在niosii上跑uClinux zz

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原帖地址：http://blog.ednchina.com/duckfly/35483/message.aspx

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在niosii上跑uClinux

概述

NIOSII是altera公司针对FPGA推出的一个CPU软核，它可以综合到任何一款altera的FPGA中。用户可以基于sopc builder搭建自己的系统。一个基于NIOSII的系统如图：

除了sopc builder提供的一些外设以外，用户可以按照avalon总线标准来实现自己的模块，而且可以很容易的集成到系统里面去。 

niosii有三个不同的版本：niosii-e、niosii-s、niosii-f。 

Niosii-e针对低成本应用，内部没有流水线结构，不带指令/数据CACHE，所以实现所需要的逻辑较小（600-700 LEs）。 

Niosii-s有五级流水结构，带指令cache（size根据用户配置），实现需要1200-1400 LEs。

Niosii-f有六级流水结构，带指令和数据cache，实现需要1400-1800 LEs。 

建立niosii系统

在建立系统之前检查一下软硬件配置：

1、使用最新版本的Quartus和Nios软件，低版本软件可能存在bug。我之前用QuartusII 5.1试了好几次都没有完全把uClinux跑起来，在boot开始以后就挂死了，百思不得其解，后来换成QuartusII 6.1以后，重新编译了一下逻辑就把跑起来了。郁闷了我好久……

2、uClinux需要在linux环境下编译（基于cygwin也可以编译，不过我说的这个过程是在linux上的），所以你必须有一个linux操作系统。有几种办法：A，装一个linux版本的QuartusII，所有的操作都在linux下完成。B，用两台计算机，一台用windows，跑quartus等软件，另一台装linux。C，在windows下装个虚拟机vmware，在虚拟机上装linux，通过虚拟机来编译uClinux，然后把image文件导入到windows下调试。我就是使用虚拟机的方法，但是要求你的PC内存比较大才行，否则系统会很慢。

3、你板子上FPGA的容量要能装的下一个系统，外部的SDRAM容量至少要8M byte。我用的是一个EP1C6的FPGA加8M byte的SDRAM。不需要FLASH。

以上条件都满足了，就可以开始了。

首先，建立一个工程，然后建立一个小系统，配置如下：

 

最小系统至少要包括：

一个niosii cpu，一个sdram控制器，cfi_flash控制器（在单板上不需要flash），全功能的timer，用于通信的jtag uart或serial uart。

可以根据单板的硬件资源来适当配置逻辑，比如加入一些led和key等等。

在linux里面中断0是自动识别的，所以在硬件系统里面不要使用0号中断。

 生成好系统以后，在Quartus里面把引脚连好，包括设置好用于SDRAM 的PLL：

 

 系统编译好以后，先用NIOSII IDE写个程序来测试一下SDRAM和系统是不是可以运行。如果程序能正确运行的话，就可以进入下一步了。 

建立uClinux的交叉编译环境

要把uClinux放到niosii中运行首先必须把uClinux代码编译成niosii的指令。这个编译的过程需要相应的程序来完成。下载软件包。 

进入linux操作系统，打开一个shell界面，执行如下操作：

把下载的nios2gcc.tar.bz2软件包放到home下，如/home/duckfly/

然后切换到root 

su

#输入root密码

tar jxf /home/duckfly/nios2gcc.tar.bz2 -C /
exit

niosii的交叉编译工具链就会安装到/opt/nios目录下，我们需要把这个目录加入到path变量中去，让shell能自动寻找。

打开home下载.bash_profile文件，这个文件是隐藏文件，需要用ls –a才能看见。 

ls -a

vi .bash_profile

#把PATH变量修改为：PATH=$PATH:/opt/nios2/bin:$HOME/bin

  

source .bash_profile

# 让修改的环境变量生效

 

nios2-linux-gcc –v

# 查看是否安装好了，打印出版本信息

 

