1.系统移植

启动流程

pc机

BIOS(基本输入输出系统)

1. 初始化时钟；初始化内存；基本硬件初始化
2. 判断启动方式（usb 硬盘 光驱）：区别系统存放位置和读取方式

引导程序

1. 固化在硬盘（存储数据）最前面的部分
2. 识别对应的操作系统（选择，默认第一个）
3. 加载对应操作系统

操作系统（无图形化界面）
文件系统（NTFS/FAT(16/32)）:规定数据如何组成为文件/文件夹，记录内存使用情况
应用程序（桌面图形化）

嵌入式

iRom code(厂家固化)

1. 基本硬件配置（需要的时钟和设备）
2. 判断启动方式（emmc USB ad卡）
3. 将bootloader第一个阶段的代码加载到IRAM（芯片内部RAM）

IRAM中运行bootloader第一阶段（SPL）代码

1. 初始化整个系统的时钟
2. 初始化内存
3. 将完整的bootloader搬运到内存中

内存中运行bootloader第二阶段代码

1. 初始化开发版硬件设备(网卡，串口 usb)
2. 加载对应操作系统（内存）

运行操作系统
挂载文件系统（EXT(2,3,4)）
启动应用程序

问：为啥bootloader分两个阶段运行
答：芯片内部存储空间有限，如果内部空间做大，成本提高

环境搭建

交叉编译器（可执行）

不同架构涉及不同的编译器 arm-->arm-linux-gcc x86-->gcc
临时环境变量（当前终端有效）：export PATH=$PATH:交叉编译器地址
永久环境变量
（当前用户有效）：~/.bashrc配置文件中添加export PATH=$PATH:交叉编译器地址
（所以用户有效）：/etc/bash.bashrcp配置文件添加export PATH=$PATH:交叉编译器地址

tftp 传输文件

开发板与pc进行文件传输===串口（速度过慢）==网络通信（tftp协议）

1. 在linux中搭建对应环境
   sudo apt-get install tftpd-hpa(服务器程序)
   sudo apt-get install tftp-hpa(客户端程序)（用来进行对应测试）
2. 创建tftpdoot文件夹，保存对于tftp服务器文件
3. 配置对于tftp的设置（文件夹路径）
   vi /etc/default/tftp-hpa
   TFTP_DIRTORY="路径"
   权限“sudo chmod 777 -R 目录”
4. 重启tftp的服务
   sudo service tftp-hpa resever
5. 测试：本都回环测试 tftp 127.0.0.1 get *.c quit
6. 下载到内存 tftp 内存地址 文件名

uboot的参数（通过tftp下载对应的文件（镜像）到开发板）

print：打印当前的参数

setenvserverip(tftp服务器虚拟机ip)
setenvipaddr(开发板ip)
setenvgatewayip(网关的ip)
setenvethaddr(mac地址)

saveenv(保存对应参数到emmc)

测试：ping192.168.2.1(ping网关)
ping192.168.2.25（ping服务器）

tftp 0x41000000 uImage（下载linux镜像文件到内存（运行内存RAM)）
tftp 0x43000000 ramdisk.img（下载文件系统镜像文件到内存（运行内存RAM））
tftp 0x42000000 exynos4412-fs4412.dtb（下载设备树文件到内存（运行内存RAM））

运行对应的Linux操作系统Linux操作系统（解析设备树文件，挂载文件系统）
bootm Linux镜像地址 文件系统地址 设备树的地址

bootcmd：设置开发板启动后，自动执行的命令
setenv bootcmd tftp 41000000 uImage\;tftp 42000000 exynos4412-fs4412.dtb\;tftp 43000000 ramdisk.img\;bootm 41000000 43000000 42000000

