| 以文本方式查看主題 - 曙海教育集團論壇 (http://www.022-oo.cn/bbs/index.asp) -- Linux驅動開發 (http://www.022-oo.cn/bbs/list.asp?boardid=33) ---- 嵌入式Linux系統內核與設備驅動開發技術 (http://www.022-oo.cn/bbs/dispbbs.asp?boardid=33&id=1703) |
| -- 作者：wangxinxin -- 發布時間：2010-11-24 9:18:17 -- 嵌入式Linux系統內核與設備驅動開發技術 序言 第一章 內核編譯的基礎 第一節內核簡介 第二節內核版本 第三節編譯原因 第四節準備工作 第二章 內核編譯的流程 第一節編譯開始 第二節配置內核 {核心內容} 1.代碼成熟等級 2..處理器類型和特色 3.對模塊的支持 4.基本的選擇 5.即插即用支持 6.塊設備支持 7.網絡選項 8.電話支持 9.SCSI設備的支持 10.I2O接口適配器 11.網絡設備支持 12.配置業余無線廣播 13.紅外支持 14.ISDN的文件系統 15.舊型光驅類型(非IDE界面的光驅) 16.字符設備 17.USB支持 18.文件系統 19.控制臺驅動 20.聲卡驅動 21.Kernel hacking 第二節 內核版本 由于Linux的源程序是完全公開的，任何人只要遵循GPL，就可以對內核加以修改并發布給他人使用。Linux的開發采用的是集市模型（bazaar，與cathedral--教堂模型--對應），為了確保這些無序的開發過程能夠有序地進行，Linux采用了雙樹系統。一個樹是穩定樹（stable tree），另一個樹是非穩定樹（unstable tree）或者開發樹（development tree）。一些新特性、實驗性改進等都將首先在開發樹中進行。如果在開發樹中所做的改進也可以應用于穩定樹，那么在開發樹中經過測試以后，在穩定樹中將進行相同的改進。一旦開發樹經過了足夠的發展，開發樹就會成為新的穩定樹。開發數就體現在源程序的版本號中；源程序版本號的形式為x.y.z：對于穩定樹來說，y是偶數；對于開發樹來說，y比相應的穩定樹大一（因此，是奇數）。確定是以″ root ″的身份簽入，然后cd 到 /usr/src 。uname -r 這個指令將會顯示版本。內核版本的更新可以訪問<http://www.kernel.org/>。 第三節 編譯原因 Linux作為一個自由軟件，在廣大愛好者的支持下，內核版本不斷更新。新的內核修訂了舊內核的bug，并增加了許多新的特性。如果用戶想要使用這些新特性，或想根據自己的系統度身定制一個更高效，更穩定的內核，就需要重新編譯內核。通常，更新的內核會支持更多的硬件，具備更好的進程管理能力，運行速度更快、更穩 定，并且一般會修復老版本中發現的許多漏洞等，經常性地選擇升級更新的系統內核是Linux使用者的必要操作內容。 為了正確的合理地設置內核編譯配置選項，從而只編譯系統需要的功能的代碼，一般主要有下面四個考慮： ---自己定制編譯的內核運行更快（具有更少的代碼） ---系統將擁有更多的內存（內核部分將不會被交換到虛擬內存中） ---不需要的功能編譯進入內核可能會增加被系統攻擊者利用的漏洞 ---將某種功能編譯為模塊方式會比編譯到內核內的方式速度要慢一些 以上是針對成熟的Linux套件如Redhat Linux而言,我的目的是為建造嵌入式Linux操作系統做準備，也是必由之路。 第四節 準備工作 第一部分 新版本內核的獲取和更新 Linux內核版本發布的官方網站是<http://www.kernel.org/>，國內各大ftp上一般都可以找到某些版本的內核。新版本的內核的發布有兩種形式，一種是完整的內核版本，另外一種是patch文件，即補丁。完整的內核版本比較大，比如linux-2.4.0- test8.tar.bz2就有18M之多。完整內核版本一般是.tar.gz（.tgz）文件或者是.bz2文件，二者分別是使用gzip或者 bzip2進行壓縮的文件，使用時需要解壓縮。patch文件則比較小，一般只有幾十K到幾百K，極少的會超過1M。但是patch文件是針對于特定的版本的，需要找到自己對應的版本才能使用。編譯內核需要root權限。把需要升級的內 拷貝到/usr/src/下（下文中以2.2.16的內核的 linux-2.2.16tar.gz為例），命令為 #cp linux-2.2.16tar.gz /usr/src 先查看當前/usr/src的內容，注意到有一個linux的符號鏈接，它指向一個類似于linux-2.2.14（對應于現在使用的內核版本號）的目錄。