在MIPS開(kāi)發(fā)板上建立Linux系統及開(kāi)發(fā)環(huán)境

介紹了利用已有的MIPS版Linux源文件包，編譯可運行的Linux內核的方式；討論了在主機上建立相關(guān)服務(wù)器，通過(guò)NFS服務(wù)從主機上下載內核，在無(wú)盤(pán)開(kāi)發(fā)板上啟動(dòng)Linux的方法。

關(guān)鍵詞：MIPS NFS 啟動(dòng)Linux

一、引言

大多數基于MIPS處理器的平臺上都沒(méi)有提供軟、硬盤(pán)接口，一般情況下，也沒(méi)有在板載Flash里燒入可使用的操作系統。沒(méi)有操作系統，用戶(hù)的使用就會(huì )受到很多限制，應用程序的開(kāi)發(fā)、調試過(guò)程就會(huì )變得相當復雜。因此，建立合適的操作系統及開(kāi)發(fā)環(huán)境，可以方便用戶(hù)，簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)調試過(guò)程。本文以RedHat Linux 為例，說(shuō)明在RM7000A處理器無(wú)盤(pán)開(kāi)發(fā)板上建立Linux系統的方法。所用硬件設備：帶有10/100Mb以太網(wǎng)接口和用于顯示的串口的開(kāi)發(fā)板、裝有Redhat Linux 9.0的主機（Host PC）。如圖1：

二、編譯內核

l 準備工作

編譯前，需要有MIPS處理器版的Linux源文件包，簡(jiǎn)單的方法是從MIPS公司或者SGI公司等的FTP服務(wù)器上下載（ftp://ftp.mips.com/pub/linux 或ftp://oss.sgi.com 或ftp://ftp.linux-mips.org/linux/mips ）。另外，由于所用主機是x86體系，要編譯在MIPS處理器上運行的內核，需要有能在x86處理器上工作的交叉編譯工具；為了使Linux啟動(dòng)后，可以在開(kāi)發(fā)板上直接開(kāi)發(fā)應用程序，還需要MIPS版的NFS根目錄結構包，它包括了Linux運行需要的目錄結構、配置文件、工具等等。同樣，根目錄結構包和工具包也可在上述網(wǎng)站的服務(wù)器上下載。下載根目錄結構包和交叉編譯工具時(shí)，要注意選擇與開(kāi)發(fā)板設置的數據格式（高序Big Endian或低序Little Endian）一致的版本。

獲得源文件包、根目錄結構包文件后，將其解壓至指定目錄，如分別指定為：/tftpboot和/tftpboot/mips，包內文件和子目錄就全部展開(kāi)在相應目錄中；

對于rpm格式的工具包文件，可在終端窗口用命令行方式展開(kāi)：

rpm Cihv toolchain-mips-*.rpm

交叉編譯工具自動(dòng)安裝到/usr/tools的目錄下。進(jìn)入/tftpboot/linux目錄，打開(kāi)Makefile文件，更改以下語(yǔ)句為：

ARCH=mips

CROSS_COMPILE=/usr/tools/bin/mips-linux-

l 配置工作

接下來(lái)，是對編譯能否順利通過(guò)至關(guān)重要的配置過(guò)程。所謂配置，就是根據開(kāi)發(fā)板具體情況，只選擇必需選項，使重編譯的內核既提供所需要的功能，又占據最小存儲空間。由于Linux系統各功能模塊之間存在不同程度的依賴(lài)關(guān)系，配置過(guò)程中有可能會(huì )破壞這些關(guān)聯(lián)；因此配置完成后不一定能通過(guò)關(guān)聯(lián)檢測，可能需要反復地進(jìn)行配置取舍。

配置過(guò)程需要注意：

1． 數據格式與開(kāi)發(fā)板的設置和交叉編譯工具一致，才能生成正確的內核；

2． 設置正確的處理器，以及相近的開(kāi)發(fā)板類(lèi)型；

3． 需提供對標準串口的支持和通過(guò)串口顯示的功能；

4． 由于編譯內核的主機不是MIPS處理器，所以一定要設置CROSSCOMPILE項；

5． 因為要通過(guò)網(wǎng)絡(luò )下載內核來(lái)啟動(dòng)，對PCI設備、網(wǎng)絡(luò )協(xié)議、網(wǎng)絡(luò )設備的支持必不可少，此外，在網(wǎng)絡(luò )文件系統中還要選擇NFS_FS和ROOT_NFS選項；

