uboot最主要的功能就是能夠引導(dǎo)內(nèi)核啟動(dòng)。本文就介紹如何實(shí)現(xiàn)該功能，并組成一個(gè)最簡單的系統(tǒng)，這不僅要移植uboot，還要移植linux內(nèi)核及創(chuàng)建一個(gè)根文件系統(tǒng)。
首先我們對nandflash進(jìn)行分區(qū)，規(guī)劃好每個(gè)文件存放在nandflash的位置。下面是nandflash的分區(qū)：
第0分區(qū)：0x000000000000-0x000000080000為uboot區(qū)
第1分區(qū)：0x000000080000-0x000000100000為參數(shù)區(qū)
第2分區(qū)：0x000000200000-0x000000600000為linux內(nèi)核區(qū)
第3分區(qū)：0x000000800000-0x000001000000為根文件系統(tǒng)區(qū)
規(guī)劃好分區(qū)后，我們就可以依次完成uboot的移植，linux內(nèi)核的移植，及創(chuàng)建一個(gè)根文件系統(tǒng)。我們選擇cramfs作為根文件系統(tǒng)。
一、uboot移植
1．修改機(jī)器碼，要保證uboot與linux內(nèi)核的機(jī)器碼一致，這樣才能啟動(dòng)內(nèi)核。
修改board/samsung/zhaocj2440/zhaocj2440.c文件中的第116行內(nèi)容，把SMDK2410改為SMDK2440，即：
gd->bd->bi_arch_number = MACH_TYPE_SMDK2440;
因?yàn)槲覀兊膗boot移植是以u(píng)boot自帶的SMDK2440開發(fā)板為模板的，所以我們還是按照SMDK2440的機(jī)器碼來移植，MACH_TYPE_SMDK2440的具體數(shù)值在arch/arm/include/asm/mach-types.h文件的第1013行已有定義：
#define MACH_TYPE_SMDK2440 1008
2．添加bootcmd和bootargs參數(shù)。其中bootcmd是為了引導(dǎo)內(nèi)核，而bootargs是為了在加載根文件系統(tǒng)時(shí)，給根文件系統(tǒng)傳遞必要的參數(shù)。
可以有兩種方法來設(shè)置這兩個(gè)參數(shù)：
第一種方法是在uboot的提示符下直接設(shè)置bootcmd和bootargs這兩個(gè)參數(shù)：
ZHAOCJ2440 # setenv bootcmd ' nand read 31000000 200000 400000; bootm 31000000 '
ZHAOCJ2440 # setenv bootargs ' root=/dev/mtdblock3 ro noinitrd init=/linuxrc console=ttySAC , 115200 rootfstype=cramfs mem=64M'
ZHAOCJ2440 # saveenv
在這里bootcmd的含義是從nandflash中讀取kernel，然后利用命令bootm啟動(dòng)。bootargs的含義是在nandflash中的第3個(gè)分區(qū)內(nèi)存放著根文件系統(tǒng)，它的格式是cramfs。最后還要應(yīng)用saveenv命令來保存這兩個(gè)變量。這時(shí)，如果你在提示符下敲入printenv命令，則會(huì)看到uboot的環(huán)境參數(shù)多了兩項(xiàng)，如：
bootargs=root=/dev/mtdblock3 ro noinitrd init=/linuxrc console=ttySAC,115200 rootfstype=cramfs mem=64M
bootcmd=nand read 31000000 200000 400000 ; bootm 31000000
第二種方法是在include/configs/zhaocj2440.h內(nèi)定義CONFIG_BOOTARGS和CONFIG_BOOTCOMMAND這兩個(gè)宏定義：
#define CONFIG_BOOTARGS " root=/dev/mtdblock3 ro noinitrd init=/linuxrc console=ttySAC , 115200 rootfstype=cramfs mem=64M"
#define CONFIG_BOOTCOMMAND " nand read 31000000 200000 400000 ; bootm 31000000"
3．把移植好的uboot燒寫到nandflash中的0x00000000至0x000000080000內(nèi)。
二、linux內(nèi)核移植
這里我們實(shí)現(xiàn)的是最簡單的移植，即能夠啟動(dòng)即可。
1．在下列網(wǎng)址下載linux內(nèi)核，linux-3.4.6.tar.bz2
www.kernel.org/pub/linux/kernel/v3.x/
解壓到當(dāng)前目錄：
tar -xvjf linux-3.4.6.tar.bz2
2．修改主目錄下的Makefile文件，第195行和第196行改寫為：
ARCH ?=arm
CROSS_COMPILE ?= arm-linux-
3．添加機(jī)器碼，使uboot與linux機(jī)器碼一致，并改變內(nèi)核時(shí)鐘
在arch/arm/tools/mach-types文件的第207行添加下列代碼：
smdk2440 MACH_SMDK2440 SMDK2440 1008