通过网络方式去挂载文件系统
bootcmd 没有下载文件系统
bootargs(uboot向linux内核传递的参数) 告诉操作系统去哪里挂载文件系统

U-boot bootargs参数：

bootcmd参数：

U-boot启动流程分析

1. iRom code(厂家固化的代码) IRom
   • 基本硬件配置（需要的时钟和设备）
   • 判断启动方式（emmc USB ad卡）
   • 将bootloader第一个阶段的代码（SPL）加载到IRAM（芯片内部RAM）
   • BL1代码是由三星提供，irom的代码在读取BL1的时候，会对他做验证，如果验证通过就运行它
2. SPL(U-boot第一阶段代码） IRam
   • 设置为SVC特权模式
   • 设置异常向量表，告诉内核异常向量表基址
   • 关闭Cache（CPU内置高速小容量存储器）和MMU
   • 初始化整个系统的时钟
   • 初始化内存
   • 将完整的bootloader搬运到内存中
3. U-boot第二阶段代码 LPDDR
   • 设置为SVC特权模式
   • 设置异常向量表，告诉内核异常向量表基址
   • 关闭Cache（CPU内置高速小容量存储器）和MMU
   • 执行_main函数：设置栈指针sp，清理bss段，调用board_init_f
   • arch/arm/lib/board.c (板子第一阶段初始化)
     指针数组存储操作函数

     init_fnc_t *init_sequence[] = { /*获取cpu id*/ arch_cpu_init, /* basic arch cpu dependent setup */ /*定时器初始化*/ timer_init, /* initialize timer */ /*环境变量初始化:指定了一个默认的环境变量*/ env_init, /* initialize environment */ /*初始化波特率*/ init_baudrate, /* initialze baudrate settings */ /*初始化串口:确定哪一个串口设备输出(默认的输出是哪一个串口)*/ serial_init, /* serial communications setup */ /*控制台一级初始化*/ console_init_f, /* stage 1 init of console */ /*打印u_boot版本信息*/ display_banner, /* say that we are here */ /*打印cpu的信息*/ print_cpuinfo, /* display cpu info (and speed) */ /*记录内存的大小*/ dram_init, /* configure available RAM banks */ NULL, };

     为U-boot重定向做准备，在内存最顶端划分空间（后面要加载 zImage 内核、设备树 dtb，内核会占用 DDR 低地址区域）

   • 重定向U-boot,防止被覆盖

   • 清BSS段，准备运行第二阶段C语言代码

   • board_init_r（第二阶段初始化）
     初始化标准输入输出设备stdio_init();
     从存储介质中读取环境变量的值env_relocate();

   • main_loop()

硬件信息
SOC ：三星 exynos4412（4个cortex-A9 ARM核） 主频 1.4GHZ
board ：origen<->fs4412
u-boot版本 ：u-boot-2013.01

nfs(网络文件系统)

通过网络的方式进行映射把一台主机上文件映射到另一台主机上，它可以使用者访问网络上别处的文件就像在使用自己的计算机一样

1. 搭建：sudo apt-get install nfs-kernel-server （nfs服务器）
2. 解压对应的文件系统（rootfs.tar.gz）tar-xvf rootfs.tar·
3. 修改对应的配置（/etc/export）nfs服务器可以被完成访问的目录
   /home/linux/fs4412/rootfs*(rw,sync,no_root_squash)(路径）
4. 重启nfs的服务
   sudo service nfs-kernel-server restart
5. 测试
   找一块空目录
   sudo mount 127.0.0.1:/home/linux/fs4412/rootfs 空目录的路径
   创建一个文件，在源文件查看是否存在，如果存在，代表环境没有任何问题
   解挂
   sudo umount --lazy 空目录的路径

Linux操作系统编译

1. arch —— 保存对应架构
   arch/arm/configs ----- linux 是通用 我们需要进行对应的配置（芯片厂家配置）exynos_defconfig
   arch/arm/boot/dts ----- 设备树信息
   arch/arm/compressed ----- 自解压的代码
   arch/arm/kernel/head.s ----- linux启动最开始的代码
2. driver —— 驱动
3. net —— 网络协议栈的代码
4. 编译
   1. //导入默认配置
      make ARCH=arm exynos_defconfig
   2. //进行编译(编译架构)
      make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-
5. 生成四个镜像文件
   (最上面)vmlinux:.头部信息+Linux镜像文件
   image：去掉头部的信息镜像文件
   zImage：自解压的代码+去掉头部的信息镜像文件压缩
   uImage(arch/arch/arm/compressed)：自解压的代码+包含头部信息的Linux镜像文件压缩
6. 生产uboot专属的镜像文件
   make ARCH-arm CROSS_COMPILE-arm-linux- uImage
   sudo apt-get installuboot-tools
7. 测试uImage
   1. 找不到文件系统
      bootargs参数传递有没有问题
      （虚拟机）nfs服务有没有生效
      网络通不通
      当前开发板（1inux镜像）要配置对应的nfs的功能
   2. 网卡驱动移植
      我们Linux内核包含对应的网卡驱动
      我们只需要选择配置
      menuconfig====菜单====选择Linux镜像支持哪些功能
      DM9000
   3. nfs
      TCP/IP
      内核级网络配置
      nfs服务
   4. 屏蔽不需要的时钟信号

