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基于S3C2440的嵌入式Linux根文件系統(tǒng)構(gòu)建

作者: 時間:2015-04-11 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  嵌入式早已成為IT界家喻戶曉的一個名字,使用進(jìn)行嵌入式產(chǎn)品開發(fā)有一個很大的優(yōu)勢,就是開發(fā)資源豐富,且成本低廉,嵌入式操作系統(tǒng)越來越受到重視,其應(yīng)用也越來越廣泛。而文件系統(tǒng)作為操作系統(tǒng)的重要組成部分,用于控制對數(shù)據(jù)文件及設(shè)備的存取,提供對文件和目錄的分層組織形式,數(shù)據(jù)緩沖以及對文件存取權(quán)限的控制。根文件系統(tǒng)一直是Linux系統(tǒng)不可或缺的組件,在嵌入式Lin-ux中,內(nèi)核在啟動期間進(jìn)行的最后操作之一就是安裝根文件系統(tǒng)。busybox是構(gòu)建嵌入式Linux根文件系統(tǒng)的軟件,用它制作根文件系統(tǒng)簡單、方便,而且設(shè)置靈活。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/272371.htm

  1 根文件

  Linux要在一個分區(qū)上存放系統(tǒng)啟動所必需的文件,如內(nèi)核映像文件、內(nèi)核啟動后運行的第一個程序、給用戶提供操作界面的Shell程序、應(yīng)用程序所依賴的庫等,這些必需、基本的文件合稱為根文件系統(tǒng),它們存放在一個分區(qū)中。根文件系統(tǒng)一般包括:1)基本的文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu),包含一些必須的目錄,比如:/dev,/proc,/bin,/etc,/lib,/usr,/tmp;2)基本程序運行所需的庫函數(shù),如:libc/uC-libc;3)基本的系統(tǒng)配置文件,如:rc,inittab等腳本文件;4)必要的設(shè)備支持文件,如:/dev/hd*,/dev/tty,/dev/fdO;5)基本的應(yīng)用程序,如:sh,ls,cp,mv等。

  根文件系統(tǒng)的制作就是生成包含上述各種文件的文件系統(tǒng)的過程,可通過直接拷貝宿主機上交叉編譯器處的文件來制作根文件系統(tǒng),但是這種方法制作的根文件系統(tǒng)一般過于龐大。也可通過一些工具如busybox來制作根文件系統(tǒng),用busybox制作的根文件系統(tǒng)可以做到短小精悍并且運行效率較高。

  2 busybox簡介

  busybox常被很形象地稱為嵌入式Linux系統(tǒng)中的“瑞士軍刀”,因為它將許多常用的UNIX命令和工具結(jié)合到了一個單獨的可執(zhí)行程序中。雖然與相應(yīng)的GNU工具比較,busybox所提供的功能和參數(shù)略少,但在比較小的系統(tǒng)或者嵌入式系統(tǒng)中已經(jīng)足夠。busybox在設(shè)計上充分考慮硬件資源受限的特殊工作環(huán)境,它采用一種很巧妙的方法減少自己的體積;所有命令都通過“插件”的方式集中到一個可執(zhí)行文件中,在實際應(yīng)用過程中通過不同的符號鏈接來確定到底要執(zhí)行哪個操作。例如最終生成的可執(zhí)行文件為busybox,當(dāng)為它建立一個符號鏈接ls的時候,就可以通過執(zhí)行這個新命令實現(xiàn)列目錄的功能。采用單一執(zhí)行文件的方式可以最大限度地共享程序代碼,甚至連文件頭、內(nèi)存中的程序控制塊等其他操作系統(tǒng)資源都可共享,這對于資源比較緊張的系統(tǒng)來說,最合適不過了。

  3 busybox的編譯和安裝

  3.1 開發(fā)環(huán)境

  基于 ARM920T的硬件平臺,該系統(tǒng)的硬件平臺上主要使用三星,外圍還包括64 M SDRAM和64 M NAND Flash,2 M NOR Flash,系統(tǒng)采用宿主機加目標(biāo)板的模式,宿主機是PC機,其操作系統(tǒng)是RedHat linux,目標(biāo)板是基于微控制器的開發(fā)板,系統(tǒng)采用的內(nèi)核是嵌入式Linux2.6.29,Boot loader是u-boot。

