[0] = {  
.name = "bootloader",  
.offset = 0x00000000,  
.size = 0x00030000,  
}, 
[1] = {  
.name = "kernel",  
.offset = 0x00050000,  
.size = 0x00200000,  
}, 
[2] = {  
.name = "root",  
.offset = 0x00250000,  
.size = 0x03dac000,  
} 
}; 
第二，再修改s3c2410_platform_nand_smdk_nand_info smdk_nand_info = { 
… 
.tacls = 0, 
.twrph0 = 30, 
.twrph1=0, 
… 
}; 
6、 修改LCD背光 
修改文件/arch/arm/mach-s3c2440/mach-smdk2440.c，因为友善的3.5寸液晶的背光控制是由S3C2440的GPG4引脚来控制的，故下面的改动将开启背光。 
static void __init smdk2440_machine_init(void) 
{ 
s3c24xx_fb_set_platdata(&smdk2440_fb_info); 
platform_add_devices(); 
s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPG4,S3C2410_GPG4_OUTP);  
s3c2410_gpio_setpin(S3C2410_GPG4,1);   smdk_machine_init(); 
} 
6、 LCD参数修改 
 这里用的是NEC3.5英寸屏液晶屏，大小为320x240，需要修改修改文件arch/arm/mach-s3c2440/mach-smdk2440.c。 
static struct s3c2410fb_display smdk2440_lcd_cfg __initdata = 
{ 
… 
.right_margin = 37,  
.hsync_len = 6,   
.upper_margin =2,  
.lower_margin = 6,  
.vsync_len =2,  
}; 
static struct s3c2410fb_mach_info smdk2440_fb_info __initdata  ={ 
… 
.default_display =0 
.gpccon = 0xaa955699, 
.gpccon_mask = 0xffc003cc, 
.gpcup = 0x0000ffff, 
.gpcup_mask = 0xffffffff, 
.gpdcon = 0xaa95aaa1, 
.gpdcon_mask = 0xffc0fff0, 
.gpdup = 0x0000faff, 
.gpdup_mask = 0xffffffff, 
.lpcsel = 0xf82,  
}; 
7、 给内核打yaffs2文件系统的补丁 
cd /mnt/hgfs/share 
tar –zxvf /mnt/hgfs/share/cvs-root.tar.gz –C /opt/studyarm 
    cd /opt/stdudyarm/cvs/yaffs2/ 
./patch-ker.sh c /opt/studyarm/linux-2.6.29.1/   
上面命令完成下面三件事情： 
(1) 修改内核fs/Kconfig 
    增加一行: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 
    将yaffs2源码目录下面的Makefile.kernel文件复制为内核fs/yaffs2/Makefie; 
    将yaffs2 源码目录的Kconfig文件复制到内核fs/yaffs2目录下; 
    将yaffs2源码目录下的*.c *.h文件复制到内核fs/yaffs2目录下. 
8、修改S3C2440的机器号 
由于Bootloader传递给Linux内核的机器号为782，为与Bootloader传递参数一致，修改 arch/arm/tools/math-types文件。 
s3c2440 ARCH_S3C2440 S3C2440 362 
修改为： 
s3c2440 ARCH_S3C2440 S3C2440 782 

另外，还可以不修改内核中的S3C2440机器号，只需修改修改Bootloader传递给内核的参数中的机器号就可以了。在VIVI中菜单中，按s，再按s，输入mach_type，回车，输入362，w,保存。 