编译uClinux

交叉编译环境安装好以后，就可以编译uClinux了。

首先到 下载一个uClinux的代码包。

然后下载 软件包，这是把uClinux移植到niosii CPU上的补丁。

在linux下使用如下命令： 

# 使用普通用户登陆
cd ~

# 解压uClinux代码
tar jxf ~/download/uClinux-dist-20070130.tar.bz2

# 进入uClinux根目录
cd uClinux-dist

# 打补丁，这一步只能做一次，否则会引起错误
zcat  ~/download/ | patch -p0

# 还是停在uClinux-dist目录，不要切换目录

# 配置uClinux 内核

make menuconfig

# 选择Vendor/Product Slection

 

# 配置Vendor和Product

 

# 回到主界面，选择Kernel/Library/Default Selection

# 配置Library和Kernel参数为默认值

  

# 选择

# 保存配置

 

# 把在QuatusII下生成的系统的ptf文件拷贝到一个目录，比如/home/duckfly/sys.ptf

# 根据系统硬件配置uClinux

make vendor_hwselect SYSPTF="/home/duckfly/"sys.ptf

# 根据硬件配置选择相应的选项

# 建立romfs目录，第一次make可能会报错，忽略。必须在第一次编译内核之前运行
make romfs

# 编译内核，第一次编译内核时可能报错，如果出错，那么重新再make一次
make 

# 如果错误，重新再make一次
make

# 重新生成image文件
make linux image

# 到这里，uClinux的image文件就产生了，把它拷贝到windows下面下载并运行

  

下载硬件

在Quatus里面把编译好的系统下载到FPGA里面去

 

下载uClinux image文件

FPGA配置完以后，就可以下载软件了。

打开NIOSII的命令行

 

 

# 进入到zImage文件所在的目录，下载软件

nios2-download –g zImage

  

# 下载完成以后，打开nios2-terminal，接口串口发送的信息

nios2-terminal

# JTAG串口上打印如下信息

 

Uncompressing Linux... Ok, booting the kernel.

Linux version 2.6.19-uc1 ([e-mail]) (gcc version 3.4.6) #22 PREEMPT Sun Jun 17 16:22:49 CST 2007

uClinux/Nios II

Altera Nios II support (C) 2004 Microtronix Datacom Ltd.

Built 1 zonelists.  Total pages: 2032

Kernel command line: duckfly

PID hash table entries: 32 (order: 5, 128 bytes)

Dentry cache hash table entries: 1024 (order: 0, 4096 bytes)

Inode-cache hash table entries: 1024 (order: 0, 4096 bytes)

Memory available: 6892k/8192k RAM, 0k/0k ROM (871k kernel code, 336k data)

Mount-cache hash table entries: 512

io scheduler noop registered

io scheduler deadline registered (default)

NIOS serial driver version 0.0

ttyS0 (irq = 2) is a builtin NIOS UART

Freeing unused kernel memory: 260k freed (0xe2000 - 0x122000)

Shell invoked to run file: /etc/rc

Command: hostname uClinux

Command: mount -t proc proc /proc

Command: mount -t sysfs sysfs /sys

Command: mount -t usbfs none /proc/bus/usb

mount failed: No such file or directory

Command: mkdir /var/tmp

Command: mkdir /var/log

Command: mkdir /var/run

Command: mkdir /var/lock

Command: mkdir /var/empty

Command: ifconfig lo 127.0.0.1

ifconfig: Bad command or file name

Command: route add -net 127.0.0.0 netmask 255.0.0.0 lo

route: Bad command or file name

Command: cat /etc/motd

Welcome to

           ____ _  _
         /  __| ||_|                
    _   _| |  | | _ ____  _   _  _  _
   | | | | |  | || |  _ \| | | |\ \/ /
   | |_| | |__| || | | | | |_| |/    \
   |  ___\____|_||_|_| |_|\____|\_/\_/
   | |
   |_|

 

For further information check:

Execution Finished, Exiting

Sash command shell (version 1.1.1)

/>

 

 

# 可以使用linux下的一些命令如：

/> ls

bin   dev   etc   home  lib   mnt   proc  usr   var   sys   tmp   init  sbin

/> ps

  PID  Uid     VmSize Stat Command

    1 root            SW  /init duckfly

    2 root            SWN [ksoftirqd/0]

    3 root            SW< [events/0]

    4 root            SW< [khelper]

