PowerPC平台Linux的移植（二）

只看该作者 · 2012-11-5 21:57

处理并编译内核源代码
Linux内核的配置系统由三个部分组成，分别是：
1. Makefile：分布在 Linux 内核源代码中的 Makefile，定义 Linux 内核的编译规则；
2. 配置文件（config.in）：给用户提供配置选择的功能；
3. 配置工具：包括配置命令解释器（对配置脚本中使用的配置命令进行解释）和配置用户界面（提供基于字符界面、基于 Ncurses 图形界面以及基于 Xwindows 图形界面的用户配置界面，各自对应于 Make config、Make menuconfig 和 make xconfig）。

这些配置工具都是使用脚本语言，如 Tcl/TK、Perl 编写的（也包含一些用 C 编写的代码）。本文并不是对配置系统本身进行分析，而是介绍如何使用配置系统。所以，除非是配置系统的维护者，一般的内核开发者无须了解它们的原理，只需要知道如何编写 Makefile 和配置文件就可以。

只看该作者 · 2012-11-5 21:58

应用补丁
如果使用上述脚本，它会自动帮你下载内核源码，如果你觉得版本较低，可以自行下载。我这里下载的是2.6.22的内核代码，直接去http: //www.kernel.org下载的，同时下载的还有patch-2.6.22,虽然一开始用不上。顺便说一句，其实默认下载的2.6.15.4版本已经足够了，没有特殊情况没有必要单独再下载别的，新版本内核很多特性都是用不上的。

如果你下载的内核版本有对应的补丁，就要通过补丁进行对内核源代码的修补操作。一个补丁就是一个文本文档，这个文档包含了在两个不同版本的源代码树之间的变化。补丁是通过diff应用程序来创建的。我们使用patch程序来应用下载的patch。patch程序读取一个diff(或者patch)文件，然后把文件中描述的变化内容应用到代码树上。Linux内核中的补丁是相对于保存内核源代码目录的父目录而生成的。这就意味着：patch文件中的文件路径包含了它所基于的内核源文件目录的名字(或者像是”a/”和”b/”之类的其它名字)。由于这很可能和你本地机器上的内核源代码目录的名字不匹配 (但是对于查看一个没有标签的补丁所基于的内核版本是非常有用的)。你应该切换到你的内核源代码目录，并且在打补丁的时候去掉patch中文件名字路径的第一个分量(patch命令的-p1参数可以完成这个任务)。

具体过程是这样的，比如把下载下来的patch压缩包解压到/patch目录下，解压后的文件名为：xxxx.patch，然后进入你内核源文件的文件夹，将补丁拷贝到这里，首先运行命令

patch -p1 –dry-run < /xxxx/patch-xxxx

这一步是测试应用patch，此命令不会对你的内核源码做任何更动，如果这一步没有出现任何错误输出的话，就执行：

patch -p1 < /xxxx/patch-xxxx

如果没有错误提示，就表示补丁已经打上了。

只看该作者 · 2012-11-5 21:58

修改文件
好，此时的内核源代码，如果是用于台式机的编译，改动就已经足够了。但是我们是要编译出能在ppc上运行的内核，因此，还要继续进行修改。

修改串口代码
首先，在XUP板子上有一个串口终端，并且只有一个，这意味着很多流程，包括boot loader，boot process以及接下来的一些步骤都要和这个串**互，如果采用默认的波特率9600,就有点慢了，因此，我们可以将其波特率修改得大一些。以 38400为例，硬件平台的修改请在edk下进行，系统源代码的修改，请找到arch/ppc/boot/common/ns16550.c，找到这一行：

#define SERIAL_BAUD 9600

将其修改成

#define SERIAL_BAUD 38400

即可。

修改xparameters.h
在生成bsp的时候会生成xparameters_.h文件，你需要修改源代码目录下arch/ppc/platforms/4xx/xparameters.h
文件，让它包括xparameters_.h这个文件。