首先刪除這個鏈接： #cd /usr/src #rm -f linux 現在解壓下載的源程序文件。如果所下載的是.tar.gz（.tgz）文件，使用命令： #tar -xzvf linux-2.2.16tar.gz 如果下載的是.bz2文件，例如linux-2.2.16tar.bz2，使用命令 #bzip2 -d linux-2.2.16tar.bz2 #tar -xvf linux-2.2.16tar 現在再來看一下/usr/src下的內容，發現現在有了一個名為linux的目錄，里面就是需要升級到的版本的內核的源程序。還記得那個名為linux的鏈接么？之所以使用那個鏈接就是防止在升級內核的時候會不慎把原來版本內核的源程序給覆蓋掉了。現在也需要同樣處理： #mv linux linux-2.2.16 #ln -s linux-2.2.16 linux 如果還下載了patch文件，比如patch-2.2.16，就可以進行patch操作（下面假設patch-2.2.16已經位于/usr/src目錄下了，否則需要先把該文件拷貝到/usr/src下）： #patch -p0 < patch-2.2.16 第二部分 準備主機板和相關硬件的說明手冊 其實也不用太詳細，只要知道您的硬件是屬于哪一類型就行了。例如：有一張SCSI卡，那就要知道這張卡的名字，有一臺cd-rom,就要知道這臺光驅是哪一種牌子的，是否為標準的IDE/ATAPI界面，還是另有專屬接口卡呢？或者，主機版是否有支持Triton芯片（通常586以上的電腦常有），這些信息能幫助我們，使得設定變得清楚且容易。因此，不管您有什么使用手冊，準備好吧。即使現在不用，將來還是會用到的（設X－window system時要顯示卡的手冊）。 第三部分 檢查聲卡的IRQ設定和其種類 如果配有一張聲卡，除了要知道卡的種類外（例如 Sound Blaster）還需要知道這張卡的IRQ地址。一般來說，盧卡的IRQ地址是5或7而IO地址則為220。DMA則l，不過，有時不同的聲卡可能會有不同的設定。因為稍后的選項里，就會要填入這些數字。 第四部分 編譯核心的硬件需求 在編譯核心時，確定您的RAM最好在8MB以上， 否則可能會很慢而且問題會很多，記得查看swap有沒有打開（用free指令）。此外，最好不要超頻，不然很有可能會發生signal 11的錯誤，使得編到一半的核心停了下來，其實編譯核心就好比編譯程序一樣，只是因為構成核心的程序太多了，因此我們能小心盡量小心。 第二章 內核編譯的流程 概述編譯的流程： 編譯開始----- make mrproper;檢查所需的連接 配置核心 編譯核心 編輯/etc/lilo.conf 重新啟動新核心 重新啟動機器 發現并修理故障（仔細看我的文章，應該沒多少問題了） 第一節 編譯開始 通常要運行的第一個命令是： #cd /usr/src/linux #make mrproper 該命令確保源代碼目錄下沒有不正確的目標.o文件以及文件的互相依賴。如使用剛下載的完整的源程序包進行編譯，本步可以省略。而如果多次使用了這些源程序編譯內核，那么最好要先運行一下這個命令。 確保/usr/include/目錄下的asm、linux和scsi等鏈接是指向要升級的內核源代碼的。它們分別鏈向源代碼目錄下的真正的、該計算機體系結構（對于PC機來說，使用的體系結構是i386）所需要的真正的include子目錄。如：asm指向/usr/src/linux/include /asm-i386等。若沒有這些鏈接，就需要手工創建，按照下面的步驟進行： # cd /usr/include # rm -r asm linux scsi # ln -s /usr/src/linux/include/asm-i386 asm # ln -s /usr/src/linux/include/linux linux # ln -s /usr/src/linux/include/scsi scsi 這是配置非常重要的一部分。刪除掉/usr/include下的asm、linux和scsi鏈接后，再創建新的鏈接指向新內核源代碼目錄下的同名的目錄。這些頭文件目錄包含著保證內核在系統上正確編譯所需要的重要的頭文件。也是上面又在/usr/src下"多余"地創建了個名為linux的鏈接的原因之一. 一旦萬事俱備，轉到/usr/src/linux。現在你也許想停下細讀一下文檔文件，實際上如果你有些特別的硬件，或幾種光驅驅動程需要自己動手設置，他們通常這樣做，當引導時這些驅動程序將給出警告，這并不礙事他們照常工作少，閱讀擴展名為.txt .h .c的文件。