Image,zImage,uImage区别：
Image为zImage的内核的一种映像解压缩文件，为了节省系统容量，采用zImag文件（其开头自带解压代码），uImage为U-boot的专用映像文件，U-boot的bootm命令无法启动zImage，需要使用mkimage工具加上64字节的头文件（内核版本，加载位置，生成时间，大小等）

menuconfig ；.config ；Kconfig ；Makefile 关系
menuconfig：linux内核提供菜单选项（表示Linux内核支持哪些功能）（去餐馆里面的菜单）
.config：linux内核当前选择哪些功能 （点菜的凭证）
Kconfig：给Linux内核提供对应菜单选项 （当前餐馆所有厨师会做的菜）
Makefiie：管理Linux内核编译 (靠对应.config里面宏的配置）

Makefig：obj -$(宏)+=xxx.o
Kconfig：
名称：config <标识符>：标识符为省略"CONFIG_"的配置项
类型：<type> bool： y(静态编译)和n(不选择)
tristate： y、m(动态加载)、n
string： ASCII码串
hex： 16进制字符串
int： 10进制字符串
输出提示：prompt <提示符> [if <依赖表达式>]
数字范围：限制int/hex类型配置项 range(范围)
默认值：原.config中不存在本配置项，且用户未设置新值时，使用默认项 default(初始值)
依赖：决定配置项是否可见 depends on <值>：值可为宏或语法&&、||等
选择：依赖项被强制配置 select 配置选项名
帮助：---help---
帮助信息
source 路径 ：包含该路径下所有Kconfig代码

设备树

包含当前开发板的设备信息（DM9000地址，led地址，蜂鸣器地址）
文件地址：arch/arm/boot/dts
三星：exynos4412-origen.dts母版 ---->exynos4412-fs4412.dts
.dts===源文件
.dtsi===头文件
.dtb===生成的文件（类似于可执行文件）

文件Makefile中加上对应设备树文件：exynos4412-fs4412.dtb \
在linux顶层的makefile去进行编译：make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux- dtbs
添加对应的设备信息（DM9000）

文件系统

制作工具：
busybox ==== 文件系统（快速）
buildroot ==== 文件系统 linux内核 bootloader
yocto ====== 文件系统 linux内核 bootloader

linux启动过程分析

linux内核自解压

入口 start，保存参数，关中断
计算运行偏移，修复GOT:全局变量、函数地址
BSS 段清零：存放程序未初始化的全局变量、静态变量
初始化 C 运行环境，打开 Cache:设置栈，分配堆
安全检查后进行解压，搬移数据
关闭 cache，恢复机器 ID、atags，跳转到真正 vmlinux 内核入口执行

挂载根目录

执行init程序

init===linuxrc===bin/busybox===会去读取inittab，并加载和运行里面的内容

sysinit：在系统启动之后最先执行，只执行一次，init必须要等着结束之后在继续执行
wait：在sysinit进程执行完之后执行，只执行一次，init必须要等着结束之后在继续执行
once：在wait进程执行完之后执行，只执行一次，init不会等着结束之后在执行
respawn：在once进执行完之后执行，init进程一旦发现它死掉，会进行对应重启
askfirst：先打印press Enter to activate this console，按回车之后，才启动 shell 终端。
restart：在init进程收到SIGHUP信号后，重载 inittab 配置，执行 restart 对应的程序。
ctrlaltdel：组合键（ctrl+Alt+Del）重启

/etc/inittab

/etc/init.d/rcS

/etc/fsatb

配置自启动

1. 在bootargs参数中指定自己的程序
   init=/linuxrc------>init=自己的程序
   缺点：无法启动init程序
2. 默认启动init程序，修改/etc/inittab,使用sysinit，wait，once，respawn
3. 修改/etc/init.d/rcS脚本文件，添加程序
   例子：/hello& &：后台运行
4. 修改/etc/profile脚本文件，添加程序（同3）
   