    5 root            SW< [kthread]

    6 root            SW< [kblockd/0]

    7 root            SW  [pdflush]

    8 root            SW  [pdflush]

    9 root            SW< [kswapd0]

   10 root            SW< [aio/0]

   15 root            SW  -/bin/sh

   17 root            RW  ps

/> cd tmp

/tmp> ls

module  test

/tmp> cd test

/tmp/test> ls

led     string  led2

 

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最新评论

• 路在脚下

  2007/7/11 21:41:41

  呵呵，太幸运了，能这么早发现您的这篇文章，对我真的很有帮助，谢谢啦

• magic-lee

  2007/7/31 8:23:27

  最近正好想玩玩这个,能找到你真是太幸运了

• duckfly

  2007/7/25 22:57:25

  从你的截图上来看,应该是没有安装gcc,你在Linux的安装光盘上把gcc编译器装上就可以了.

• windlfs

  2007/7/25 9:11:26

  高手,可否留个在线联系方式?按照这个步骤,出了点问题啊!

• windlfs

  2007/7/25 9:21:08

  

• Frank

  2007/8/28 18:00:50

  [root@localhost uClinux-dist]# make dep
  make ARCH= CROSS_COMPILE= -C linux-2.6.x dep
  make[1]: Entering directory `/mnt/hgfs/CrazyBoy/uClinux-dist/linux-2.6.x'
  Makefile:493: /mnt/hgfs/CrazyBoy/uClinux-dist/linux-2.6.x/arch//Makefile: 没有那个文件或 目录
  make[1]: *** 没有规则可以创建目标“/mnt/hgfs/CrazyBoy/uClinux-dist/linux-2.6.x/arch//Makefile”。 停止。
  make[1]: Leaving directory `/mnt/hgfs/CrazyBoy/uClinux-dist/linux-2.6.x'
  make: *** [dep] 错误 2
  [root@localhost uClinux-dist]#

   

  [root@localhost uClinux-dist]# make vendor_hwselect SYSPTF="/home/crazyboy/"sys.ptf
  make ARCH= -C vendors vendor_hwselect
  make[1]: Entering directory `/mnt/hgfs/CrazyBoy/uClinux-dist/vendors'
  Makefile:19: “-include” 没有文件名
  make -C /mnt/hgfs/CrazyBoy/uClinux-dist/vendors///. dir_v=/mnt/hgfs/CrazyBoy/uClinux-dist/vendors///. -f /mnt/hgfs/CrazyBoy/uClinux-dist/vendors/vendors-common.mak vendor_hwselect
  make[2]: Entering directory `/mnt/hgfs/CrazyBoy/uClinux-dist/vendors'
  /mnt/hgfs/CrazyBoy/uClinux-dist/vendors///./Makefile:19: “-include” 没有文件名
  /mnt/hgfs/CrazyBoy/uClinux-dist/vendors/vendors-common.mak:9: *** 目标文件“romfs.post”含有 : 和 :: 两种条目。 停止。
  make[2]: Leaving directory `/mnt/hgfs/CrazyBoy/uClinux-dist/vendors'
  make[1]: *** [vendor_hwselect] 错误 2
  make[1]: Leaving directory `/mnt/hgfs/CrazyBoy/uClinux-dist/vendors'
  make: *** [vendor_hwselect] 错误 2
  [root@localhost uClinux-dist]#

   

  quartus 产生的ptf 在 /home/crazyboy/下，名字是sys.ptf

   

  能不能帮我分析一下看看什么问题

   

• lee

  2007/12/18 17:00:25

  新手上路，有幸看到你的帖子，准备回去按照上面的步骤走下。。。

  先谢谢啦

• lee

  2007/12/27 10:18:08

  我 想请教一个问题，我安装了nios2gcc.tar.bz2，修改了path，为什么在输入nios2-linux-uclibc-gcc -v,总是提示我：bash: nios2-linux-uclibc-gcc: command not found，这是什么原因？我是在windows系统下使用cygwin环境。希望高手给与指教。谢谢