  3.2 配置busybox

  從網(wǎng)上下載busybox-1.13.0.tar后,使用tar xvzf busybox1.13.0.tar命令獲得busybox-1.13.0目錄,里面即是所有的源碼。進(jìn)入busybox-1.13.O目錄后執(zhí)行“make menuconfig”命令可進(jìn)入配置界面。其配置界面如圖1所示。



  在構(gòu)造根文件系統(tǒng)時使用動態(tài)鏈接的busybox,構(gòu)造根文件時需要在/lib目錄下面放置glibc庫文件。在busybox的配置過程中大多是選擇或者去除各種命令,這里不詳細(xì)敘述。

  3.3 編譯安裝busybox

  在編譯之前,首先需要修改busybox根目錄下的Makefile,使用交叉編譯器。

  將189行的ARCH?=$(SUBARCH)修改為ARCH?=arm,164行的CROSS_COMPILE?=修改為CROSS_COMPILE?=arm_linux-修改后執(zhí)行make命令編譯busybox。然后安裝busybox,將busybox安裝/home/work /rootby目錄下,在安裝之前需要在pc機上執(zhí)行“mkdir/home/work/rootby”命令建立rootby目錄,然后執(zhí)行“make CONFIG_PREFIX =/home/work/rootby install”命令完成安裝。安裝完成后生成如圖2所示文件、目錄。



  4 構(gòu)建根文件

  開發(fā)板的根文件系統(tǒng)在主機上的目錄為/home/work/rootby。在此目錄下使用mkdir命令建立dev,etc,home,lib,mnt,proc,root,sys,tmp目錄。

  4.1 創(chuàng)建etc目錄下的文件

  在/home/work/rootby/etc目錄下存放各種配置文件。這些文件都是可選的,它們依賴于系統(tǒng)中所擁有的應(yīng)用程序,依賴于這些程序是否需要配置文件。

  4.1.1 創(chuàng)建etc/inittab文件

  init進(jìn)程根據(jù)/etc/inittab文件來創(chuàng)建其他子進(jìn)程,比如調(diào)用腳本文件配置ip地址、掛接其他文件系統(tǒng),最后啟動shell等。

  參考busybox源碼下面的“examples/inittab”文件,創(chuàng)建inittab代碼如下:



  在busybox的參考文件中控制臺是ttySAC0,而在s3c24xx系列器件的串口驅(qū)動里采用s3c2410_serialx做為設(shè)備名,使用串口0作為控制臺,這里使用s3c2410_serialO作為控制臺。

  4.1.2 創(chuàng)建etc/init.d/rcS文件

  rcS文件是一個腳本文件,借助啟動腳本可以設(shè)置各種程序開機后自動運行,也可進(jìn)行其他系統(tǒng)設(shè)置,這有點類似于Windows系統(tǒng)中的Autobat自動批處理文件。創(chuàng)建的文件內(nèi)容如下(實際內(nèi)容可能與此不完全一致):



  注意最后還要改變它的屬性使它能夠執(zhí)行,執(zhí)行chmod+x etc/init.d/rcS命令。

  4.1.3 創(chuàng)建etc/fstab文件

  fstab文件描述系統(tǒng)中各種文件系統(tǒng)的信息,應(yīng)用程序讀取這個文件,然后根據(jù)其內(nèi)容進(jìn)行自動掛載的工作。創(chuàng)建的代碼如下:



  文件中各字段的意義如下:1)device:要掛接的設(shè)備,如/dev/mtdblockl;2)mount-point:掛接點;3)type:文件系統(tǒng)類型;4)opt-ions:掛接參數(shù),以逗號隔開;5)dump和fsck order:用來決定控制dump、fsck程序的行為。

  4.2 用戶和組文件的創(chuàng)建

  需要在etc目錄下增加passwd和group兩個文件。首先增加passwd文件,passwd一共由7個字段組成,6個冒號將其隔開。其含義分別為:1)用戶名;2)是否有加密口令,x表示有,不填表示無,采用MD5、DES加密;3)用戶ID;4)組ID;5)注釋字段;6)登錄目錄;7)所使用的shell程序。

  passwd的內(nèi)容為root:x:0:0:root:/root:/bin/sh

  增加group文件,group共由4個字段組成,3個冒號將其隔開。含義分別為:1)組名;2)是否有加密口令,同passwd;3)組ID;4)指向各用戶名指針的數(shù)組。