   注意：
   很多时候我们会选择在（2）或（4）中添加。
   （2）可以让自己的进程死掉后，重新启动
   （4）可以让自己的程序在执行的时候，执行的环境比较好。

制作ramdisk文件

1. 制作镜像文件
   dd if=/dev/zero of=ramdisk bs=1k count=8192（大小为8M）
2. 格式化这个镜像为ext2
   mkfs.ext2 -F ramdisk
3. 拷贝对应文件系统文件到镜像
   1.创建对应文件夹
   mkdir FileSystem
   2.挂载对应的ramdisk到新建的文件中
   sudo mount ramdisk FileSystem
   3.拷贝对应的文件到挂载目录
   sudo cp ./fs4412/rootfs/* ./ -a
4. 卸载对应挂载
   sudo umount FileSystem/
5. 压缩ramdisk为ramdisk.gz
   gzip --best -c ramdisk > ramdisk.gz
6. 将格式化为uboot识别的格式并拷贝到/tftpnoot下
   mkimage -n "ramdisk" -A arm -O linux -T ramdisk -C gzip -d ramdisk.gz ramdisk.img
   - A 指定CPU体系结构
   - O 指定操作系统类型
   - T 指定镜像类型
   - C 指定镜像压缩方式
   
   -a 指定镜像在内存中的加载地址，镜像下载到内存中时，要按照用mkimage制作镜像时，这 个参数所指定的地址值来下载。
   -e 指定镜像运行的入口点地址，这个地址就是-a参数指定的值加上0x40。（因为前面有个 mkimage添加的0x40个字节的头）
   -n 指定镜像名。
   -d 指定制作镜像的源文件
   cp ramdisk.img fs4412/tftpboot/

问：库是什么，动态库和静态库有什么区别，编译器如何链接库和操作系统如何知道加载库的路径
库：编译好的二进制目标代码集合，供其他程序使用
静态库.a:需要将库代码整个拷贝到可执行程序中，升级库：需要重新编译整个程序
动态库.so:只记录符号，不拷贝代码,程序运行的时候才加载库;更新库：直接替换 so 文件，程序不用重新编译
如何链接：
-L：指定库的搜索路径（去哪里找.a/.so）
-lxxx：指定链接libxxx.so或者libxxx.agcc 优先找动态库.so；想强制静态链接加‑static。

操作系统如何找到动态库路径：

1. /etc/ld.so.conf配置文件，写入库路径，执行ldconfig更新缓存。（最常用）
2. 环境变量LD_LIBRARY_PATH，临时指定库搜索路径，终端生效。
3. 可执行程序内部写死 rpath 路径（编译时-Wl,-rpath=xxx）。
4. 系统默认库目录/lib/usr/lib。

问：如果让你写一个程序被杀死后，在自动启动起来，该如何做

1. shell 脚本监控​（/etc/init.d/rcS）​​​​​​

   #!/bin/sh while true do ./myapp sleep 1 done

2. Linux 系统 init 进程守护（/etc/inittab）
   ：：respawn
3. 父进程守护（PID不变）

   while(1) { pid_t pid = fork(); if(pid == 0){ execl("./myapp","./myapp",NULL); exit(0); } wait(NULL); //等待子进程死亡 }

网卡移植

显示无网卡信息：net dm9000
查找报错代码：grep "Net:" * -nR

在include/configs/origen.h中添加宏定义：#define CONFIG_CMD_NET
显示网卡被跳过：grep "Net Initialization Skipped" * -nR


board_etc_init未实现（跳转发现该函数为一个弱函数）
搜索三星其他板子是怎么样实现这个代码的：grep "board_eth_init" * -nR | grep samsung

试着查看其他板子有没有使用dm9000网卡，以及使用方法：

将函数复制到board/samsung/origen/origen.c的endif后(不加宏编译，否则需要在origen.h里定义)
再次编译后发现并未出现.o文件，进当前目录的Makefile

在include/configs/origen.h定义宏：#define CONFIG_DRIVER_DM9000
再次编译，发现dm9000.data和dm9000.io未定义，再次在include/configs/origen.h

再次编译，无法ping通，再次加入宏定义，#define CONFIG_CMD_PING