修改makefile
接下来我们来关注一下Makefile，由于 Linux 内核源代码是按照树形结构组织的，所以 Makefile 也被分布在目录树中。Linux 内核中的 Makefile 以及与 Makefile 直接相关的文件有：
1. Makefile：顶层 Makefile，是整个内核配置、编译的总体控制文件。bother finally
2. .config：内核配置文件，包含由用户选择的配置选项，用来存放内核配置后的结果（如 make config）。
3. arch/*/Makefile：位于各种 CPU 体系目录下的 Makefile，如 arch/arm/Makefile，是针对特定平台的 Makefile。
4. 各个子目录下的 Makefile：比如 drivers/Makefile，负责所在子目录下源代码的管理。
5. Rules.make：规则文件，被所有的 Makefile 使用。

用户通过 make config 配置后，产生了 .config。顶层 Makefile 读入 .config 中的配置选择。顶层 Makefile 有两个主要的任务：产生 vmlinux（未压缩的内核）文件和内核模块（module）。为了达到此目的，顶层 Makefile 递归的进入到内核的各个子目录中，分别调用位于这些子目录中的 Makefile。至于到底进入哪些子目录，取决于内核的配置。在顶层 Makefile 中，有一句：include arch/$(ARCH)/Makefile，包含了特定 CPU 体系结构下的 Makefile，这个 Makefile 中包含了平台相关的信息。有关Makefile的更多说明，请参见IBM文档库**Linux内核配置系统浅析。

只看该作者 · 2012-11-5 21:58

小知识：各种内核格式的区别
vmlinux是未压缩的原始内核，为ELF格式，常用于内核调试；
vmlinuz，或zImage or bzImage，是vmlinux经过压缩并包装有gzip自解压代码的内核，为BIN格式，常作为系统或目标板的引导内核。

位于各个子目录下的 Makefile 同样也根据 .config 给出的配置信息，构造出当前配置下需要的源文件列表，并在文件的最后有 include $(TOPDIR)/Rules.make。
下面谈谈具体如何对Makefile进行修改。打开内核源代码目录下的Makefile文件，找到以下两行：

ARCH ?= $(SUBARCH)
CROSS_COMPILE ?=

这是表示ARCH的值为SUBARCH的值，而CROSS_COMPILE的值为空。我们应该将其改为：

ARCH := ppc
CROSS_COMPILE = powerpc-405-linux-gnu-

这样表示硬件平台是ppc，而交叉编译工具是powerpc-405-linux-gnu-系列工具。

只看该作者 · 2012-11-5 21:58

小知识：ppc还是powerpc？
细心的朋友可能发现，arch/platforms目录下既有ppc目录又有powerpc目录，这是怎么回事呢？由于IBM 成立 power.org 组织，便以 Power Architecture 来称呼 PowerPC 处理器，因此，以往所惯用的PPC 现在都改名叫 PowerPC。也就是说， PowerPC 现在属于是官方名称了。而Linux kernel 由 2.6.15 开始，已经把 arch/ppc/ 重新组织到 arch/powerpc/，不过在整个迁徙的工作完成之前，arch/ppc/ 仍会继续存在，只不过 arch/ppc/ 将会停止发展，接下来的 Linux kernel for PowerPC 将会转移到 arch/powerpc/ 的新目录下继续发展。

仔细观察两个文件夹，会发现有些许不同，以往 PPC platform的分类是被写在 arch/ppc/platforms/*.c 裡，组织结构不大良好，现在被重新组织在 arch/powerpc/platforms/ 目录下，一个 platform 一个目录，干净多了：
# ls arch/powerpc/platforms/
4xx/ 85xx/ apus/ embedded6xx/ maple/ prep/
82xx/ 86xx/ cell/ iseries/ pasemi/ pseries/
83xx/ 8xx/ chrp/ Makefile powermac/

当然，就目前来说，Makefile里面的arch值设置为ppc或者powerpc都无所谓，因为即使你选用了ppc，构建系统的时候也会自动包含asm-powerpc中所必须的共享包含文件，因此没有必要担心这一点。

