2022.2.12.-10

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本文闡述拿到Linux源碼之后，如何對其進行配置、編譯，讓Linux跑到目標硬件環(huán)境上。

1. 移植三板斧之一：配置和編譯
2. 移植三板斧之二：bootloader-uboot
3. 移植三板斧之三：根文件系統(tǒng)-busybox
4. 磁盤鏡像制作（移植三板斧之隱藏的四）
5. qemu仿真和debug

閱讀建議：
如果你關(guān)心linux內(nèi)核編譯和調(diào)試，只用看1和5。
如果你關(guān)注Linux移植，需要全看，特別要注意步驟4。

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1. 為目標板編譯Linux鏡像

linux中，存在多種配置方式，這些方式都是圖形化給普通人看的：

1. menuconfig
2. xconfig
3. nconfig
4. gconfig

這些不同的配置方式原理是相似的

在Linux倉庫里已經(jīng)適配的開發(fā)板

如果要用的開發(fā)版已經(jīng)在Linux倉庫里了，可以先使用defconfig，選擇開發(fā)板的默認配置，然后在此基礎(chǔ)上使用圖形化的配置方法進行個性化配置。

方法如下進入到Linux代碼目錄下，進行配置：

make ARCH=arm vexpress_defconfig
make ARCH=arm menuconfig
# 還可以使用 make ARCH=arm nconfig/xconfig/gconfig

ARCH請選擇Linux目錄arch子目錄下的名稱，如果不指定arm，則會自動檢測當前的體系結(jié)構(gòu)，基本上都是x86.
默認的配置文件請選擇對應(yīng)的arch目錄下的configs文件夾下的文件

Linux倉庫中沒有的開發(fā)板

如果倉庫里沒有我們想要的開發(fā)板，可以直接采用menuconfig進行逐一配置。

make ARCH=arm menuconfig
# 還可以使用 make ARCH=arm nconfig/xconfig/gconfig

本文認為更靠譜、更快速的方式是找一個倉庫中已有的開發(fā)板，復(fù)制一份其defconfig，即建立一個自定義的defconfig進行集中修改，然后再使用menuconfig進行修改。

編譯配置好的Linux

編譯的前提，一定是通過前面的配置，生成了.config，這是會影響到各個功能模塊的選擇。

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-

編譯好之后，會得到vmlinux，這是一個elf格式的可執(zhí)行文件。

2. Bootloader

為什么要有Bootloader？
vmlinux的入口地址是0x80008000，不是0x0或者某個所有硬件都遵循的地址，所以這個elf并不能夠直接運行，而是需要一個軟件將其搬移到正確的位置，然后將控制權(quán)交給它。

如何編譯uboot

uboot的編譯和配置過程與linux相似（configs文件夾提前了），本小節(jié)直接給出編譯vexpress的Uboot的過程。

git clone https://github.com/u-boot/u-boot.git
cd u-boot
make ARCH=arm vexpress_ca9x4_defconfig
make ARCH=arm menuconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-

編譯結(jié)束之后，在根目錄下，會生成u-boot，這是一個elf文件

3. 根文件系統(tǒng)

根文件系統(tǒng)可以提供應(yīng)用代碼存儲的地方，在linux啟動之后，從文件系統(tǒng)中加載應(yīng)用程序進行執(zhí)行。此外，還可以存儲驅(qū)動module，存儲Linux命令的鏡像等等，實際上根文件系統(tǒng)相當于提供了一個與Linux內(nèi)核交互的方式。

wget https://www.busybox.net/downloads/busybox-1.36.0.tar.bz2

tar -xvf busybox-1.36.0.tar.bz2
cd busybox-1.36.0

make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- ARCH=arm menuconfig
mkdir myrootfs
make install CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- ARCH=arm CONFIG_PREFIX=myrootfs -j20

編譯之后，可以在指定的文件夾下面看到被寫入了四個文件（夾）。

可以看見，以及生成了很多l(xiāng)inux下的命令，這樣我們就能在目標板上使用linux命令了。

4. 創(chuàng)建磁盤鏡像

# 創(chuàng)建硬盤鏡像,block_size=1M,1024個block, 即1GB硬盤
dd if=/dev/zero of=rootfs.ext3 bs=1M count=1024
# 將這個硬盤進行分區(qū)
sgdisk -n 0:0:+10M -c 0:kernel rootfs.ext3
sgdisk -n 0:0:0 -c 0:rootfs rootfs.ext3