• duckfly

  2008/1/3 21:16:41

  没有试过在cygwin下用这个流程,好像用于cygwin的软件必须专门针对cygwin重新编译,估计这个包就算找到了,也不一定能执行 吧.windows下有个专门的安装包好像叫nios2linux,用于在niosii ide下使用uclinux.你可以到google上查查.同一台电脑上用uclinux,最好用虚拟机编译uclinux

• zhshi

  2008/1/24 3:18:01

  按你的方法试了，但make romfs总是通不过,请高手指点

• duckfly

  2008/1/25 22:03:07

  make romfs报错没有问题阿，继续往下走就可以了。

• lee

  2008/2/25 10:37:42

  谢谢啦，我现在改用虚拟机了

• l

  2008/2/29 14:57:58

  请问斑竹有没有用nios2linux-1.4做过?

• duckfly

  2008/3/2 16:25:03

  你说的是windows环境下的nios2linux吗？曾经试着编译过，但是没有成功

• taozi

  2008/3/19 15:45:09

     

  我也出现了这种情况,不知是什么原因?请高手指点一下了?

• xiaohu

  2008/3/22 17:35:27

  非常感谢！

• duckfly

  2008/3/30 0:21:08

  从你的截图来看，是没有安装gcc，你从安装光盘上把GCC装上即可。

• taozi

  2008/4/3 9:55:20

  谢谢,装上gcc就好了

• lee

  2008/4/7 16:27:28

  make的时候产生了错误，如下： Can't run cmd gzip -f -9 >> boa collect2 : ld returned 4 exit status make[4] : ***[boa] Error 1 make[4] : Leaving directory "/home/lee/uClinux-dist/user/boa/src" make[3] : ***[all] Error 2 make[3] : Leaving directory "/home/lee/uClinux-dist/user/boa" make[2] : ***[boa] Error 2 make[2] : Leaving directory "/home/lee/uClinux-dist/user" make[1] : ***[all] Error 2 make[1] : Leaving directory "/home/lee/uClinux-dist/user" make : ***[subdirs] Error 1 make了好几遍，都是这个问题过不去。 在 make romfs 的时候，总是出现： cp : stat boa 失败：没有那个文件或目录 麻烦您帮我指点下。。。

• lee

  2008/4/7 16:32:29

  我晕，连发了3遍，windows居然提示我没有引导成功。。。

• lee

  2008/4/7 16:36:19

  博主，偶这个不是有意连发4遍的，被windows欺骗了。。。你自己调整下哈。。。

• sf2046

  2008/4/15 22:43:56

  那个Quartus II编译的程序有没有啊，能不能发个让我看看

  我的邮箱：，谢谢

• sf2046

  2008/4/15 22:53:50

  不好意思，我也被windows欺骗了

• hqu2007lyy

  2008/4/17 21:18:40

   为什么在make romfs与make都没错，但到sopc下载zImage文件时即"nios2-download -g zImage"总是出现" verify failed between........"

• hqu2007lyy

  2008/4/17 21:20:24

   为什么在make romfs与make都没错，但到sopc下载zImage文件时即"nios2-download -g zImage"总是出现" verify failed between........"

• hqu2007lyy

  2008/4/17 21:21:54

   为什么在make romfs与make都没错，但到sopc下载zImage文件时即"nios2-download -g zImage"总是出现" verify failed between........"

• bojue

  2008/5/9 0:48:42

  我在解压 时就是说我的文件不是gzip文件，我忽略了可在后面make的时候就一直出错，我想是我的文件坏了，可我在网上搜了好几个都不行，版主能给我发一个吗？我的邮箱是：    我的QQ是20545625

  谢谢！！！～～～

• duckfly

  2008/5/11 1:04:53

  Hello,bojue 不需要用gzip解压,直接用这个命令打补丁就行了: # 打补丁，这一步只能做一次，否则会引起错误 zcat ~/download/uClinux-dist-20070130-nios2-02.diff.gz | patch -p0

• duckfly

  2008/5/11 1:08:25

  To : hqu2007lyy 我也曾遇到过这个问题,先检查一下QUARTUS软件版本是否最新,下载线不要太长,一般都是环境引起的...

