在MIPS開發(fā)板上建立Linux系統(tǒng)及開發(fā)環(huán)境

介紹了利用已有的MIPS版Linux源文件包，編譯可運行的Linux內(nèi)核的方式；討論了在主機上建立相關服務器，通過NFS服務從主機上下載內(nèi)核，在無盤開發(fā)板上啟動Linux的方法。

關鍵詞：MIPS NFS 啟動Linux

一、引言

大多數(shù)基于MIPS處理器的平臺上都沒有提供軟、硬盤接口，一般情況下，也沒有在板載Flash里燒入可使用的操作系統(tǒng)。沒有操作系統(tǒng)，用戶的使用就會受到很多限制，應用程序的開發(fā)、調(diào)試過程就會變得相當復雜。因此，建立合適的操作系統(tǒng)及開發(fā)環(huán)境，可以方便用戶，簡化開發(fā)調(diào)試過程。本文以RedHat Linux 為例，說明在RM7000A處理器無盤開發(fā)板上建立Linux系統(tǒng)的方法。所用硬件設備：帶有10/100Mb以太網(wǎng)接口和用于顯示的串口的開發(fā)板、裝有Redhat Linux 9.0的主機（Host PC）。如圖1：

二、編譯內(nèi)核

l 準備工作

編譯前，需要有MIPS處理器版的Linux源文件包，簡單的方法是從MIPS公司或者SGI公司等的FTP服務器上下載（ftp://ftp.mips.com/pub/linux 或ftp://oss.sgi.com 或ftp://ftp.linux-mips.org/linux/mips ）。另外，由于所用主機是x86體系，要編譯在MIPS處理器上運行的內(nèi)核，需要有能在x86處理器上工作的交叉編譯工具；為了使Linux啟動后，可以在開發(fā)板上直接開發(fā)應用程序，還需要MIPS版的NFS根目錄結(jié)構(gòu)包，它包括了Linux運行需要的目錄結(jié)構(gòu)、配置文件、工具等等。同樣，根目錄結(jié)構(gòu)包和工具包也可在上述網(wǎng)站的服務器上下載。下載根目錄結(jié)構(gòu)包和交叉編譯工具時，要注意選擇與開發(fā)板設置的數(shù)據(jù)格式（高序Big Endian或低序Little Endian）一致的版本。

獲得源文件包、根目錄結(jié)構(gòu)包文件后，將其解壓至指定目錄，如分別指定為：/tftpboot和/tftpboot/mips，包內(nèi)文件和子目錄就全部展開在相應目錄中；

對于rpm格式的工具包文件，可在終端窗口用命令行方式展開：

rpm Cihv toolchain-mips-*.rpm

交叉編譯工具自動安裝到/usr/tools的目錄下。進入/tftpboot/linux目錄，打開Makefile文件，更改以下語句為：

ARCH=mips

CROSS_COMPILE=/usr/tools/bin/mips-linux-

l 配置工作

接下來，是對編譯能否順利通過至關重要的配置過程。所謂配置，就是根據(jù)開發(fā)板具體情況，只選擇必需選項，使重編譯的內(nèi)核既提供所需要的功能，又占據(jù)最小存儲空間。由于Linux系統(tǒng)各功能模塊之間存在不同程度的依賴關系，配置過程中有可能會破壞這些關聯(lián)；因此配置完成后不一定能通過關聯(lián)檢測，可能需要反復地進行配置取舍。

配置過程需要注意：

1． 數(shù)據(jù)格式與開發(fā)板的設置和交叉編譯工具一致，才能生成正確的內(nèi)核；

2． 設置正確的處理器，以及相近的開發(fā)板類型；

3． 需提供對標準串口的支持和通過串口顯示的功能；

4． 由于編譯內(nèi)核的主機不是MIPS處理器，所以一定要設置CROSSCOMPILE項；

5． 因為要通過網(wǎng)絡下載內(nèi)核來啟動，對PCI設備、網(wǎng)絡協(xié)議、網(wǎng)絡設備的支持必不可少，此外，在網(wǎng)絡文件系統(tǒng)中還要選擇NFS_FS和ROOT_NFS選項；

