嵌入式linux新手入門手記-搭建基本工作平臺(tái)

　　當(dāng)然，本人已經(jīng)不是電子控制器開發(fā)的新手了。從事單片機(jī)，DSP開發(fā)十多年，但是一直沒有接觸過嵌入式linux。2014年初由于公司的項(xiàng)目需要，決定引入嵌入式linux的平臺(tái)進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)，從這個(gè)時(shí)候開始正式接觸嵌入式linux，并開始在linux上進(jìn)行工作。到現(xiàn)在差不多1年半，現(xiàn)在將這個(gè)過程重新整理出來，和大家一起分享，同時(shí)也給自己留一個(gè)記錄。

linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）

　　“嵌入式linux新手入門手記”會(huì)是一個(gè)系列，記錄我從第一次正式開始在linux平臺(tái)工作，到完成項(xiàng)目的過程中各問題的解決過程。當(dāng)然，作為工作經(jīng)歷的記錄，這個(gè)手記的系列不討論理論方面的知識(shí)，只是忠實(shí)的記錄問題，以及問題的解決過程和方法。

　　首先在這里介紹一下我的開發(fā)平臺(tái)：TI的AM335x的平臺(tái)，硬件已經(jīng)調(diào)試完成，在本手記中將不進(jìn)行硬件方面的記錄。主要需要的功能是：USB接口單點(diǎn)觸摸屏，1024*768 TFT-LCD顯示，GUI的用戶程序?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交互，100M以太網(wǎng)，不需要3D以及圖形加速，256M DDR2，256M nand，一個(gè)SD卡槽，一個(gè)RS232接口。

　　首先，要進(jìn)行嵌入式linux開發(fā)，當(dāng)然需要搭建計(jì)算機(jī)的工作平臺(tái)，考慮工作的方便和效率，決定在計(jì)算機(jī)上安裝獨(dú)立linux系統(tǒng)，和window做成雙引導(dǎo)。

　　2010年時(shí)用過一段時(shí)間的ubuntu，所以決定還是使用ubuntu，在ubuntu的官網(wǎng)上下載32位版本的14.04(64位的系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序比較難找)。使用ubuntu推薦的Universal-USB-Installer-1.9.5.9工具，將ubuntu的安裝鏡像寫入到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的4GU盤上(標(biāo)準(zhǔn)的意思是指不要有亂七八糟的功能，可能會(huì)導(dǎo)致兼容性問題而無法啟動(dòng)ubuntu安裝程序。寫入時(shí)會(huì)導(dǎo)致U盤的內(nèi)容全部丟失，需要先備份U盤的文件)。

　　在windows7的計(jì)算機(jī)管理中啟動(dòng)磁盤管理器，我的計(jì)算機(jī)硬盤是500G的，分為2個(gè)分區(qū)，并格式化為2個(gè)磁盤：C(190G)和D(其余空間)，在磁盤管理器中對(duì)D分區(qū)進(jìn)行壓縮，壓縮出100G的磁盤空間出來，對(duì)這個(gè)壓縮出來的100G空間不要做其他處理，退出磁盤管理器。

　　重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)并進(jìn)入到BIOS中設(shè)置啟動(dòng)順序，使計(jì)算機(jī)能夠從U盤啟動(dòng)。使用制作好的Ubuntu安裝U盤啟動(dòng)計(jì)算機(jī)后，將進(jìn)入到ubuntu的體驗(yàn)系統(tǒng)中，選擇安裝，然后根據(jù)安裝的提示進(jìn)行，這里需要注意2點(diǎn)，一是語言的選擇，最好在安裝時(shí)選擇中文，這樣避免后續(xù)設(shè)置ubuntu時(shí)顯示、輸入法等的問題。二是最好不要手動(dòng)指定安裝分區(qū)，有ubuntu安裝程序自動(dòng)對(duì)之前劃分出來的100G空間進(jìn)行管理，我的計(jì)算機(jī)安裝有6G的內(nèi)存，所以安裝程序?qū)?00G空間劃分為一個(gè)6G的交換分區(qū)，其他用于安裝ubuntu。然后ubunut會(huì)詢問是否和其他操作系統(tǒng)共存時(shí)，一定要選擇和其他操作系統(tǒng)共存，否則會(huì)導(dǎo)致安裝完ubuntu后無法啟動(dòng)windows的問題。

　　ubuntu14.04的安裝還是比較智能的，基本不需要自己的其他干涉，就自動(dòng)安裝完成了。

　　在安裝完成后，需要對(duì)ubuntu進(jìn)行一些設(shè)置，這里就不再過多描述，下面僅對(duì)一些和后續(xù)嵌入式linux開發(fā)有關(guān)的進(jìn)行說明：

　　另外，我使用的shell是bash，而ubuntu14.04安裝后默認(rèn)用的是dash，需要修改為默認(rèn)使用bash。

　　1、安裝tftp服務(wù)。嵌入式linux開發(fā)，尤其是uboot和kernel相關(guān)的開發(fā)，需要不斷的修改MLO，u-boot，uImage等，這些文件是需要寫入到am335x的板載flash上的，如果每次都是用SD，CCS，燒寫工具等，是一個(gè)很麻煩的事情。由于uboot支持tftp下載文件并燒寫flash，這是一個(gè)較為便捷的方式。

