FL2440 Linux-3.0内核最小系统移植

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FL2440 Linux-3.0最小系统移植

该文档基于crosstool-ng这个交叉编译器制作，可以使用下面脚本和命令制作交叉编译器:

[wudongxu@localhost~l]$mkdir crosstool

[wudongxu@localhost ~]$cd crosstool

[wudongxu@localhost crosstool]$vim build.sh //编写制作交叉编译器的脚本，该脚本主要是从FTP服务器上下载文件并修改只制作arm920t的交叉编译器

#!/bin/bash 

# This shell script used to download crosstool-ng install binary and compile it for arm920t 

CROSSTOOL=crosstool-ng-centos-LingYun-v1.0.0.bin
if [ ! -f ${CROSSTOOL} ] ; then 

  wget ftp://master.iot-yun/linux_tools/${CROSSTOOL}

   sed -i -e "s|^sup_arch=.*|sup_arch=(\"\", \"arm920t\")|g" ${CROSSTOOL}
fi

chmod a+x ${CROSSTOOL}
./${CROSSTOOL}

[wudongxu@localhost crosstool]$sh build.sh   //开始制作交叉编译器，这个过程较长

[wudongxu@localhost crosstool]$/opt/xtools/arm920t/bin/arm-linux-gcc -v // 验证交叉编译器制作是否正确

Using built-in specs. 

Target: arm-arm920t-linux-gnueabi
Configured with: /home/guowenxue/crosstool-ng-1.16.0/.build/src/gcc-4.4.6/configure --build=x86_64-build_unknown-linux-gnu --host=x86_64- build_unknown-linux-gnu --target=arm-arm920t-linux-gnueabi --prefix=/opt/xtools/arm920t --with-sysroot=/opt/xtools/arm920t/arm-arm920t-linux- gnueabi/sysroot --enable-languages=c,c++ --with-arch=armv4t --with-cpu=arm9tdmi --with-tune=arm920t --with-float=soft --with- pkgversion='crosstool-NG 1.16.0' --enable-__cxa_atexit --disable-libmudflap --disable-libgomp --disable-libssp --with- gmp=/home/guowenxue/crosstool-ng-1.16.0/.build/arm-arm920t-linux-gnueabi/buildtools --with-mpfr=/home/guowenxue/crosstool-ng-1.16.0/.build/arm-arm920t-linux-gnueabi/buildtools --with-ppl=/home/guowenxue/crosstool-ng-1.16.0/.build/arm-arm920t-linux-gnueabi/buildtools
--with-cloog=/home/guowenxue/crosstool-ng-1.16.0/.build/arm-arm920t-linux-gnueabi/buildtools --with-host-libstdcxx='-static-libgcc -Wl,-Bstatic,-
lstdc++,-Bdynamic -lm' --enable-threads=posix --enable-target-optspace --disable-multilib --with-local-prefix=/opt/xtools/arm920t/arm-arm920tlinux-gnueabi/sysroot --enable-c99 --enable-long-long
Thread model: posix 

gcc version 4.4.6 (crosstool-NG 1.16.

一、 开发板简介

     FL2440开发板是飞凌公司使用三星的ARM9 S3C2440 CPU做的一个ARM Linux学习开发板，该CPU是使用armv4t指令集的ARM920T核，工作主频最高在400MHz。每个CPU厂商在研发并生产出CPU时并不是直接将该CPU推给客户让客户自己研究该CPU特性后再做硬件设计（因为客户不懂这些具体的CPU使用细节，而研发该CPU的公司会更懂它），而会先使用该CPU设计出母板（demo板，如SMDK2440），在母板上尽可能将该CPU的硬件使用信息展示给客户，客户再参考母板根据实际的功能、市场需求来高度定制自己的硬件，例如产品不需要显示则可以把母板中的LCD硬件部分去掉、CS8900网卡供货存在问题那就换成DM9000等等。
   相应的CPU厂商在开发出相应的硬件demo板后，也不是直接丢给客户来开发相应的软件，而是会安排软件研发人员针对母板硬件完成u-boot和Linux内核的开发，以支持相应硬件。因为我们的硬件是参考母板来定制开发的，所以我们的软件移植（u-boot和linux内核）也可以在相关源码里的母板代码上做针对硬件的修改来支持我们的产品。在FL2440开发板的移植过程中，我们将以SMDK2440为模版在它的基础上做些修改来支持我们相应的硬件。在开始移植之前，我们先创建FL2440整个项目的目录框架：

[wudongxu@localhost ~]$ mkdir fl2440
[wudongxu@localhost ~]$ cd fl2440
[wudongxu@localhost fl2440]$ mkdir -p {crosstool,bootloader,linux/{kernel,rootfs},driver,3rdparty,program,images}
[wudongxu@localhost fl2440]$ tree

|-- 3rdparty            ///今后移植到ARM开发板上的第三方应用程序软件包
|-- bootloader      //u-boot移植代码
|-- crosstool         ///交叉编译器
|-- driver               ///今后写的驱动文件
|-- images            ///编译出的image文件，如Linux内核，根文件系统等；
|-- linux
|  |-- kernel            ///Linux内核源码路径
|   `-- rootfs             根文件系统目录树路径
`-- program          ///我们今后自己写的应用程序  