• sf2046

  2008/5/13 21:57:13

  博主能不能让我看一下你用quartus编译的程序,图看不清楚啊,我的qq:393317023,谢谢了

• freedom

  2008/5/21 18:05:26

  版主你好，我按照你的方法尝试对内核进行编译，可是在打patch那里出现了一些问题。 在开始打补丁之后总是会提示 can't find file to patch at line **(数字来的，很多处，不连续) 我在网上其它的帖子里看到的说是patch和内核版本不同，可是我是按照你给的地址下载的两个文件，难道是地址上给的文件有一个更新过了？ 我是个linux新手，希望版主帮忙看下，感激不尽，^_^

• sf2046

  2008/5/29 9:44:22

  为什么下载完成后在Uncompressing Linux...的地方就挂起了

• duckfly

  2008/5/30 23:51:23

  Re sf2046: 你试一下把NIOSII和QUARTUS更新到最新版本.我以前也遇到这个问题,发现是版本太低,可能早期的版本里面有bug吧.更新以后重新编译就过了.

• sf2046

  2008/6/2 22:52:32

  quartus和nios2都是6.0的版本，还低吗？

• gewanyong

  2008/6/8 15:41:05

  我按你的步骤,在MAKE时总是报错,在linux-2.6.x/scripts/mod/sumversion.c中有一个变量MAX_PATH未定 义,我把这个变量(宏)用100代替了,可以通过了,但到最后好像是链接阶段又报错,但如果忽略错误继续执行make linux image也可以产生zImage,只是在下载后在打印第一条消息时就没任何输出了.请博主指点一下.(我是在Fedora 9下编译的,用quartus II 7.2)

• duckfly

  2008/6/14 0:28:52

  re sf2046: 我用的是QUARTUS 6.1的版本,没有问题.

• duckfly

  2008/6/14 0:30:51

  Re gewanyong: 你在内核配置的时候是不是选择了一些模块?可以检查一下你选择的程序,把不需要的程序取消掉,先把最小系统跑起来.

• gewanyong

  2008/6/15 0:17:57

  感谢博主的回答，我是完全按照你的步骤来的，用的是默认选项，没有选择其它的程序也没有另外配置内核，编译总是通不过，换了两三个内核版本，错误基本上都 一样。下面是make时输出的错误信息，请你帮我分析一下： queue.o read.o request.o response.o signals.o timestamp.o util.o -lcrypt request.o(.text+0x990): In function `process_header_end': /root/nios_linux/uClinux-dist/user/boa/src/request.c:560: warning: the use of `tmpnam' is dangerous, better use `mkstemp' boa.elf2flt(.text+0xd64): In function `auth_authorize': /root/nios_linux/uClinux-dist/user/boa/src/auth.c:358: undefined reference to `bzero' boa.elf2flt(.text+0x2584): In function `embedparse': /root/nios_linux/uClinux-dist/user/boa/src/config.c:325: undefined reference to `bzero' collect2: ld returned 1 exit status make[4]: *** [boa] 错误 1 make[4]: Leaving directory `/root/nios_linux/uClinux-dist/user/boa/src' make[3]: *** [all] 错误 2 make[3]: Leaving directory `/root/nios_linux/uClinux-dist/user/boa' make[2]: *** [boa] 错误 2 make[2]: Leaving directory `/root/nios_linux/uClinux-dist/user' make[1]: *** [all] 错误 2 make[1]: Leaving directory `/root/nios_linux/uClinux-dist/user' make: *** [subdirs] 错误 1

• gewanyong

  2008/6/15 15:41:34

  我找到问题的原因了，是编译器找不到中 的几个函数：bzero,index,rindex，只要遇到调用这几个函数就会报错，我手动修改了几个调用这几个函数的源文件，用相同功能的函数 memset,strchr,strrchr代替，重新make就不再提示错误了，但调用这些函数的文件太多，手动修改太烦了，能不能有其它的方法解决？ 比如说在Makefile中增加或修改变量，让编译器可以搜索到定义这几个函数的头文件。

• gewanyong

  2008/6/18 11:51:44

  问题解决了,谢谢duckfly,我解决问题的频骤在这里写下了http://brother.abc.blog.163.com/blog /static/59394469200851811429862/

• vivivicky

  2008/7/22 10:57:37

  我按你步骤做了,可是

• vivivicky

  2008/7/22 11:00:53

  我按你步骤做了,可是 为什么在make romfs与make都没错，但到sopc下载zImage文件时即"nios2-download -g zImage"总是出现" verify failed between........"