　　在自己工作目錄home/XXXX下建立一個(gè)空目錄，取名為tftp;

　　給這個(gè)目錄賦予讀寫等權(quán)限：sudo chmod 777 ./tftp;

　　安裝tftp服務(wù)：sudo apt-get install xinetd tftpd-hpa tftp-hpa;

　　安裝完成后，會(huì)自動(dòng)重新啟動(dòng)xinetd，這時(shí)在/etc下會(huì)出現(xiàn)xinetd.d目錄;

　　進(jìn)入到這個(gè)目錄中，執(zhí)行sudo touch tftpd;

　　然后執(zhí)行sudo gedit ./tftpd，在tftpd文件中添加以下內(nèi)容并保存退出：

　　service tftp

　　{

　　disable=no

　　socket_type=dgram

　　wait=no

　　user=root

　　protocol=udp

　　server=/usr/sbin/in.tftpd

　　server_args=-s /home/XXXX/tftp

　　log_on_success=PID HOST DURATION

　　log_on_failure=HOST

　　}

　　修改/etc/inetd.conf文件：sudo gedit /etc/inetd.conf，增加以下內(nèi)容：

　　tftp dgram udp wait

　　root /usr/sbin/in.tftpd /usr/sbin/in.tftpd -s /home/XXXX/tftp

　　修改/etc/default/tftpd-hpa：

　　#/etc/default/tftpd-hpa

　　TFTP_USERNAME="tftp"

　　TFTP_DIRECTORY="/home/XXXX/tftp"

　　TFTP_ADDRESS="0.0.0.0:69"

　　TFTP_OPTIONS="--secure"

　　#Defaults for tftpd-hpa

　　RUN_DEAMON="yes"

　　OPTIONS="-1 -s /home/XXXX/tftp"

　　保存并退出后，重新啟動(dòng)tftp服務(wù)：sudo /etc/init.d/xinetd restart

　　sudo /etc/init.d/tftpd-hpa restart

　　2、安裝nfs服務(wù)。nfs服務(wù)是嵌入式linux開發(fā)一個(gè)非常重要的服務(wù)，使用這個(gè)服務(wù)，可以將計(jì)算機(jī)上的一個(gè)文件目錄掛載為am335x運(yùn)行時(shí)的根文件系統(tǒng)，這樣避免不斷燒寫flash。

　　建立一個(gè)文件夾，用于nfs服務(wù)，名稱為nfs;

　　為安裝nfs服務(wù)，修改ubuntu的軟件源，如果不是“main server”，修改為“main server”，然后點(diǎn)擊close，彈出對(duì)話框點(diǎn)擊reload，然后等待處理結(jié)束;

　　安裝nfs服務(wù)，sudo apt-get install portmap nfs-kernel-server

　　sudo apt-get install portmap nfs-common

　　配置共享文件，編輯/etc/exports，在文件末尾添加一行：/home/XXXX/nfs *(rw,sync,no_root_squash)。用于設(shè)置nfs目錄的工作模式，以及用戶進(jìn)入該目錄的權(quán)限為root;

　　重新啟動(dòng)nfs服務(wù)，sudo /etc/init.d/portmap restart

　　sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server restart

　　檢查nfs服務(wù)是否已經(jīng)配置成功。

　　3、設(shè)置計(jì)算機(jī)的網(wǎng)卡。為開發(fā)嵌入式linux，我的計(jì)算機(jī)安裝了2個(gè)網(wǎng)卡，一個(gè)USB接口的無線網(wǎng)卡，用于上網(wǎng)。另外一個(gè)100M PCI接口的有線以太網(wǎng)卡，用于連接am335x。將有線以太網(wǎng)卡的IP地址設(shè)置為固定：192.168.1.50，子網(wǎng)掩碼255.255.255.0，其他可以不設(shè)置。

　　4、下載TI的am335x的開發(fā)工具包，這里我使用的是2011年獲得的開發(fā)包，其中uboot是2011版，以及l(fā)inux3.2.0。配合這個(gè)開發(fā)包使用的是arm-none-linux-gnueabi和arm-arago-linux-gnueabi交叉編譯工具。由于種種原因，公司決定使用TI-SDK-AM335X-01.00.00.00中的交叉編譯工具，是arm-linux-gnueabihf-gcc 4.7.3。

　　將TI的SDK解壓縮到/home/XXXX/ti-sdk-am335x-evm-01000000目錄;

　　將uboot2011解壓縮到/home/XXXX/uboot目錄;

　　將linux3.2.0解壓縮到/home/XXXX/kernel目錄;

　　修改上述目錄的權(quán)限，使得XXXX擁有對(duì)這些目錄以及其文件的讀寫權(quán)限。

　　5、修改環(huán)境變量配置，進(jìn)行第一次編譯uboot和kernel。

　　編輯~/.bashrc文件，將編譯uboot和kernel需要的環(huán)境變量加入到文件中，并使生效。 下面是需要加入到~/.bashrc中的內(nèi)容：