  /home/work/rootby/etc/group內(nèi)容如下:

  root:x:0:

  4.3 構(gòu)建dev目錄

  從Linux-2.6.18開始,負(fù)責(zé)舊版本的設(shè)備管理系統(tǒng)devfs已被廢除,但新版本的udev是一個基于用戶空間的設(shè)備管理系統(tǒng)。在內(nèi)核啟動時并不能自動創(chuàng)建設(shè)備節(jié)點,固需手動創(chuàng)建console和null兩個啟動過程必須的設(shè)備節(jié)點。將采用busybox中內(nèi)置的mdev,一個簡化的udev版本。

  #mknod dev/console C 5 1

  #mknod dev/null C 1 3

  如果不創(chuàng)建這兩個設(shè)備文件,在文件系統(tǒng)啟動時會出現(xiàn)錯誤信息,不能初始化控制臺。

  4.4 安裝glibc庫

  在開發(fā)板上需要加載器和動態(tài)庫,執(zhí)行如下幾個命令:

  $mkdir-p/home/work/rootby/lib

  $cd/home/tools/gcc-3.4.5-glibc-2.3.6/arm-linux/lib

  $cp*.SO*/home/work/rootby/lib-d

  5 制作yaffs2文件系統(tǒng)映像文件

  所謂制作文件系統(tǒng)映像文件,就是將一個目錄下的所有內(nèi)容按照一定的格式存放到一個文件中,這個文件可以直接燒寫到存儲設(shè)備上去。

  在yaffs源碼中有個utils目錄,里面有mkyaffsimage和mkyaffs2image的源代碼,前者可制作yaffs映像文件,后者制作yaffs2映像文件,將下載的yaffs2解壓出來在目錄/Development下有兩個文件夾:yaffs和yaffs2,進(jìn)入yaffs2/utils目錄,此目錄下有3個文件。在加入兩個文件:nand-ecc.c和yaffs_packed-tagsl.c,具體文件這里不列出,源碼可參見文獻(xiàn)。

  修改Makefile文件:

  加入MKYAFFSSOURCES=mkyaffsimage.c yaffs_packedtagsl.C nand-ecc.c因為yaffs_packedtagsl.c和nand-ecc.c是加上去的。然后執(zhí)行make命令后生成mkyaffs2image工具,復(fù)制此工具到PC機usr/local/bin目錄下,利用makyaffs2image工具,執(zhí)行#mkyaffsimage2 rootby/pyaffs2.img命令可生成文件系統(tǒng)映像文件。執(zhí)行#gzip-9 pyaffs2.img最終生成嵌入式Linux根文件系統(tǒng)的映像文件為pyaffs2-.img.gz。至此,整個根文件系統(tǒng)就制作完成,最后可以通過上面制作的pyaffs2.img.gz啟動整個系統(tǒng)。

  6 下載映像文件并執(zhí)行

  以下命令為通過Windows的超級終端工具下載Linux內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像到目標(biāo)板(基于S3C2440微處理器的開發(fā)板)。

  #tftp 30008000 zImage/*下載Linux內(nèi)核映像到目標(biāo)板內(nèi)存*/

  #fftp 30800000 pyaffs2.img.gz/*下載根文件系統(tǒng)映像到目標(biāo)板內(nèi)存*/

  #go 30008000/*啟動目標(biāo)板Linux*/

  目標(biāo)板的嵌入式Linux系統(tǒng)啟動后在超級終端中顯示的結(jié)果如圖3所示。可見用busybox制作的根文件系統(tǒng)已經(jīng)正常啟動。



  7 結(jié)束語

  對用busybox制作嵌入式Linux根文件系統(tǒng)的方法進(jìn)行歸納和總結(jié),給出制作嵌入式Linux根文件系統(tǒng)的一般方法,適用于ARM架構(gòu)處理器的嵌入式系統(tǒng)。利用此方法制作的文件系統(tǒng)可在S3C2440上成功運行,意在給嵌入式系統(tǒng)平臺的搭建有個整體把握和認(rèn)識,以降低進(jìn)入ARM嵌入式開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域的門檻,提供的方法組建的文件系統(tǒng)非常簡單且配置靈活。

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