arm-linux 开始篇

曲折路径

一开始就听说学arm很热，2009年5月左右吧，就买了一个pw2440开发板（主要图便宜，在此不是为了给pw2440做广告），可是当时没把注意力转到arm上来，还在迷恋Java和单片机（本人是一个学习杂乱的人，至少以前是），当时实习的工作也是电子政务，所以ARM就这样被搁浅了，这一晃就毕业了，到了上海电院自动控制工程公司，可是在那公司做的只是上位机软件，前2个月没自己的私人电脑，所以也不能做什么，不过这段时间学习了公司的ARM7开发板，写了部分裸机程序，多少对ARM有所了解了，也想跑2440的裸机程序，结果什么都没跑出来板子出问题了，还寄回公司才弄好。等到买了自己的笔记本，一个很痛苦的问题又出现了，没有并口、串口，这对开发来说简直是致命的。所以，学习一直都在理论中进行，可以说没什么进步，最多是了解一点交叉编译器，这期间弄了N多个交叉编译器，都各有优缺点，包括现在我的机器上都还有好几个交叉编译器，迷茫。到了2010年过完新年后，决定不能就这么下去，想方案，要解决arm和fpga的编程问题，想了很多方案，最后敲定一个：USB转串口，PCMCIA转并口；买了换了好几次才找到适合自己电脑的。应该是在2010.3以后才算是把开发环境搭建好，算算这一搁都快一年了，现在才是一个真正的开始。

u-boot

可是一个毛病一直困扰着我，除了原带的bootloader，其他的bootloader跑上去机子就像死的一样，串口一点乱码都不给，简直气死个人，我搁了2个星期都不管了，后来添加控制LED的代码，证明其实代码其实是跑起来的，我把触摸屏拆了，结合原理图看了具体的电路，发现我的晶振和网上流行的12MHz不同，原来是16.9344MHz，可是改了之后还是没反应（改start.S、my2440.h和my2440.c），看看串口，原来这个开发板用的是UART1，u-boot默认的是UART0，网上的基本上也都是UART0，修改过来后（#define CONFIG_SERIAL2 1），串口终于出东西来了，可是我的串口由于是用USB转的，不能用来下载东西，朋友送了一个自己用成功的u-boot，支持NAND flash、DM9000、tftp，可是用在我这上面来nand倒是可以用了，DM9000好像没驱动起来，提示没发现DM9000的id，后来发现我的CONFIG_DM9000_BASE应该是0x18000300，和别人的不大一样，改过来后DM9000驱动成功了，可是老是ping不通主机，tftp也没法用，我linux和windows下都试了，还是没法下载文件，试图添加USB下载功能，可是也用不了，过了几天，一个朋友帮我解决了这个问题，原来在windows上使用tftp服务器的时候，必须把虚拟机关掉，设定固定的IP，才能用，很顺利，按照这个思想，linux的tftp服务器也可用了，虽然tftp可以下载东西，但是一直有个毛病ping不通主机，tftp下载速度也非常非常慢，下载大于15K以上的文件基本上不能成功，朋友说可能是网线问题，我换了好几根交叉网线，甚至自己也做过，都还是那样，又这样过了几天，决定自己做一个bootloader（以前都是使用别人的打包文件做的，或用别人改好的），还算是比较幸运，看到一个很详细的u-boot-2009.08的移植博客：http://blog.chinaunix.net/u3/101649/showart_2105215.html。

的确很好的，结合自己开发板做少量改动就OK，用这个u-boot我可以ping通上位机了，tftp的速度也很快了，可是还是存在一个问题，tftp传输的时候经常失败，博客上和朋友都说是网线问题，我想也是，本想叫朋友给寄一根好用的网线过来的，后来自己搜集了添加USB下载功能的资料：http://hi.baidu.com/zy6666/blog/item/b2f4e81f2c048068f624e4a8.html。当然还会有一些改动的地方的，以后慢慢介绍，或者自己根据编译出错的信息修改。该功能加在这个u-boot上，这就是一个perfect的bootloader了，我在使用过程中（特别是在调试内核和文件系统的过程中），老是要输入很多传输，例如 nand write 0x30000000 0x90000 0x280000,你们感觉老输这些烦吗，特别是输多了，都不知道自己输了几个0，老是输错，这些参数又往往是一样的，后来自己做了一些改进，添加了自己的u-boot命令，例如usb更新bootloader，以前需要usbslave 1 0x30000000;nand erase 0x0 0x80000;nand write 0x30000000 0x0 0x80000;reset ,现在只需要y b;就全部搞定，其他常用命令也都做了简化，挺爽的。

其实在移植了u-boot和要启动内核的时候我才真正知道u-boot在这个过程中扮演的角色，首先把自己从nand搬移到TEXT_BASE = 0x33F80000；然后重新在RAM里面运行自己，初始化板子的各个模块，其实除了存储器和串口的初始化，其他的初始化对内核启动没太大的意义，再一切初始化完了以后，把内核从nand的搬移到RAM的一个地址，一般搬移到0x31000000,用bootm来引导内核，bootm根据mkimage根据给内核zImage加的头信息来决定是否解压内核文件，并搬移到头信息里面指定的一个地址，对于2440来说一般是搬移到0x30008000;u-boot把板子初始化的并要传递给内核的信息保存在0x30000100开始的位置，最后用theKernel (0, machid, bd->bi_boot_params);转到内核（0x30008000）运行，u-boot的认为在这之后就玩完了。看看上面红色句子，theKernel其实就是指向内核的指针（0x30008000），后面的参数，0是使R0寄存器为0值，machid是把器件ID传递给R1寄存器，bd->bi_boot_params是把要传递给内核的参数的首地址（0x30000100）传递给R3寄存器，这是要启动内核的硬性规定

linux kernel

如果你编译内核的时候用make zImage，那么你的内核就是经过压缩的（请区分之前说的压缩，这里是内核自己的压缩），这个内核之前会有一段解压内核的程序，才看机器码，你会发现根本就不是linux-2.6.xx/arch/arm/kernel/head.S的机器码，我也为这个苦恼了很久，并有研究机器码的决心，后来才发现，经过压缩的内核最开始执行的头文件是在linux-2.6.xx/arch/arm/boot/compressed/head.S,你可以结合机器码看，完全正确。/boot/compressed/head.S就是用于解压内核的，解压完了之后才会跳转到/kernel/head.S。为什么要关心这些呢，主要是因为我的开发板用的是UART1，虽然u-boot有传串口为1的信息给内核，可是在解压缩的时候并没有用到这个参数，这样要在配置内核的时候直接配置，而在解压过程中也需要打印一些信息出来，由于UART0没有初始化，所以传输永远不会成功，会停留在Starting kernel ...  。其他的配置感觉自己开发板来决定，具体配置后面讲

file system

文件系统其实没必要做的很复杂，能启动就OK，以后需要什么东西自己可以在板子上修改或添加，yaffs2文件系统用起来还是很舒服的。

 

今天就先写在这里，有错误的地方希望大家指出