Linux2.6内核解析及其移植应用

2应用研究

在S3C2410开发板上移植嵌入式Linux2.6.11.7内核系统,应用于构建H.264多媒体系统。

2.1建立交叉编译环境

在RedHat9的主机上进行内核移植开发,首先需要建立交叉编译环境。由于2.6内核中采用了一些新的特性和指令,需要采用较新的工具集,采用binutils-2.15、gcc-3.4.2、glibc-2.2.5、linux-2.6.8、glibc-linuxthreads-2.2.5来建立交叉编译工具链,建立之后将工具链路径加入系统路径$PATH中。

2.2内核修改

Linux2.6.11.7内核加入了对S3C2410芯片的支持,不再需要任何补丁文件。修改内核源码中Makefile的交叉编译选项ARCH=arm,CROSS_COMPILE=arm-linux-。针对硬件配置,需要在arch/arm/mach-s3c2410/devs.c或者smdk2410.c中添加FLASH的分区信息s3c_nand_info,如表1。

表1NANDFLASH分区表

分区名起始地址大小
Vivi0x000000000x00020000
Param0x000200000x00010000
Kernel0x000300000x001c0000
Root0x002000000x00200000
Usr0x004000000x03c00000
然后在s3c_device_nand中增加.dev={.platform_data=&s3c_nand_info},在arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c中的__initdata部分增加&s3c_device_nand,使内核在启动时初始化NANDFLASH信息。

2.3内核编译加载

对内核进行适当的配置是一个量体裁衣的过程。由于2.6内核会根据本地系统配置进行初始设置,可以导入内核源码默认s3c2410的配置文件,方便加载内核基本配置,然后再选择所需选项。对MTD配置选择支持MTD设备驱动以及NANDFLASH驱动;选择支持要用到的各类文件系统(DEVFS、TMPFS、CRAMFS、YAFFS、EXT2、NFS)以及网络设备和协议,本系统加载了网络芯片CS8900以及USB支持;在H.264多媒体系统中还需要加载Framebuffer以支持LCD显示功能。使用交叉编译工具编译内核源码后,会在arch/arm/boot/下生成名为zImage的内核映像,在Bootloader的命令提示模式下使用下载命令完成内核加载到开发板的存储设备FLASH中。编译过程(相对以前版本的编译过程,2.6内核编译有所简化):

makemrproper
makemenuconfig(字符界面,或者用makexconfig图形界面,但需要Qt库的支持,而makegconfig则需要GTK库的支持)
make
makebzImage

2.4文件系统

Linux采用文件系统组织系统中的文件和设备,为设备和用户程序提供统一接口。Linux支持多种文件系统,本系统使用CRAMFS格式的只读根文件系统,而将FLASH中的USER区使用支持可读写的YAFFS文件系统格式,方便添加自己的应用程序。

在根文件系统中,为保护系统的基本设置不被更改,采用CRAMFS格式。采用DEVFS来实现基本设备的建立挂载,同时使用BusyBox也是一个缩小根文件系统的办法,提供了系统的基本指令;还需要建立一些必备的目录,添加所需配置文件,如fstab、inittab等;还有一个重要的工作就是添加系统应用必备的动态函数库。使用生成工具mkcramfs将整个根文件目录里的内容制作成映像文件。

mkcramfsrootfsrootfs.ramfs

YAFFS文件系统格式的支持需要将驱动加入到内核代码树下fs/yaffs/,修改内核配置文件,就可以在内核编译中加载对该文件系统的支持。使用mkyaffs工具将NANDFLASH分区格式化为YAFFS分区,将mkyaffsimage生成的应用程序镜像烧写进YAFFS分区,在启动时通过写入fstab自动加载YAFFS分区即可。

2.5网络设备驱动

系统中采用CS8900A的10M网络芯片,它使用S3C2410的nGCS3和IRQ_EINT9,相应修改linux/arch/arm/mach-s3c2410/irq.c,并在mach-smdk2410.c的smdk2410_iodesc[]中增加{SMDK2410_ETH_IO,S3C2410_CS2,SZ_1M,MT_DEVICE},内核源码中加入芯片的驱动程序drivers/net/arm/cs8900.h和cs8900.c,并且配置网络设备驱动的Makefile和Kconfig文件,加入CS8900A的配置选项,这样可以在内核编译时加载网络设备的驱动。

在Linux2.6应用的同时,也要看到其与以前版本内核比较存在的一些问题。在内核的编译时间、内核镜像大小、内核占用RAM空间大小、系统启动时间相对Linux2.4而言都存在不同程度的不足,但在硬件条件日益进步的现今可以接受,而且一部分也是由于功能加强必然带来的。虽然Linux并非一个真正的实时操作系统,但2.6内核的改进能够满足大部分的应用需求,所以Linux2.6内核将会在嵌入式系统领域大展身手。