• vivivicky

  2008/7/22 11:03:27

  我按你步骤做了,可是 为什么在make romfs与make都没错，但到sopc下载zImage文件时即"nios2-download -g zImage"总是出现" verify failed between........"

• fengliuleo

  2008/8/15 20:23:49

  博主，我在make vendor_hwselect SYSPTF=/home/leo/uClinux/System-files/sls_neek_bsp_hw_sopc.ptf时候出现了下面的错 误” make[3]: Entering directory `/home/leo/uClinux/uClinux-dist/linux-2.6.x' RUNNING hwselect ERROR: Could not open SYSTEM ptf file. make[3]: Leaving directory `/home/leo/uClinux/uClinux-dist/linux-2.6.x' make[2]: Leaving directory `/home/leo/uClinux/uClinux-dist/vendors/Altera/nios2nommu' make[1]: Leaving directory `/home/leo/uClinux/uClinux-dist/vendors' root@leo-desktop:/home/leo/uClinux/uClinux-dist# root@leo-desktop:/home/leo/uClinux/uClinux-dist# “ 烦请楼主帮忙

• fengliuleo

  2008/8/15 20:24:35

  博主，我在make vendor_hwselect SYSPTF=/home/leo/uClinux/uc.ptf时候出现了下面的错误” make[3]: Entering directory `/home/leo/uClinux/uClinux-dist/linux-2.6.x' RUNNING hwselect ERROR: Could not open SYSTEM ptf file. make[3]: Leaving directory `/home/leo/uClinux/uClinux-dist/linux-2.6.x' make[2]: Leaving directory `/home/leo/uClinux/uClinux-dist/vendors/Altera/nios2nommu' make[1]: Leaving directory `/home/leo/uClinux/uClinux-dist/vendors' root@leo-desktop:/home/leo/uClinux/uClinux-dist# root@leo-desktop:/home/leo/uClinux/uClinux-dist# “ 烦请楼主帮忙

• fengliuleo

  2008/8/15 20:24:56

  博主，我在make vendor_hwselect SYSPTF=/home/leo/uClinux/uc.ptf时候出现了下面的错误” make[3]: Entering directory `/home/leo/uClinux/uClinux-dist/linux-2.6.x' RUNNING hwselect ERROR: Could not open SYSTEM ptf file. make[3]: Leaving directory `/home/leo/uClinux/uClinux-dist/linux-2.6.x' 烦请楼主帮忙

• fengliuleo

  2008/8/15 20:25:18

  博主，我在make vendor_hwselect SYSPTF=/home/leo/uClinux/uc.ptf时候出现了下面的错误” make[3]: Entering directory `/home/leo/uClinux/uClinux-dist/linux-2.6.x' RUNNING hwselect ERROR: Could not open SYSTEM ptf file. 烦请楼主帮忙

• fengliuleo

  2008/8/15 20:25:42

  博主，我在make vendor_hwselect SYSPTF=/home/leo/uClinux/uc.ptf时候出现了下面的错误 make[3]: Entering directory `/home/leo/uClinux/uClinux-dist/linux-2.6.x' RUNNING hwselect ERROR: Could not open SYSTEM ptf file. 烦请楼主帮忙

• fengliuleo

  2008/8/15 20:35:10

  博主，我在make vendor_hwselect SYSPTF=/home/leo/uClinux/uc.ptf时候出现了下面的错误RUNNING hwselect ERROR: Could not open SYSTEM ptf file.烦请楼主帮忙

• duckfly

  2008/8/17 15:15:31

  re fengliuleo： 你看看你的ptf文件是不是放在/home/leo/uClinux/uc.ptf，还要看以下这个文件的权限是不是可读写的。

• weiwgml

  2009/7/17 13:19:37

  不错，值得参考