在arch/arm/mach-s3c24xx/mach-smdk2440.c文件內(nèi)
第165行中的16934400改為12000000，即
s3c24xx_init_clocks(12000000);
第178行中的S3C2440改為SMDK2440，即
MACHINE_START(SMDK2440,"SMDK2440")
4．修改內(nèi)核中的分區(qū)，使其與我們事先定義的分區(qū)一致
在arch/arm/mach-s3c24xx/common-smdk.c文件內(nèi)
第111行中的smdk_default_nand_part結(jié)構(gòu)體改為：
static struct mtd_partition smdk_default_nand_part[ ] = {
[0]= {
.name = "UBoot",
.size = SZ_512K,
.offset = 0,
},
[1]= {
.name = "Para",
.offset= SZ_512K,
.size = SZ_512K,
},
[2]= {
.name = "Kernel",
.offset= SZ_2M,
.size = SZ_4M,
},
[3]= {
.name = "rootfs",
.offset = SZ_8M,
.size = SZ_8M,
}
};
5．改變內(nèi)核的ECC類型
在drivers/mtd/nand/s3c2410.c文件內(nèi)
第846行中的NAND_ECC_SOFT改為NAND_ECC_NONE，即：
chip->ecc.mode = NAND_ECC_NONE;
此處如果不改，雖然能夠啟動(dòng)linux內(nèi)核，但無法加載根文件系統(tǒng)。
6．編譯內(nèi)核
退回到linux-3.4.6的根目錄下，復(fù)制配置文件：
cp arch/arm/configs/s3c2410_defconfig .config
使用menuconfig來配置內(nèi)核：
make menuconfig
在KernelFeatures下選上兩項(xiàng)內(nèi)容，即
Kernel Features --->
[*]Use the ARM EABI to compile the kernel
[*]Allow old ABI binaries to run with this kernel (EXPERIMENTAL)
如果不選擇這兩項(xiàng)，則在內(nèi)核啟動(dòng)完，掛載根文件系統(tǒng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)kernel panic:attempted to kill init的錯(cuò)誤。
menuconfig的其他內(nèi)容可以不需要改變，選擇默認(rèn)即可。
最后執(zhí)行下面兩個(gè)命令：
make clean
make zImage
等待一段時(shí)間后，在arch/arm/boot/目錄下會(huì)生成zImage文件。
7．制作內(nèi)核鏡像
在上一步雖然我們已經(jīng)生成了zImage文件，但它還不能被uboot正確引導(dǎo)，我們還需要給zImage文件加上64個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)頭，這部分內(nèi)容包括CPU架構(gòu)（A）、操作系統(tǒng)（O）、鏡像類型（T）、壓縮類型（C）、鏡像名稱（n）、鏡像加載地址（a）、鏡像入口（e）、源文件（d）。只有加上這些內(nèi)容uboot才能正確引導(dǎo)內(nèi)核。
mkimage工具就是uboot用來制作完成上述內(nèi)容的工具。編譯過uboot后，會(huì)在tools目錄下生成mkimage。為了更方便地應(yīng)用該工具，我們需要完成下列操作，進(jìn)入tools目錄，以根用戶的身份執(zhí)行下列命令：
cp mkimage /usr/bin
chmod 777 /usr/bin/mkimage
進(jìn)入linux-3.4.6目錄下的arch/arm/boot/目錄，執(zhí)行下列命令：
mkimage -n 'linux' -A arm -O linux -T kernel -C none -a 0x31000000 -e 0x31000040 -d zImage uImage.img
uImage.img為最終我們需要燒寫到nandflash中的文件。在這里，我們是把鏡像加載到內(nèi)存0x31000000地址內(nèi)的。
8．最后，我們把uImage.img文件燒寫到nandflash中的0x200000至0x600000中。
三、根文件系統(tǒng)的制作
我們利用busybox來制作根文件系統(tǒng)
1．在下列網(wǎng)站下載busybox-1.15.0.tar.bz2
http://www.busybox.net/downloads/
在當(dāng)前目錄下解壓busybox
tar -jxvf busybox-1.15.0.tar.bz2
2．配置編譯busybox
使用menuconfig來配置busybox：
make menuconfig
修改下列內(nèi)容：
Busybox Settings --->
Build Options --->
[*] Build BusyBox as a staticbinary (no shared libs) (編譯成靜態(tài)庫)
Busybox Library Tuning --->
[*] Tabcompletion (tab縮進(jìn)功能)
[*] Usernamecompletion
