1、Linux 設備驅動介紹及開發環境搭建(續)

時間 2019-11-10

標籤 linux 設備驅動介紹開發環境搭建欄目 Linux 简体版

原文原文鏈接

1.2.6 uboot 編譯安裝

嵌入式 bootloader 的功能：
- 功能相似於 PC 的 BIOS、硬件檢測是否正常
- 加載操做系統鏡像到 RAM
- 設置不一樣的啓動方式
常見的啓動方式：
- NOR/NAND Flash 啓動
- 從 SD 卡啓動
- Bootloader 從網絡加載 Linux 內核啓動
uboot 編譯
- 下載地址：ftp://ftp.denx.de/pub/u-boot/
  - 獲取得版本爲 u-boot-2017.01.tar.bz2，發佈時間爲 2017-1-15
- 主 Makefile 中修改 CROSS_COMPILE，config.mk 中修改 ARCH
- 配置 make vexpress_ca9x4_defconfig
- 編譯 make -j8
- 測試 uboot 可用：qemu-system-arm -M vexpress-a9 -kernel u-boot -nographic -m 512M

採用橋接(bridge)的網絡鏈接與 Host 通訊
須要主機內核 tun/tap 模塊支持
配置：
- 主機安裝工具包
  - sudo apt-get install uml-utilities
  - sudo apt-get install bridge-utils
- 建立 tun 設備文件：/dev/net/tun，工具安裝成功後，會生成此設備節點
- 開啓 tun 網絡功能，使其聲線：
  - 修改 /etc/network/interfaces 文件，重啓生效
- 配置 /etc/qemu-ifup、/etc/qemu-ifdown 腳本，這些可能自動生成了，那就不須要配置
- 重啓，使 br0 生效：
- 虛擬網口 br0 是 QEMU 虛擬機與Linux主機通信的網口linux

內核配置編譯：
- 使用 u-boot 引導內核鏡像
  - 須要將內核編譯爲 uImage 格式
  - 須要指定 uImage 的加載地址
  - 編譯時指定：make LOADADDR=0x60003000 uImage -j8
主機 TFTP 工具安裝
- 工具安裝：sudo apt-get install tftp-hpa tftpd-hpa xinetd
- 修改配置文件：/etc/default/tftpd-hpa
  - TFTP_DIRECTORY 是咱們的工做目錄，開發板今後目錄下載鏡像和配置文件，咱們的鏡像和配置文件也存放此目錄中
- 建立 tftpboot 目錄，mkdir tftpboot, chmod 777 tftpboot
- 配置 /etc/xinetd.conf，若是沒有此文件，則建立此文件：

配置 /etc/xinetd.d/tftp 文件，若是沒有此文件，則建立此文件
重啓 tftp：
- sudo /etc/init.d/tftpd-hpa restart
- sudo /etc/init.d/xinetd reload
- sudo /etc/init.d/xinetd restart

- 測試 tftp
  - cd ..
  - tftp localhost
  - tftp> get test.c
  - 獲取文件成功，則OK
啓動測試：
- qemu-system-arm -M vexpress-a9 -kernel u-boot -nographic -m 512M -net nic,vlan=0 -net tap,vlan=0,ifname=tap0 -sd rootfs.ext3
- 注意：如果高版本得QEMU，則去掉 vlan 參數
- 腳本在最後

1.3 掛載 NFS 文件系統

1.3.1 介紹

主機 HOST 支持 NFS 服務
- 安裝：sudo apt-get install nfs-kernel-server
- 配置NFS
  - 在 /etc/exports 文件中添加：
  - /home/rootfs *(rw,sync,no_root_squash,no_subtree_check)
    - /home/rootfs：是根文件系統的主目錄
    - rw：可讀可寫
    - sync：磁盤和內存進行同步
    - no_root_squash：不執行開發板 root 用戶映射爲主機的匿名用戶，保證權限重組
    - no_subtree_check：不檢查根文件系統的子目錄
- 開啓 NFS 服務
  - /etc/init.d/rpcbind restart
  - /etc/init.d/nfs-kernel-server restart
修改 bootargs 啓動參數
- 設置爲 NFS 爲根文件系統
- 設置主機 NFS 文件系統的地址
- nfsroot 是主機的 IP 地址
- ip 是開發板的 IP 地址
- 注意：如果 QEMU 得版本較高，則參數配置以下：
- 即相比於低版本 QEMU，在nfsroot 後添加了 proto=tcp,nfsvers=3,nolock 三個參數 shell
內核支持掛載 NFS 文件系統
- make menuconfig 配置
- 修改完後：make uImage -j8
- 因爲暫時 uboot 沒辦法啓動內核，則單獨啓動內核
- VFS 已經 mount 成功
- 在根文件系統(/home/coco/work/rootfs)下建立一個文件：test.c，而後在 linux 控制檯查看是否存在此文件