二、源码修改

Linux 是一个源码开放的操作系统，无论是普通用户还是企业用户都可以编写自己的内核代码，再加上对标准内核的裁剪从而制作出适合自己的操作系统。Linux操作系统有很多发行版本，如Redhat, CentOS, Ubuntu等等，但所有的这些Linux操作系统都是选择一个Linux内核稳定版本，外加不同的C基础库和应用程序构建的一个操作系统。嵌入式Linux系统开发其本质就是我们拿到源码并进行修改DIY(Do It Yourself)一个属于我们自己的操作系统，这个过程包括Booloader和Linux内核(裁剪)移植、驱动模块编写、根文件系统制作、第三方应用程序移植等，这个工作叫做BSP(Board Support Packet，板级支持包)开发，这里面需要相应的硬件协议、操作系统、以及C语言和数据结构等知识，难度较高。

Linux内核下载地址： https://www.kernel/pub/linux/kernel/v3.x/

[wudongxu@localhost ~]$ cd gitee/fl2440/linux/
[wudongxu@localhost linux]$ wget https://www.kernel/pub/linux/kernel/v3.x/linux-3.0.tar.bz2
[wudongxu@localhost linux]$ tar -xjf linux-3.0.tar.bz2

[wudongxu@localhost linux]$ cd linux-3.0
[wudongxu@localhost linux-3.0]$ ls 

arch  CREDITS    drivers  include   Kbuild    lib mm    REPORTING-BUGS   security usr    block crypto    firmware init   Kconfig      MAINTAINERS net samples sound virt
COPYING    Documentation fs ipc   kernel Makefile README scripts tools 

下图是Linux源码目录树的目录结构:

修改1:

SMDK2440上使用的是16MHz的晶振，而FL2440上使用的是12MHz的晶振，所以开发板相应代码要做修改：

linux-3.0/arch/arm/mach-s3c2440/下支持很多使用S3C2440 CPU做的开发板(大家可以使用ls命令看看具体有哪些开发板，今后驱动添加我们可以参考其他开发板如mini2440的信息)，我们以mach-smdk2440.c为原型来进行修改：
[wudongxu@localhost linux-3.0]$ vim arch/arm/mach-s3c2440/mach-smdk2440.c

static void __init smdk2440_map_io(void)
{
    s3c24xx_init_io(smdk2440_iodesc, ARRAY_SIZE(smdk2440_iodesc));
-   s3c24xx_init_clocks(16934400);
+  s3c24xx_init_clocks(12000000);
    s3c24xx_init_uarts(smdk2440_uartcfgs, ARRAY_SIZE(smdk2440_uartcfgs));
}

修改2：

我们的u-boot给Linux内核传的machine ID值为1999，而Linux内核里smdk2440开发板对应的machine ID是362，所以我们要修改内核代码让smdk2440的machine ID与u-boot里的保持一致，这里我们在源码中将两个machine ID值互换：
[wudongxu@localhost linux-3.0]$ vim arch/arm/tools/mach-types 

-   s3c2440                   ARCH_S3C2440          S3C2440                      362
+   s3c2440                  ARCH_S3C2440          S3C2440                     1999
... ...
-   mini2440                 MACH_MINI2440           MINI2440                   1999
+   mini2440                MACH_MINI2440           MINI2440                   362

修改3：

samsung的串口驱动设备名字默认叫ttySAC，而我们一般使用ttyS，所以将源码中的设备名改掉：
[wudongxu@localhost linux-3.0]$ vim drivers/tty/serial/samsung.c 

 -  #define                      S3C24XX_SERIAL_NAME                "ttySAC"
+  #define                     S3C24XX_SERIAL_NAME                  "ttyS"    //注意S要大写

修改4：

修改顶层Makefile的ARCH为arm, CROSS_COMPILE为我们自己相应的交叉编译器：
[wudongxu@localhost linux-3.0]$ vim Makefile

-ARCH ?= $(SUBARCH)
-CROSS_COMPILE ?= $(CONFIG_CROSS_COMPILE:"%"=%)
+ARCH ?= arm
+CROSS_COMPILE ?= /opt/xtools/arm920t/bin/arm-linux-      //这里改成大家自己的交叉编译器，注意arm-linux-后面应该紧跟回车，不能有其他任何字符

修改5：
添加DM9000网卡设备支持，下图是FL2440底板上的DM9000网卡原理图，注意这里网卡INT使用EINT7管脚，CMD连ADDR2，CS#片选管脚连了NGCS4，以及数据位数为LDATA0~LDATA15(16位模式)。下面是修改Linux内核源码添加DM9000网卡设备支持的过程。

[wudongxu@localhost linux-3.0]$ vim arch/arm/mach-s3c2440/mach-smdk2440.c

static struct platform_device *smdk2440_devices[] __initdata = {
&s3c_device_wdt,
&s3c_device_i2c0,
&s3c_device_iis,
+ &s3c_device_dm9000,  /* 添加DM9000网卡的设备，告诉Linux内核现在有这个硬件连上来了 */
};

[wudongxu@localhost linux-3.0]$ vim arch/arm/plat-s3c24xx/devs.c //在该C文件中定义结构体变量 s3c_device_dm9000

... ... ...
EXPORT_SYMBOL(s3c_device_iis);
+#ifdef CONFIG_DM9000 /* DM9000 network device support add by guowenxue 2011.08.30*/
+#include <linux/dm9000.h>
+static struct resource s3c_dm9000_resource[] = {
+ [0] = {
+ .start = S3C2410_CS4 + 0x300,     // DM9000网卡的CS片选管脚连接的是CS4
+ .end = S3C2410_CS4 + 0x300 + 0x3,
+ .flags = IORESOURCE_MEM
+ }

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