[*] Fancy shellprompts (這兩項(xiàng)在創(chuàng)建/etc/profile文件時(shí)要用，這樣可以命令行有提示符顯示)
只需修改上述幾個(gè)選項(xiàng)，其他配置可以不去改動(dòng)。
修改Makefile
emacsMakefile
在第164行，改為：
CROSS_COMPILE?=arm-linux-
在第190行，改為：
ARCH ?=arm
執(zhí)行make命令編譯busybox
3．利用下面命令安裝busybox：
Make CONFIG_PREFIX=/home/zhaocj/rootfs install
其中/home/zhaocj/rootfs為指定的安裝目錄，如果還沒有該目錄，則需先要用mkdir命令創(chuàng)建該目錄。之所以要指定目錄，就是為了改變系統(tǒng)默認(rèn)生成的_stall目錄。
安裝完畢后，會(huì)在/home/zhaocj/rootfs目錄下生成bin、linuxrc、sbin、usr這四個(gè)目錄和文件。
4．進(jìn)入rootfs目錄，自行添加其他目錄和文件
首先要?jiǎng)?chuàng)建etc目錄，以及在該目錄下生成四個(gè)文件：etc/inittab、etc/fstab、etc/profile、etc/init.d/rcS
mkdir etc
cd etc
emacs inittab
內(nèi)容為：
::sysinit:/etc/init.d/rcS
::askfirst:-/bin/sh
::restart:/sbin/init
::ctrlaltdel:/sbin/reboot
::shutdown:umount-a -r
emacs fstab
內(nèi)容為：
#device mount-point type options dump fsck order
proc /proc proc defaults 0 0
sysfs /sys sysfs defaults 0 0
tmpfs /temp tmpfs defaults 0 0
tmpfs /dev tmpfs defaults 0 0
emacs profile
內(nèi)容為：
#!/bin/sh
exportHOSTNAME=zhaocj
exportUSER=root
exportHOME=root
exportPS1="[$USER@$HOSTNAME \W]\#"
PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin
LD_LIBRARY_PATH=/lib:/usr/lib:$LD_LIBRARY_PATH
exportPATH LD_LIBRARY_PAT
mkdir init.d
emacs init.d/rcS
內(nèi)容為：
mount -a
mkdir/dev/pts
mount -tdevpts devpts /dev/pts
echo/sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
mdev -s
在根用戶下增加該文件的執(zhí)行權(quán)限
chmod +xrcS
回到主目錄下，創(chuàng)建其他目錄：
mkdir dev home temp proc sys
進(jìn)入dev目錄，并用根用戶創(chuàng)建兩個(gè)基本的設(shè)備文件：
mknod console c 5 1
mknod null c 1 3
至此，根文件系統(tǒng)創(chuàng)建完畢。
5．生成cramfs根文件系統(tǒng)
在這里我們要使用cramfs根文件系統(tǒng)，并把它燒寫到nandflash中，因此要有編譯cramfs的制作工具。在下列網(wǎng)站下載cramfs-1.1.tar.gz。
http://sourceforge.net/projects/cramfs/
在當(dāng)前目錄下解壓cramfs-1.1.tar.gz，并編譯：
tar zxvfcramfs-1.1.tar.gz
make
編譯完成后，會(huì)生成mkcramfs和cramfsck兩個(gè)可執(zhí)行文件，其中mkcramfs工具是用來創(chuàng)建cramfs文件系統(tǒng)的。
利用mkcramfs壓縮根文件系統(tǒng)，生成cramfs：
mkcramfs rootfs root-cramfs
rootfs為剛剛制作的根文件系統(tǒng)的目錄，root-cramfs為最終生成的cramfs根文件系統(tǒng)。
6．最后，我們把root-cramfs文件燒寫到nandflash中的0x800000至0x1000000中。
當(dāng)完成以上三個(gè)部分內(nèi)容后，uboot就能夠正確引導(dǎo)linux內(nèi)核以及加載根文件系統(tǒng)了。下面列出了uboot啟動(dòng)后在串口顯示的內(nèi)容：
U-Boot2011.06 (Aug 31 2012 - 15:08:19)
DRAM: 64 MiB
Flash: ##Unknown flash on Bank 1 - Size = 0x00000000 = 0 MB
2 MiB
NAND: 256 MiB
***Warning - bad CRC, using default environment
In: serial
Out: serial
Err: serial
Net: dm9000
Hit anykey to stop autoboot: 0
NANDread: device 0 offset 0x200000, size 0x400000 4194304 bytes read: OK
##Booting kernel from Legacy Image at 31000000 ...