以上為配置基本選項，其余功能可根據(jù)開發(fā)板具體情況取舍。配置步驟如下：

cd /tftpboot/linux -- 進入目錄/tftpboot/linux

make config -- 進行行命令配置

make dep -- 關聯(lián)檢測

l 編譯內(nèi)核

如果無出錯提示，表明配置正確，可以編譯內(nèi)核：

make boot

編譯完成后在/tftpboot/linux和/tftpboot/linux/arch/mips/boot中都會出現(xiàn)不同格式的內(nèi)核映像文件vmlinux、及System.map文件。

三、設置主機服務

1． 設置TFTP服務器

在RedHat Linux安裝CD3中找到tftp文件包：tftp-0.32-4.i386.rpm，在終端輸入： rpm Cihv tftp-0.32-4.i386.rpm，系統(tǒng)自動安裝好tftp服務器；

cd /etc/xinetd.d -- 進入目錄/etc/xinetd.d

vi tftp --只有在安裝了tftp服務后，才會出現(xiàn)tftp文件

修改其中disable和server_args項，其余可保持不變。以下為一個完整的tftp文件：

Service tftp

{

socket_type = dgram

protocol = udp

wait = yes

user = root

server =/usr/sbin/in.tftpd

server_args = -s /tftpboot/linux -- 根據(jù)需要設置tftp服務默認目錄

disable = no -- 默認為yes，應修改成no

per_source = 11

cps = 100 2

flags = IPv4

}

2． 設置DHCP服務器

在RedHat Linux安裝CD2中找到dhcp文件包：dhcp-3.0pl1-23.i386.rpm，在終端輸入： rpm Cihv dhcp-3.0pl1-23.i386.rpm，系統(tǒng)自動安裝好dhcp服務器；

cd /etc -- 進入目錄/etc

vi dhcpd.conf -- 建立文件dhcpd.conf

在dhcpd.conf文件中寫入內(nèi)容如下：

ddns-update-style interim;

ignore client-updates;

subnet 192.168.0.0 netmask 255.255.255.0 {

option routers 192.168.0.10;

option subnet-mask 255.255.255.0;

option domain-name “LocalHost”;

option domain-name-server 192.168.0.10;

option time-offset 18000;

range dynamic-bootp 192.168.0.1 192.168.0.15;

default-lease-time 21600;

max-lease-time 43200;

}

其中，192.168.0.10為主機ip地址；192.168.0.1～192.168.0.15為dhcp服務可動態(tài)分配的ip有效地址范圍；

3． 設置NFS服務器

cd /etc -- 進入目錄/etc

vi exports -- 打開exports文件

添加語句：/tftpboot/mips *(rw,sync,no_root_squash)，

此語句設置主機上的目錄/tftpboot/mips為客戶機通過NFS服務可訪問的根目錄，并且任何客戶機的訪問都被視為是主機root身份，對/tftpboot/mips目錄具有讀寫功能。這樣設置是為了方便以后在開發(fā)板上的開發(fā)與調(diào)試工作。

4． 啟動服務

在RedHat Linux9.0程序啟動欄里，系統(tǒng)設置―〉服務器設置―〉服務，選上dhcpd、tftp、xinetd、nfs、portmap服務選項，點擊開始或者重新開始來啟動dhcp、tftp、nfs服務。其中tftp服務要通過啟動xinetd才能工作。

四、通過NFS服務在開發(fā)板上啟動Linux系統(tǒng)

1．設置minicom

minicom是一個RedHat Linux9.0自帶的通信終端程序，通過minicom可以設置、監(jiān)視串口工作狀態(tài)，接收、顯示串口收到的信息，并且在主機和開發(fā)板之間傳遞數(shù)據(jù)和控制指令，從而實現(xiàn)通過主機上調(diào)試開發(fā)板的目的。以下的操作都是通過主機鍵盤在minicom窗口里進行的。