　　PATH=$PATH:/home/XXXX/ti-sdk-am335x-evm-01000000/linux-devkit/sysroots/i686-arago-linux/usr/bin:/home/XXXX/uboot/am335x/tools:

　　上述/home/XXXX/uboot/am335x/tools目錄，在編譯uboot時(shí)，會(huì)生成后續(xù)用于制作uImage文件的工具，用來編譯kernel，所以在這里要加入到PATH中。否則后續(xù)編譯kernel時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

　　編譯uboot時(shí)會(huì)生成用于制作kernel的image的工具，這些工具在編譯kernel是被make調(diào)用，所以在編譯kernel時(shí)，必須保證之前已經(jīng)正確編譯或uboot，并且沒有對(duì)uboot執(zhí)行過clean。

　　6、進(jìn)入到uboot的目錄中，編輯兩個(gè)sh文件，用于后續(xù)工作使用。

　　mkclean.sh，用于執(zhí)行clean操作：

　　#/bin/sh

　　make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- ARCH=arm O=am335x distclean

　　上述執(zhí)行的命令，使用arm-linux-gnueabihf交叉編譯器，arm體系的CPU，輸出文件保存到./am335x目錄，執(zhí)行distclean清除所以之前的臨時(shí)文件。

　　mkboot.sh，用于執(zhí)行編譯操作：

　　#/bin/sh

　　make -j4 CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- ARCH=arm O=am335x am335x_evm

　　上述執(zhí)行編譯uboot，其中-j4告訴編譯器使用4線程進(jìn)行編譯，這個(gè)設(shè)置取決于計(jì)算機(jī)CPU的核心數(shù)，能夠加快編譯的過程。

　　ARCH=arm指定目標(biāo)CPU的體系架構(gòu)。O=am335x指定文件輸出目錄為./am335x，編譯結(jié)束后，能夠在這個(gè)目錄下找到MLO，u-boot.img等文件。

　　am335x_evm選項(xiàng)告知編譯器使用這個(gè)板的配置對(duì)uboot進(jìn)行編譯。

　　7、進(jìn)入到kernel目錄中，編輯三個(gè)sh文件，用于后續(xù)編譯和安裝kernel：

　　mkcln.sh，用于執(zhí)行clean操作：

　　#/bin/sh

　　make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- ARCH=arm distclean

　　make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- ARCH=arm am335x_evm_defconfig

　　這個(gè)sh將進(jìn)行清除臨時(shí)文件的操作，然后使用arm335x_evm_defconfig文件對(duì)kernel進(jìn)行編譯配置。

　　mkkn.sh，用于執(zhí)行編譯操作：

　　#/bin/sh

　　make -j4 CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- ARCH=arm uImage

　　make -j4 CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- ARCH=arm modules

　　交叉編譯kernel并生成uImage文件。

　　交叉編譯可動(dòng)態(tài)加載的modules。

　　mkins.sh，用于安裝kernel：

　　#/bin/sh

　　make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- ARCH=arm modules_install INSTALL_MOD_PATH=/home/XXXX/nfs

　　cp ./arch/arm/boot/zImage /home/XXXX/nfs/boot

　　將編譯好的內(nèi)核zImage和modules文件安裝到nfs文件目錄中。

　　在編譯完成后，在kernel/arch/arm/boot目錄下會(huì)生成uImage文件，這個(gè)是linux kernel可引導(dǎo)文件，需要將這個(gè)文件拷貝到nfs或者tftp目錄中。

　　8、編譯后的幾個(gè)重要文件：

　　編譯uboot將會(huì)生成2個(gè)重要文件，MLO和u-boot.img。其中MLO是第二次引導(dǎo)程序，am335x復(fù)位后，內(nèi)部otp中的引導(dǎo)程序會(huì)啟動(dòng)，然后根據(jù)LCD_DATA管腳的設(shè)置來加載指定存儲(chǔ)器上的MLO。

　　MLO運(yùn)行后，將加載相應(yīng)存儲(chǔ)器上的u-boot.img。

　　u-boot.img啟動(dòng)后，將根據(jù)bootargs和bootcmd環(huán)境變量設(shè)置的參數(shù)，選擇加載uImage，并啟動(dòng)uImage。

　　uImage是kernel的可執(zhí)行內(nèi)核鏡像文件。

　　9、開發(fā)嵌入式linux，需要將am335x通過串口和計(jì)算機(jī)連接，并使用計(jì)算機(jī)的超級(jí)終端 進(jìn)行操作。ubuntu下的minicom比較好用。

　　現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)一般都沒有標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口，我自己設(shè)計(jì)了一塊CH340T的通信轉(zhuǎn)接板，一端連接am335x的UART0，另外一端接計(jì)算機(jī)的USB口，在芯恒的官網(wǎng)能夠下載到ubuntu的驅(qū)動(dòng)程序，下載下來后insmod成功后，/dev下能夠看到ttyUSBX(X取決于計(jì)算機(jī)，一般為ttyUSB0)。

　　這樣使用USB模擬串口和am335x通信，方便使用。

　　下一篇將講述第一次啟動(dòng)am335x。