Image Name: linux
Created: 2012-09-01 14:46:43 UTC
Image Type: ARM Linux Kernel Image (uncompressed)
Data Size: 2428888 Bytes = 2.3 MiB
Load Address: 31000000
Entry Point: 31000040
Verifying Checksum ... OK
XIP Kernel Image ... OK
OK
Startingkernel ...
UncompressingLinux... done, booting the kernel.
BootingLinux on physical CPU 0
Linuxversion 3.4.6 (zcj@qihao) (gcc version 4.2.2) #3Sat Sep 1 22:44:40 CST 2012
CPU:ARM920T [41129200] revision 0 (ARMv4T), cr=00007177
CPU: VIVTdata cache, VIVT instruction cache
Machine:SMDK2440
Memorypolicy: ECC disabled, Data cache writeback
CPU S3C2440A(id 0x32440001)
S3C24XX Clocks, Copyright 2004 SimtecElectronics
S3C244X: core 400.000 MHz, memory 100.000MHz, peripheral 50.000 MHz
CLOCK:Slow mode (1.500 MHz), fast, MPLL on, UPLL on
Built 1zonelists in Zone order, mobility grouping on. Total pages: 16256
Kernelcommand line: root=/dev/mtdblock3 ro noinitrd init=/linuxrcconsole=ttySAC,115200 rootfstype=cramfs mem=64M
PID hashtable entries: 256 (order: -2, 1024 bytes)
Dentrycache hash table entries: 8192 (order: 3, 32768 bytes)
Inode-cachehash table entries: 4096 (order: 2, 16384 bytes)
Memory:64MB = 64MB total
Memory:59980k/59980k available, 5556k reserved, 0K highmem
Virtualkernel memory layout:
vector : 0xffff0000 - 0xffff1000 ( 4 kB)
fixmap : 0xfff00000 - 0xfffe0000 ( 896kB)
vmalloc : 0xc4800000 - 0xff000000 ( 936 MB)
lowmem : 0xc0000000 - 0xc4000000 ( 64 MB)
modules : 0xbf000000 - 0xc0000000 ( 16MB)
.text : 0xc0108000 - 0xc0545868 (4343 kB)
.init : 0xc0546000 - 0xc0570000 ( 168 kB)
.data : 0xc0570000 - 0xc05a67a0 ( 218 kB)
.bss : 0xc05a67c4- 0xc05cf1dc ( 163 kB)
NR_IRQS:99
irq:clearing subpending status 00000002
sched_clock:32 bits at 200 Hz, resolution 5000000ns, wraps every 4294967291ms
Console:colour dummy device 80x30
Calibratingdelay loop... 49.56 BogoMIPS (lpj=123904)
pid_max:default: 32768 minimum: 301
Mount-cachehash table entries: 512
CPU:Testing write buffer coherency: ok
Settingup static identity map for 0x304355a0- 0x3043561c
gpiochip_add:registered GPIOs 0 to 23 on device: GPIOA
gpiochip_add:registered GPIOs 32 to 47 on device: GPIOB
gpiochip_add:registered GPIOs 64 to 79 on device: GPIOC
gpiochip_add:registered GPIOs 96 to 111 on device: GPIOD
gpiochip_add:registered GPIOs 128 to 143 on device: GPIOE
gpiochip_add:registered GPIOs 160 to 167 on device: GPIOF
gpiochip_add:registered GPIOs 192 to 207 on device: GPIOG
gpiochip_add:registered GPIOs 224 to 234 on device: GPIOH
gpiochip_add:registered GPIOs 256 to 271 on device: GPIOJ
NET:Registered protocol family 16
S3C Power Management, Copyright 2004Simtec Electronics
S3C2440: Initialising architecture
S3C2440: IRQ Support
S3C244X: Clock Support, DVS off
bio:create slab <bio-0> at 0
SCSIsubsystem initialized
usbcore:registered new interface driver usbfs
usbcore:registered new interface driver hub
usbcore:registered new device driver usb
s3c-i2cs3c2440-i2c: slave address 0x10
s3c-i2cs3c2440-i2c: bus frequency set to 97 KHz
s3c-i2cs3c2440-i2c: i2c-0:S3C I2C adapter
AdvancedLinux Sound Architecture Driver Version 1.0.25.