通常我發現他們具有共性且易于配置。如果你不想冒險，你沒必要做。記住你照樣可以解開tar文件(或再次安裝.rpm文件)恢復前的文件。 第二節 配置內核 核心內容 接下來的內核配置過程比較煩瑣，但是配置的適當與否與日后Linux的運行直接相關，有必要了解一下選項的設置。 配置內核可以根據需要與愛好使用下面命令中的一個： #make config （基于文本的最為傳統的配置界面，不推薦使用） #make menuconfig（基于文本選單的配置界面，字符終端下推薦使用，必須安裝ncurses-dev和tk4-dev庫） #make xconfig （基于圖形窗口模式的配置界面，Xwindow下推薦使用） #make oldconfig （如果只想在原來內核配置的基礎上修改一些小地方，會省去不少麻煩） 如果不能使用Xwindow，那么就使用make menuconfig好了。界面雖然比上面一個差點，總比make config的要好多了。選擇相應的配置時，有三種選擇，它們分別代表的含義如下： Y－-將該功能編譯進內核 N－-不將該功能編譯進內核 M－-將該功能編譯成可以在需要時動態插入到內核中的模塊 在每一個選項前都有個括號, 但有的是中括號有的是尖括號，還有一種圓括號。 用空格鍵選擇時可以發現，中括號里要么是空，要么是"*"，而尖括號里可以是空，"*"和"M"。這表示前者對應的項要么不要，要么編譯到內核里；后者則多一樣選擇，可以編譯成模塊。而圓括號的內容是要在所提供的幾個選項中選擇一項。在編譯內核的過程中，最煩雜的事情就是這步配置工作了，不清楚到底該如何選取這些選項。實際上在配置時，大部分選項可以使用其缺省值，只有小部分需要根據用戶不同的需要選擇。選擇的原則是將與內核其它部分關系較遠且不經常使用的部分功能代碼編譯成為可加載模塊，有利于減小內核的長度，減小內核消耗的內存，簡化該功能相應的環境改變時對內核的影響；不需要的功能就不要選；與內核關心緊密而且經常使用的部分功能代碼直接編譯到內核中。下面對選項分別加以介紹。 1．Code maturity level options代碼成熟等級 此處只有一項：prompt for development and/or incomplete code/drivers，如果要試驗現在仍處于實驗階段的功能，比如khttpd、IPv6等，就必須把該項選擇為Y了；否則可以把它選擇為N。 在Linux的世界里，每天都有許多人為它發展支持的 driver和加強它的核心。但是有些driver還沒進入穩定的階段。但其作者很歡迎其他人去測試這些driver并提出一些bugs。這個問題是說，有一些drive還在做測試中，問您是否要選擇這些drive或支持的程序碼。 如果鍵入Y，往后將會出現一些還在測試中的東西給您做選擇。（像Java的程序碼和PCI bridge），臺則就鍵入N。 2. Processor type and features處理器類型和特色 #Processor family (386, 486/Cx486, 586/K5/5x86/6x86, Pentium/K6/TSC,PPro /6x86MX) [PPro/6x86MX] ------選擇處理器類型，缺省為Ppro/6x86MX。它會對每種CPU做最佳化，讓它跑得快又好。一般來說，沒有選擇正確的CPU并不會有重大的影響（特別是選擇386 ，這樣編譯出來的核心也許會比較小但它的速度可能就會變慢了）。所以，最好要知道您的CPU是哪一種。不過，如果您的gCC編譯器是2.7.0版以前的。那么只能選擇386或是486。 #High Memory Support------內核支持的最大內存數，缺省為1G。可以支持到4G、6.4G，一般可以不選. #Math emulation------這項詢問是否需L1nux核心模擬數學浮點運算器。如果有486Dx、AMD以及Pentium機器的話，這個選項就不必選了，因為它們都有內建的浮點運算器。協處理器是在386時代的寵兒，現在早已不用了。不過，對于有內建浮點運算器的人來說，選了這個選項并不會因此讓內建的浮點運算器失效。但它會增大核心約45KB。 #MTTR （memory type range register）support------選擇該選項，系統將生成/proc/mtrr文件對 MTRR進行管理，供X server使用。同時用來啟動pentinum pro和pentinum II 的特殊功能，如果你用的不是這類CPU就選 N，否則也僅僅是使內核變大而已。 #Symmetric multi-processing support------對稱多處理支持。除非有多個CPU，否則就不用選了。 3. Loadable module support對模塊的支持. 首先，了解一點關于模塊的知識。模塊就像你特意插入核心中的某些東西，如果辦公室有一個小網絡并且有時想用一下(但并不經常)，也許你想把網卡編譯成一個模塊。使用這個模塊，機器必運行和存取/libs下的模塊，意思是驅動程序(IDE,SCSI等但必須是NFS支持的網卡)，文件系統(通常是ext2但也可以是nfs)和核心類型(最好是elf)必須編譯在內核并且不能是模塊，模塊只有核心引導時才起作用，驅動程序(來網絡)的存取，和文件系統安裝。這些文件必須編譯在核心內否則將能安裝啟動分區。如果安裝啟動分區和網絡，你需要網絡系統文件，和己經編譯的網卡。為什么要使用模塊? 模塊化使核心變的更簡捷，它減少核心釋放大量的受保護的空間。模塊的安裝和卸載使用的空間是可重復分配利用的。如果你打開機器有90%以上的時間用到一個模塊，編譯它。運用這類模塊是浪費內存的，原因是一旦你編譯了模塊它們同樣將占用大量的內存，核心需要一些代碼來掛上模塊。記住，核心在保護空間運行，但模塊并不是。這么說，并不經常使用我的設備，把它編譯成只支持ext2,ide和elf。而一直使用的網卡，把其它的編譯成模塊：如 a.out, java, floppy, iso9960, msdos, minix, vfat,smb,nfs,smcultra(ethernetcard),serial,printer,sound,ppp, 等等。它們許多只是在這或那用上那么幾分鐘。嚴格的說,這樣做會使核心增大許多而降低它的執行速度。這時我們就可以把這些可能會用的驅動程序編譯成一個— 個的模塊，在需要用的時候才用insmod這個指令加入核心，不用的時候也能rmmod把它從核心移除，或是用lsmod察看目前所載入的模塊。這里面有三項： #Enable loadable module support------除非準備把所有需要的內容都編譯到內核里面，否則該項應該是必選的。 #Set version information on all module symbols------通常，我們更新核心版本之后，模塊耍重新的編譯。這個選項使您不必更新編譯模塊而能使用以前的模塊。可以不選它。但如果您選y，則按照它的說明，您必須有genksyms這個程序（可用 whereis指令查看有無此程序）。 #Kernel module loader------讓內核在啟動時有自己裝入必需模塊的能力，建議選上。 注意：在開機就會 mount 上來的 partition 的 FS 、device driver 記得要 compiler 進 kernel，不能把它弄成 modules。請不要夸張到為了完全模組化而忘了把ext2fs和IDE dirver compiler 進 kernel 里。 #Support for hot-pluggabel devices ------熱插拔設備支持。支持的不是太好，可不選。 #PCMCIA/CardBus support------PCMCIA/CardBus支持。有PCMCIA就必選了。 #PCI bridge optimization (experimental) ------在某些支持BIOS上，它能讓存取速度加快，建議是選Y。 #Backward-compatible /proc/pci------設備兼容，自己看help。 #System V IPC 如果將來想編譯dosemu（DOS模擬器），則這個選項一定要選，它是一個讓各個程序（process）同步且能彼此交換數據的函數庫和一些系統的調用，沒它，很多的程序將會無法執行。 #BSD Process Accounting------ #Sysctl support------除非你的內存少的可憐，否則你應該啟動這個功能，啟用該選項后內核會大8K，但能讓你直接改變內核的參數而不必重新開機。 #Kernel support for A.OUT binaries ------a．out的執行文件是比較古老的可執行碼，用在比較早期的 UNIX系統上。Linux最初也是使用這種碼來執行程序，一直到ELF格式的可執行碼出來后，有愈來俞多的程序碼隨著ELF格式的優點而變成了ELF的可執碼。將來勢必完全取代a．out格式的可執行碼。但目前由于沿有許多的程序還沒有取代過來，所以只好選擇Y，等將來有一天，全部的程序都變成了ELF 的天下時，那時再disable掉。 |