在主機上打開一個終端窗口，啟動minicom，設置主機串口：波特率9600、數(shù)據(jù)位8位、停止位1位、奇偶校驗位無、數(shù)據(jù)流控制無；保存設置后，重新啟動minicom。這時minicom處于工作狀態(tài)；

2． 開發(fā)板加電

開發(fā)板上有一個512KB ROM，燒有bootloarder C pmon2000，加電后自動完成處理器、緩存、內(nèi)存控制器、網(wǎng)絡控制器等初始化工作；同時pmon2000擁有少量行命令集，用于啟動后對內(nèi)存的讀寫校驗、板載Flash的擦寫、ip設置、串口設置以及跟主機之間進行數(shù)據(jù)通信，包括上傳、下傳文件，接收主機下達指令等等。

開發(fā)板加電后，minicom窗口顯示初始化信息；啟動完成，顯示pmon>；

3．啟動Linux

加載內(nèi)核：pmon>boot 192.168.0.10:vmlinux

pmon2000內(nèi)部命令boot通過網(wǎng)絡，將主機上位于NFS根目錄/tftpboot/mips下可執(zhí)行的vmlinux映像文件，加載到內(nèi)存，顯示入口地址（Entry point）；

啟動Linux：pmon>g ./root=/dev/nfs nfsroot=/tftpboot/mips ip=dhcp

g為執(zhí)行載入文件的命令；其后的參數(shù)，是傳遞給內(nèi)核的有關根目錄的信息，通過NFS訪問主機的客戶機（開發(fā)板），其ip由主機dhcp服務動態(tài)分配。pmon2000將內(nèi)核拷貝到內(nèi)存空間，隨后將控制權交給內(nèi)核，由其完成系統(tǒng)的啟動。在啟動完成登錄行出現(xiàn)時，輸入：root，即可進入運行于開發(fā)板上的Linux系統(tǒng)。由于操作系統(tǒng)是在內(nèi)存里運行的，斷電后，要重復步驟2、3，重新載入內(nèi)核后才能再次啟動Linux。

4．應用舉例

前面設置了客戶機具有對根目錄/tftpboot/mips的完全控制功能，因此可以在客戶機上（minicom窗口中）直接編寫、編譯、調(diào)試程序。這時所使用的編譯調(diào)試工具是安裝在主機/tftpboot/mips/usr/bin目錄里，根目錄結(jié)構(gòu)包自帶的MIPS版GNU gcc、g++、gdb、ld等等；程序編譯完成可直接運行，不需要在主機用交叉編譯工具編譯后，再切換到客戶機下載運行，這樣提高了開發(fā)效率。

在開發(fā)板上（minicom窗口），

cd /home

mkdir test -- 在/home目錄里建立一個test子目錄，實際上是建在主機的/tftpboot/mips/home下

cd test

vi hello.c -- 用vi編寫一個名為hello的c語言程序

gcc Co hello hello.c -- 編譯產(chǎn)生可執(zhí)行文件hello.o

./hello -- 執(zhí)行該文件

至此，可以看見程序運行結(jié)果。

五、結(jié)束語

文中所編譯出來的內(nèi)核文件vmlinux占空間?。?.9MB），功能有限，需要與主機配合才能發(fā)揮作用。在實際的應用中，有可能要加入更多的功能、服務，比如：http服務、ftp服務、mail服務、對GUI的支持等等，內(nèi)核的占據(jù)空間必然增大，因此,設計時在功能和資源之間就要有所取舍。另外，系統(tǒng)實際應用中不一定帶有網(wǎng)絡，可能是一個獨立的系統(tǒng)，此時內(nèi)核必須放在系統(tǒng)自身的存儲單元里（DOC、IDE硬盤、CF卡等）。因此，有必要進一步研究能夠直接從存儲單元啟動操作系統(tǒng)的技術。