1.3.2 完善跟文件系統

啓動流程：
- Linux 內核啓動以後，掛載 NFS或其餘根文件系統
- 而後開啓 init 進程(前面設置的 bootargs 中，init=/linuxrc)，這個init 進程會執行 inittab 腳本
增長內核的各類用戶接口，用戶接口存在 /proc 和 /sys 下
- /etc 內核配置和啓動文件，須要在下面添加如下文件
  - inittab：腳本文件，運行命令

1 ::sysinit:/etc/init.d/rcS            ///< 啓動 rcS 腳本
2 #::respawn:-/bin/sh
3 #tty2::askfirst:-/bin/sh
4 #::ctrlaltdel:/bin/umount -a -r
5 
6 console::askfirst:-/bin/sh            ///< 啓動控制檯，控制檯與 shell 綁定一塊兒，"-" 表示啓動 shell 以前，要啓動 profile
7 ::ctrlaltdel:/sbin/reboot
8 ::shutdown:/bin/umount -a -r

- - fstab：文件init.d：目錄

1 掛載的文件系統    掛載的目錄        
2 proc            /proc           proc            defaults            0       0
3 tmpfs           /tmp            tmpfs           defaults            0       0
4 sysfs           /sys            sysfs           defaults            0       0
5 tmpfs           /dev            tmpfs           defaults            0       0
6 var             /dev            tmpfs           defaults            0       0
7 ramfs           /dev            ramfs           defaults            0       0
8 
9 注意：掛載的目錄必須在根文件系統下存在，不存在則建立，這個文件的做用就是將文件系統掛載到目錄的節點上

- - rcS：文件

 1 #!bin/sh
 2 # 設置環境變量
 3 PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin
 4 LD_LIBRARY_PATH=/lib
 5 export PATH LD_LIBRARY_PATH
 6 
 7 # 掛載各類文件系統，掛載的文件系統與 fstab 有關
 8 mount -a
 9 mkdir -p /dev/pts
10 mount -t devpts devpts /dev/pts
11 mdev -s
12 mkdir -p /var/lock
13 
14 echo "--------------------------------------------------------------------------------"
15 
16 echo "Welcome to my cortex-a9 board"
17 
18 echo "--------------------------------------------------------------------------------"

- - profile：文件

1 PS1='cortex_a9@arm:\w # '        ///< 顯示控制檯的格式，就至關於終端中的 coco@ubuntu:~/work/rootfs/etc$
2 export PS1
3 
4 注意：此文件也能夠作其餘操做

重啓 reboot 功能，已經在 inittab 中操做
最終結果

1.4 在開發板上運行應用和內核驅動程序

1.4.1 運行應用程序

　　main.cexpress

　　執行交叉編譯：arm-linux-gnueabi-gcc main.cubuntu

　　將生成 a.out 拷貝進開發板中（NFS 文件系統），並執行：bash

1.4.2 運行內核驅動程序

　　Makefile:網絡

 1 .PHONY:all clean
 2 ifneq ($(KERNELRELEASE),)
 3 
 4 obj-m := hello.o
 5 
 6 else
 7 
 8 EXTRA_CFLAGS += -DDEBUG 
 9 KDIR := /home/coco/work/kernel/linux-4.4.194
10 all:
11             make  CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- ARCH=arm -C $(KDIR) M=$(PWD) modules
12 clean:
13             rm -fr *.ko *.o *.mod.o *.mod.c *.symvers *.order .*.ko .tmp_versions
14 
15 endif