以上為配置基本選項，其余功能可根據開(kāi)發(fā)板具體情況取舍。配置步驟如下：

cd /tftpboot/linux -- 進(jìn)入目錄/tftpboot/linux

make config -- 進(jìn)行行命令配置

make dep -- 關(guān)聯(lián)檢測

l 編譯內核

如果無(wú)出錯提示，表明配置正確，可以編譯內核：

make boot

編譯完成后在/tftpboot/linux和/tftpboot/linux/arch/mips/boot中都會(huì )出現不同格式的內核映像文件vmlinux、及System.map文件。

三、設置主機服務(wù)

1． 設置TFTP服務(wù)器

在RedHat Linux安裝CD3中找到tftp文件包：tftp-0.32-4.i386.rpm，在終端輸入： rpm Cihv tftp-0.32-4.i386.rpm，系統自動(dòng)安裝好tftp服務(wù)器；

cd /etc/xinetd.d -- 進(jìn)入目錄/etc/xinetd.d

vi tftp --只有在安裝了tftp服務(wù)后，才會(huì )出現tftp文件

修改其中disable和server_args項，其余可保持不變。以下為一個(gè)完整的tftp文件：

Service tftp

{

socket_type = dgram

protocol = udp

wait = yes

user = root

server =/usr/sbin/in.tftpd

server_args = -s /tftpboot/linux -- 根據需要設置tftp服務(wù)默認目錄

disable = no -- 默認為yes，應修改成no

per_source = 11

cps = 100 2

flags = IPv4

}

2． 設置DHCP服務(wù)器

在RedHat Linux安裝CD2中找到dhcp文件包：dhcp-3.0pl1-23.i386.rpm，在終端輸入： rpm Cihv dhcp-3.0pl1-23.i386.rpm，系統自動(dòng)安裝好dhcp服務(wù)器；

cd /etc -- 進(jìn)入目錄/etc

vi dhcpd.conf -- 建立文件dhcpd.conf

在dhcpd.conf文件中寫(xiě)入內容如下：

ddns-update-style interim;

ignore client-updates;

subnet 192.168.0.0 netmask 255.255.255.0 {

option routers 192.168.0.10;

option subnet-mask 255.255.255.0;

option domain-name “LocalHost”;

option domain-name-server 192.168.0.10;

option time-offset 18000;

range dynamic-bootp 192.168.0.1 192.168.0.15;

default-lease-time 21600;

max-lease-time 43200;

}

其中，192.168.0.10為主機ip地址；192.168.0.1～192.168.0.15為dhcp服務(wù)可動(dòng)態(tài)分配的ip有效地址范圍；

3． 設置NFS服務(wù)器

cd /etc -- 進(jìn)入目錄/etc

vi exports -- 打開(kāi)exports文件

添加語(yǔ)句：/tftpboot/mips *(rw,sync,no_root_squash)，

此語(yǔ)句設置主機上的目錄/tftpboot/mips為客戶(hù)機通過(guò)NFS服務(wù)可訪(fǎng)問(wèn)的根目錄，并且任何客戶(hù)機的訪(fǎng)問(wèn)都被視為是主機root身份，對/tftpboot/mips目錄具有讀寫(xiě)功能。這樣設置是為了方便以后在開(kāi)發(fā)板上的開(kāi)發(fā)與調試工作。

4． 啟動(dòng)服務(wù)

在RedHat Linux9.0程序啟動(dòng)欄里，系統設置―〉服務(wù)器設置―〉服務(wù)，選上dhcpd、tftp、xinetd、nfs、portmap服務(wù)選項，點(diǎn)擊開(kāi)始或者重新開(kāi)始來(lái)啟動(dòng)dhcp、tftp、nfs服務(wù)。其中tftp服務(wù)要通過(guò)啟動(dòng)xinetd才能工作。

四、通過(guò)NFS服務(wù)在開(kāi)發(fā)板上啟動(dòng)Linux系統

1．設置minicom

minicom是一個(gè)RedHat Linux9.0自帶的通信終端程序，通過(guò)minicom可以設置、監視串口工作狀態(tài)，接收、顯示串口收到的信息，并且在主機和開(kāi)發(fā)板之間傳遞數據和控制指令，從而實(shí)現通過(guò)主機上調試開(kāi)發(fā)板的目的。以下的操作都是通過(guò)主機鍵盤(pán)在minicom窗口里進(jìn)行的。