NET:Registered protocol family 2
IP routecache hash table entries: 1024 (order: 0, 4096 bytes)
TCPestablished hash table entries: 2048 (order: 2, 16384 bytes)
TCP bindhash table entries: 2048 (order: 1, 8192 bytes)
TCP: Hashtables configured (established 2048 bind 2048)
TCP: reno registered
UDP hashtable entries: 256 (order: 0, 4096 bytes)
UDP-Litehash table entries: 256 (order: 0, 4096 bytes)
NET:Registered protocol family 1
RPC:Registered named UNIX socket transport module.
RPC:Registered udp transport module.
RPC:Registered tcp transport module.
RPC:Registered tcp NFSv4.1 backchannel transport module.
NetWinderFloating Point Emulator V0.97 (extended precision)
jffs2:version 2.2. (NAND) (SUMMARY) ?2001-2006 Red Hat, Inc.
ROMFS MTD(C) 2007 Red Hat, Inc.
msgmnihas been set to 117
ioscheduler noop registered
ioscheduler deadline registered
ioscheduler cfq registered (default)
Console:switching to colour frame buffer device 30x40
fb0: s3c2410fb frame buffer device
Serial:8250/16550 driver, 4 ports, IRQ sharing enabled
s3c2440-uart.0: ttySAC0 at MMIO 0x50000000(irq = 70) is a S3C2440
console[ttySAC0] enabled
s3c2440-uart.1: ttySAC1 at MMIO 0x50004000(irq = 73) is a S3C2440
s3c2440-uart.2: ttySAC2 at MMIO 0x50008000(irq = 76) is a S3C2440
lp:driver loaded but no devices found
ppdev:user-space parallel port driver
brd:module loaded
loop:module loaded
UniformMulti-Platform E-IDE driver
ide-gddriver 1.18
ide-cddriver 5.00
S3C24XX NAND Driver, (c) 2004 SimtecElectronics
s3c24xx-nand s3c2440-nand: Tacls=2, 20ns Twrph0=6 60ns, Twrph1=220ns
s3c24xx-nand s3c2440-nand: NAND ECC disabled
NANDdevice: Manufacturer ID: 0xec, Chip ID: 0xda (Samsung NAND 256MiB 3,3V 8-bit)
NAND_ECC_NONEselected by board driver. This is not recommended!
Scanningdevice for bad blocks
Baderaseblock 615 at 0x000004ce0000
Baderaseblock 807 at 0x0000064e0000
Creating4 MTD partitions on "NAND":
0x000000000000-0x000000080000: "UBoot"
0x000000080000-0x000000100000: "Para"
0x000000200000-0x000000600000: "Kernel"
0x000000800000-0x000001000000: "rootfs"
dm9000Ethernet Driver, V1.31
ohci_hcd:USB 1.1 'Open' Host Controller (OHCI) Driver
s3c2410-ohci s3c2410-ohci: S3C24XXOHCI
s3c2410-ohci s3c2410-ohci: new USB bus registered, assigned busnumber 1
s3c2410-ohci s3c2410-ohci: irq 42, io mem 0x49000000
hub1-0:1.0: USB hub found
hub1-0:1.0: 2 ports detected
usbcore:registered new interface driver libusual
usbcore:registered new interface driver usbserial
usbcore:registered new interface driver usbserial_generic
USBSerial support registered for generic
usbserial:USB Serial Driver core
usbcore:registered new interface driver ftdi_sio
USB Serialsupport registered for FTDI USB Serial Device
ftdi_sio:v1.6.0:USB FTDI Serial Converters Driver
usbcore:registered new interface driver pl2303
USBSerial support registered for pl2303
mousedev:PS/2 mouse device common for all mice
s3c2410_wdt: S3C2410 Watchdog Timer, (c) 2004 Simtec Electronics
s3c2410-wdt s3c2410-wdt: watchdog inactive, reset disabled, irqdisabled
TCP:cubic registered
NET:Registered protocol family 17
drivers/rtc/hctosys.c:unable to open rtc device (rtc0)
ALSAdevice list:
No soundcards found.
VFS:Mounted root (cramfs filesystem) readonly on device 31:3.
Freeinginit memory: 168K
Pleasepress Enter to activate this console.
當(dāng)我們按下回車鍵后，會(huì)看到linux的提示符：
[root@zhaocj /]#
在該提示符下就可以運(yùn)行一些linux命令了，如：
[root@zhaocj /]#ls
bin etc lib proc sys usr
dev home linuxrc sbin temp
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