只看该作者 · 2012-11-5 21:58

内核配置
接下来进行内核配置。笔者推荐使用”make menuconfig”命令，而不是一些**中推荐的”make xconfig”，因为后者可能产生一些未知原因的编译错误。menuconfig是一个文本模式、选单驱动的配置界面，而xconfig是基于 Tcl/Tk的X图形配置界面。另外一个常用的是make oldconfig，如果只想在原来内核配置的基础上修改一些小地方，这个命令会省去不少麻烦，但我们这里是要大改，所以也不用这个。关于配置内核的原理与过程，不熟悉的朋友可以参见这篇**，这里就不详细介绍了。顺便提及的是，运行这个命令可能出现以下错误
1 /usr/bin/ld: crt1.o: No such file: No such file or directory
这个错误可以通过安装libc6-dev解决
2 /usr/bin/ld: cannot find -lncurses
这个错误可以通过安装libncurses5-dev解决
3 checklist.o: file not recognized: File format not recognized
解决方法是用”make mrproper”命令清除所有旧的Xwindow configuration文件，至于为什么会有这个错误，我没有深入研究，知道的朋友请指点一下

在一开始配置时，建议先生成一个最小的，保证可运行的.config文件，以后再根据自己的需要添加一些特性，而且添加特性的时候一定小心，稍不注意就会让你无**常编译，或者无**常运行。另外需要注意的是，所有标有“new”标签的选项都要遵从默认设置，不要修改它。下面这些选项是我所用的最小系统配置，如果你使用的内核版本和我的差别很大，可能需要改动一些config选项，或者如果你使用这个配置出现问题，请在这里留言，我会尽力帮你分析。先将清单与大概解释列出如下：

General Setup
* Prompt for development and/or incomplete drivers
（XUP)Local version - append to kernel release
* Initial RAM disk (initrd) support
* System V IPC
* Configure standard kernel features —>
* Sysctl syscall support ？
Processor
* 40x Processor Type
* Xilinx-ML300 Machine Type
* Math emulation
* TTYS0 device and default console
Platform options
* High memory support
* Default bootloader kernel arguments~
“console=ttyS0,38400 root=/dev/xsysace/disc0/part3 rw”
Networking
* Unix domain sockets
* TCP/IP networking
* IP: multicasting
* IP: kernel level autoconfiguration
* IP: DHCP support
* IP: TCP syncookie support (disabled per default)
Device drivers—Memory Technology Devices (MTD)
* Memory Technology Device (MTD) Support
* MTD partitioning support
* RedBoot partition table parsing
* Direct char device access to MTD devices
* Caching block device access to MTD devices
* RAM/ROM flash chip device drivers
* Detect flash chips by Common Flash Interface (CFI) probe
* Suport for AMD/Fujitsu flash chips（这个根据你现有芯片来选）
Device drivers—Block Devices
* Loopback device support
* Network block device support
* RAM disk support
(4096) Default RAM disk size
* Xilinx on-chip System ACE
Device drivers—Network Device Support
* Network device support
* Ethernet(10 or 100Mbit)
* PowerPC 4xx on-chip ethernet？
Device drivers—Character devices— Serial drivers
* 8250/16550 and compatible serial support
* Xilinx uartlite serial port support
* Support for console on Xilinx uartlite serial port
File systems
* Second extended fs support
* Kernel automounter version 4 support (also supports v3)
* Pseudo filesystems —>
* /proc/kcore support
* Virtual memory file system support (former shm fs)
* Miscellaneous filesystems —>
* Journaling Flash File System v2 (JFFS2) support
(0) JFFS2 debugging verbosity (0=quiet, 2=noisy)
* Network file systems —>
* NFS file system support
* Provide NFSv3 client support
* Root file system on NFS
* NFS server support
* Provide NFSv3 server support
* SMB file system support (to mount Windows shares etc.)
* Native Language Support —>
* Default NLS Option: “cp437″
Kernel hacking
* Kernel debugging
* Compile the kernel with debug info
* Include BDI-2000 user context switcher