# 將這個硬盤鏡像，映射到文件夾，方便做操作
losetup -f
sudo losetup /dev/loop1 rootfs.ext3 
sudo partprobe /dev/loop1
sudo mkfs.ext3 /dev/loop1p1
sudo mkfs.ext3 /dev/loop1p2
sudo mount -t ext3 /dev/loop1p1 p1
sudo mount -t ext3 /dev/loop1p2 p2
# 將Linux壓縮鏡像和對應(yīng)的dtb復(fù)制到第一分區(qū)
sudo cp linux_old1/arch/arm/boot/zImage p1
sudo cp linux_old1/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb p1
# 將根文件系統(tǒng)放到第二分區(qū)，并且創(chuàng)建4個tty設(shè)備文件
sudo cp -raf busybox-1.36.0/myrootfs/* p2
sudo mkdir dev
cd dev
sudo mknod tty1 c 4 1
sudo mknod tty2 c 4 2
sudo mknod tty3 c 4 3
sudo mknod tty4 c 4 4

#硬盤鏡像創(chuàng)建結(jié)束，接觸映射，這時所有的文件都寫入到rootfs.ext3這個硬盤鏡像中了
cd ../.. #回到主目錄
sudo umount p1 p2
sudo losetup /dev/loop1
sudo losetup -d /dev/loop1

5. qemu仿真和GDB調(diào)試 方法一：直接調(diào)試內(nèi)核

在啟動之前，需要首先確定內(nèi)核的入口地址，本文是0x80008000，需要在啟動qemu時，讓loader把內(nèi)核鏡像加載到這個地址。

啟動qemu模擬器，并且暫停運行，等待GDB接入（-s -S).

qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 512M -kernel arch/arm/boot/zImage-dtb arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb -append "console=ttyAMA0" -nographic -s -S -device loader,addr=0x80008000,cpu-num=0

# Boot Image or Kernel specific:
# -bios file      set the filename for the BIOS
# -pflash file    use 'file' as a parallel flash image
# -kernel bzImage use 'bzImage' as kernel image
# -append cmdline use 'cmdline' as kernel command line
# -initrd file    use 'file' as initial ram disk
# -dtb    file    use 'file' as device tree image
# -S              freeze CPU at startup (use 'c' to start execution)
# -s              shorthand for -gdb tcp::1234
# -device loader,addr=  The loader device allows the CPU’s PC to be set from the command line。

然后使用gdb-multiarch進行調(diào)試

sudo apt install gdb-multiarch #如果沒有的話執(zhí)行這句話

gdb-multiarch vmlinux

(gdb) target remote:1234
(gdb) layout src

之后可以看到linux的源碼被加載到gdb中了:

方法二：全流程模擬

這種方式更加復(fù)雜，從bootloader到linux內(nèi)核再到加載根文件系統(tǒng)。這更加符合實際的流程，因此要先制作磁盤鏡像，也就是把Linux內(nèi)核和根文件系統(tǒng)放到磁盤中（flash）,然后u-boot從磁盤中加載內(nèi)核，內(nèi)核再從磁盤中加載根文件系統(tǒng)。

qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 512M -kernel u-boot/u-boot -append "root=/dev/mmcblk0 console=ttyAMA0 rw init=/linuxrc" -sd rootfs.ext3 -serial stdio

在自動boot前，按空格鍵，進入手動模式，然后在qemu上的Linux下輸入：

mmc dev 0
part list mmc 0
load mmc 0:1 0x60008000 zImage
setenv bootargs 'root=/dev/mmcblk0p2 rw rootfstype=ext3 rootwait earlycon console=tty0 console=ttyAMA0 init=/linuxrc ignore_loglevel'

如果要u-boot自動加載內(nèi)核鏡像，需要去配置u-boot的makefile重新編譯u-boot. 有需要可以留言。

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文章題目：Linux配置、編譯和移植以及GDB調(diào)試-創(chuàng)新互聯(lián)
標題網(wǎng)址：http://chinadenli.net/article6/dgjjog.html

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