　　拷貝 hello.ko 進NFS文件系統：cp /home/coco/work/code/test_driver/hello.ko ./workapp

　　加載模塊：insmod hello.kotcp

　　查看模塊：lsmod工具

　　卸載模塊：rmmod hello.ko測試

　　查看模塊：lsmod

1.5 啓動腳本

　　boot.sh

  1 #!/bin/bash
  2 
  3 BOARD=vexpress-a9
  4 
  5 KERNEL_DIR=/home/ubuntu/work/arm/kernel/linux-4.4.194
  6 KERNEL_BIN_DIR=${KERNEL_DIR}/arch/arm/boot
  7 DTB_DIR=${KERNEL_BIN_DIR}/dts
  8 DTB_BIN=vexpress-v2p-ca9.dtb
  9 UIMAGE=uImage
 10 ZIMAGE=zImage
 11 
 12 UBOOT_DIR=/home/ubuntu/work/arm/uboot/u-boot-2017.01
 13 UBOOT_BIN_DIR=${UBOOT_DIR}
 14 UBOOT_BIN=u-boot
 15 
 16 ROOTFS_DIR=/home/ubuntu/work/arm
 17 ROOTFS_BIN=rootfs.ext3
 18 
 19 TFTPBOOT_DIR=/home/ubuntu/work/arm/tftpboot
 20 
 21 help()
 22 {
 23   echo "-t start qemu"
 24   echo "    s;    start with graphic......"
 25   echo "    s-no; start with no graphic......"
 26   echo "-h print help"
 27 }
 28 
 29 tftp_init()
 30 {
 31   echo "init...."
 32   if [ "${TFTPBOOT_DIR}/${UIMAGE}" -ot "${KERNEL_BIN_DIR}/${UIMAGE}" -o  ! -f "${TFTPBOOT_DIR}/${UIMAGE}" ]; then
 33     echo "cp ${KERNEL_BIN_DIR}/${UIMAGE} ${TFTPBOOT_DIR}"
 34     cp ${KERNEL_BIN_DIR}/${UIMAGE} ${TFTPBOOT_DIR}
 35   fi
 36 
 37   if [ "${TFTPBOOT_DIR}/${DTB_BIN}" -ot "${DTB_DIR}/${DTB_BIN}" -o ! -f "${DTB_DIR}/${DTB_BIN}" ]; then
 38     echo "cp ${DTB_DIR}/${DTB_BIN} ${TFTPBOOT_DIR}"
 39     cp ${DTB_DIR}/${DTB_BIN} ${TFTPBOOT_DIR}
 40   fi
 41 
 42   if [ "${TFTPBOOT_DIR}/${UBOOT_BIN}" -ot "${UBOOT_BIN_DIR}/${UBOOT_BIN}" -o ! -f "${UBOOT_BIN_DIR}/${UBOOT_BIN}" ]; then
 43     echo "cp ${UBOOT_BIN_DIR}/${UBOOT_BIN} ${TFTPBOOT_DIR}"
 44     cp ${UBOOT_BIN_DIR}/${UBOOT_BIN} ${TFTPBOOT_DIR}
 45   fi
 46 
 47   if [ "${TFTPBOOT_DIR}/${ROOTFS_BIN}" -ot "${ROOTFS_DIR}/${ROOTFS_BIN}" -o ! -f "${ROOTFS_DIR}/${ROOTFS_BIN}" ]; then
 48     echo "cp ${ROOTFS_DIR}/${ROOTFS_BIN} ${TFTPBOOT_DIR}"
 49     cp ${ROOTFS_DIR}/${ROOTFS_BIN} ${TFTPBOOT_DIR}
 50   fi
 51 }
 52 
 53 tftp_start_no_graphic()
 54 {
 55   qemu-system-arm -M vexpress-a9 -kernel u-boot -nographic -m 512M -net nic, -net tap,ifname=tap0 -sd rootfs.ext3
 56 }
 57 
 58 nfs_start_no_graphic()
 59 {
 60   qemu-system-arm -M vexpress-a9 -kernel u-boot -nographic -m 512M -net nic -net tap,ifname=tap0
 61 }
 62 
 63 kernel_start_no_graphic()
 64 {
 65   qemu-system-arm \
 66     -M ${BOARD} \
 67     -kernel ${KERNEL_BIN_DIR}/${ZIMAGE} \
 68     -nographic \
 69     -m 512M \
 70     -dtb ${DTB_DIR}/${DTB_BIN} \
 71     -append "root=/dev/mmcblk0 rw console=ttyAMA0" \
 72     -sd ${ROOTFS_DIR}/${ROOTFS_BIN}
 73 }
 74 
 75 kernel_start_with_graphic()
 76 {
 77   qemu-system-arm \
 78     -M ${BOARD} \
 79     -kernel ${KERNEL_BIN_DIR}/${ZIMAGE} \
 80     -m 512M
 81 }
 82 
 83 uboot_start_no_graphic()
 84 {
 85   qemu-system-arm \
 86     -M ${BOARD} \
 87     -kernel ${UBOOT_BIN_DIR}/${UBOOT_BIN} \
 88     -nographic \
 89     -m 512M
 90 }
 91 
 92 uboot_start_with_graphic()
 93 {
 94   qemu-system-arm \
 95     -M ${BOARD} \
 96     -kernel ${UBOOT_BIN_DIR}/${UBOOT_BIN} \
 97     -m 512M
 98 }
 99 
100 while getopts "t:h" opt
101 do
102   case $opt in
103     t)
104       OPTARG_TYPE=$OPTARG
105       ;;
106     h)
107       help
108       exit 1
109       ;;
110   esac
111 done
112 
113 case "$OPTARG_TYPE" in
114   n-no)
115     tftp_init
116     echo "nfs start with no graphic......"
117     nfs_start_no_graphic $@
118     ;;
119   s)
120     echo "tftp start with graphic......"
121     tftp_init
122     start_graphic $@
123     ;;
124   s-no)
125     tftp_init
126     echo "tftp start with no graphic......"
127     tftp_start_no_graphic $@
128     ;;
129   k)
130     kernel_start_with_graphic $@
131     ;;
132   k-no)
133     kernel_start_no_graphic $@
134     ;;
135   u)
136     uboot_start_with_graphic $@
137     ;;
138   u-no)
139     uboot_start_no_graphic $@
140     ;;
141   *)
142     echo "Unknow option $OPTARG_TYPE..."
143     exit 1
144     ;;
145 esac