1.3.3 配置Linux内核 
1、 进入Linux-2.6.29.1内核主目录，通过以下命令将2410的默认配置文件写到当前目录下的.config。S3C2410的配置和S3C2440差不多，，在这基础上进行修改。 
make  s3c2410_defconfig    
2、 配置内核模块的功能，有几种方式可以进行界面选择： 
make menuconfig（文本选单的配置方式，在有字符终端下才能使用） 
make xconfig（图形窗口模式的配置方式，图形窗口的配置比较直观，必须支持Xwindow下才能使用） 
make oldconfig（文本配置方式，在原内核配置的基础修改时使用） 
这里使用make menuconfig命令。 
3、[*]Enable loadable module support---> 
[*]Forced module loading 
[*]Module unloading 
4、System Type---> 
    S3C2410 Machines---> 
[*]SMDK2410/A9M2410选上 其余不选 
    S3C2440 Machines---> 
[*]SMDK2440 
[*]SMDK2440 with S3C2440 CPU module，其余不选 
其余的Machines下选项全部不选（如2400，2412，2442，2443） 
5、Kernel Features---> 
[*]Use the ARM EABI to compile the kernel 
注： 由于所使用的的交叉编译arm-linux-gcc-4.3.2是符合EABI标准交叉编译器，对于浮点运行会预设硬浮点运算FPA(Float Point Architecture)，而没有FPA的CPU，比如SAMSUNG S3C2410/S3C2440，会使用FPE(Float Point Emulation 即软浮点)，这样在速度上就会遇到极大的限制，使用EABI(Embedded Application Binary Interface)则可以对此改善处理，ARM EABI有许多革新之处，其中最突出的改进就是Float Point Performance，它使用Vector Float Point(矢量浮点)，因此可以极大提高涉及到浮点运算的程序。 
参考：http://www.hotchn.cn/bbs/viewthread.php?tid=130&extra=page%3D1 
6、Boot options- 
noinitrd root=/dev/mtdblock2 init=/linuxrc  console=ttySAC0 
7、Userspace binary formats---> 
[*]Kernel support for ELF binaries 
其它的可以全部不选。 
8、 选择支持yaffs2文件系统 
Filesystem---> 
Miscellaneous filesystems---> 
<*>YAFFS2 file system support 
[*] Lets Yaffs do its own ECC 
Native language support 
<*> Codepage 437 (United States,Canada) 
<*>Simplified Chinese charset(GB2312) 
<*>Traditional Chinese charset(Big5) 
<*>NLS ISO 8859-1(Latin1:Western European Languages) 
<*>NLS UTF-8 
9、Device Drivers---> 
Graphics support---> 
<*>Support for frame buffer devices---> 
[*]Enable firmware EDID 
[*]Enable Video Mode Handling Helpers 
<*>S3C2410 LCD framebuffer support 
Console display driver support---> 
<*>Framebuffer Console support 
[*]Select compiled-in fonts 
[*] VGA8x8 font 
[*]VGA8x16 font 
[*]Bootup logo---> 
[*]Standard black and white Linux logo 
[*]Standard 16-color Linux logo 
[*]Standard 224-color Linux logo 
在Bootup logo--->选择的那几项，将会在系统启动时在液晶上显示开机logo。 
1.3.4、编译内核 
编译内核需要遵守以下步骤： 
1、make dep 
make dep的意思就是说：如果你使用程序A（比如支持特殊设备），而A需用到B(比如B是A的一 个模块/子程序）。而你在做make config的时候将一个设备的驱动 由内核支持改为module,或取消支持，这将可能影响到B的一个参数的设置，需重新编译B，重新编译或连接A....如果程序数量非常多， 你是很难手工完全做好此工作的。make dep实际上读取配置过程生成的配置文件，来创建对应于配置的依赖关系树，从而决定哪些需要编译而那些不需要编译。所以，你要make dep。 
2、make clean 
清除一些以前留下的文件，比如以前编译生成的目标文件，这一步必须要进行。否则，即使内核配置改动过，编译内核时还是将原来生成的目标文件进行连接，而不生成改动后的文件。 
3、make zImage 
Linux 内核有两种映像：一种是非压缩内核，叫 Image，另一种是它的压缩版本，叫zImage。根据内核映像的不同，Linux内核的启动在开始阶段也有所不同。zImage是Image经过压缩 形成的，所以它的大小比 Image小。但为了能使用zImage，必须在它的开头加上解压缩的代码，将 zImage解压缩之后才能执行，因此它的执行速度比Image要慢。但考虑到嵌入式系统的存储空容量一般比较小，采用zImage可以占用较少的存储空 间，因此牺牲一点性能上的代价也是值得的，所以一般的嵌入式系统均采用压缩内核的方式。 

编译完成后，会在内核目录arch/arm/boot/下生成zImage内核映像文件。

内核制作

1、清除原有配置与中间文件

x86:make distclean

arm:make distclean

选择配置文件

cp config-mini2440 .config

2、配置内核

x86:make menuconfig

arm:make menuconfig ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-

3、编译内核

x86:make bzlmage

arm：make ulmage ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-

生成的内核映像uImage位于arch/arm/boot下

如未生成则把u-boot源代码（编译之后）中的mkimage拷贝到/bin文件目录下

cp u-boot-2008.10/tools/mkimage /bin 再编译