在主機上打開(kāi)一個(gè)終端窗口，啟動(dòng)minicom，設置主機串口：波特率9600、數據位8位、停止位1位、奇偶校驗位無(wú)、數據流控制無(wú)；保存設置后，重新啟動(dòng)minicom。這時(shí)minicom處于工作狀態(tài)；

2． 開(kāi)發(fā)板加電

開(kāi)發(fā)板上有一個(gè)512KB ROM，燒有bootloarder C pmon2000，加電后自動(dòng)完成處理器、緩存、內存控制器、網(wǎng)絡(luò )控制器等初始化工作；同時(shí)pmon2000擁有少量行命令集，用于啟動(dòng)后對內存的讀寫(xiě)校驗、板載Flash的擦寫(xiě)、ip設置、串口設置以及跟主機之間進(jìn)行數據通信，包括上傳、下傳文件，接收主機下達指令等等。

開(kāi)發(fā)板加電后，minicom窗口顯示初始化信息；啟動(dòng)完成，顯示pmon>；

3．啟動(dòng)Linux

加載內核：pmon>boot 192.168.0.10:vmlinux

pmon2000內部命令boot通過(guò)網(wǎng)絡(luò )，將主機上位于NFS根目錄/tftpboot/mips下可執行的vmlinux映像文件，加載到內存，顯示入口地址（Entry point）；

啟動(dòng)Linux：pmon>g ./root=/dev/nfs nfsroot=/tftpboot/mips ip=dhcp

g為執行載入文件的命令；其后的參數，是傳遞給內核的有關(guān)根目錄的信息，通過(guò)NFS訪(fǎng)問(wèn)主機的客戶(hù)機（開(kāi)發(fā)板），其ip由主機dhcp服務(wù)動(dòng)態(tài)分配。pmon2000將內核拷貝到內存空間，隨后將控制權交給內核，由其完成系統的啟動(dòng)。在啟動(dòng)完成登錄行出現時(shí)，輸入：root，即可進(jìn)入運行于開(kāi)發(fā)板上的Linux系統。由于操作系統是在內存里運行的，斷電后，要重復步驟2、3，重新載入內核后才能再次啟動(dòng)Linux。

4．應用舉例

前面設置了客戶(hù)機具有對根目錄/tftpboot/mips的完全控制功能，因此可以在客戶(hù)機上（minicom窗口中）直接編寫(xiě)、編譯、調試程序。這時(shí)所使用的編譯調試工具是安裝在主機/tftpboot/mips/usr/bin目錄里，根目錄結構包自帶的MIPS版GNU gcc、g++、gdb、ld等等；程序編譯完成可直接運行，不需要在主機用交叉編譯工具編譯后，再切換到客戶(hù)機下載運行，這樣提高了開(kāi)發(fā)效率。

在開(kāi)發(fā)板上（minicom窗口），

cd /home

mkdir test -- 在/home目錄里建立一個(gè)test子目錄，實(shí)際上是建在主機的/tftpboot/mips/home下

cd test

vi hello.c -- 用vi編寫(xiě)一個(gè)名為hello的c語(yǔ)言程序

gcc Co hello hello.c -- 編譯產(chǎn)生可執行文件hello.o

./hello -- 執行該文件

至此，可以看見(jiàn)程序運行結果。

五、結束語(yǔ)

文中所編譯出來(lái)的內核文件vmlinux占空間?。?.9MB），功能有限，需要與主機配合才能發(fā)揮作用。在實(shí)際的應用中，有可能要加入更多的功能、服務(wù)，比如：http服務(wù)、ftp服務(wù)、mail服務(wù)、對GUI的支持等等，內核的占據空間必然增大，因此,設計時(shí)在功能和資源之間就要有所取舍。另外，系統實(shí)際應用中不一定帶有網(wǎng)絡(luò )，可能是一個(gè)獨立的系統，此時(shí)內核必須放在系統自身的存儲單元里（DOC、IDE硬盤(pán)、CF卡等）。因此，有必要進(jìn)一步研究能夠直接從存儲單元啟動(dòng)操作系統的技術(shù)。