cramfs文件系統(tǒng)移植課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　課 程 名 稱: 嵌入式系統(tǒng)原理-課程設(shè)計(jì) </p><p>　　課 程 代 碼: </p><p>　　題 目

2、: cramfs文件系統(tǒng)移植 </p><p>　　年級(jí)/專業(yè)/班: 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)09-3 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名: </p><p>　　學(xué)　　 號(hào): </p><p>　　開 始 時(shí) 間: 2012

3、 年 5月 20 日</p><p>　　完 成 時(shí) 間: 2012 年 6 月 3 日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)成績：</b></p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日</p><p>　　《嵌入式系統(tǒng)原理》課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p

4、><p><b>　　一、設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　Cramfs文件系統(tǒng)移植</p><p><b>　　二、主要內(nèi)容</b></p><p>　　在ARM9芯片開發(fā)板上完成文件系統(tǒng)的移植。</p><p>　　加深對(duì)嵌入式linux的認(rèn)識(shí)和理解。</p>

5、<p>　　學(xué)習(xí)利用busybox制作文件系統(tǒng)，內(nèi)核編譯以及裁剪。增加cramfs文件系統(tǒng)支持選項(xiàng)，刪除不必要的選項(xiàng)。</p><p>　　提升動(dòng)手能力，以及實(shí)際解決問題，在題目過程中會(huì)遇到很多意想不到的錯(cuò)誤，一一去解決這些問題。</p><p>　　三、具體要求及應(yīng)提交的材料</p><p>　　1、完成系統(tǒng)的需求分析：包含功能需求、數(shù)據(jù)需求、性能需

6、求等。</p><p>　　2、完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)：包含系統(tǒng)概要設(shè)計(jì)（軟件結(jié)構(gòu)圖）及詳細(xì)設(shè)計(jì)（畫出流程圖）。</p><p>　　3、測試：編寫合適的測試用例完成系統(tǒng)的測試工作并分析結(jié)果。</p><p>　　4、完成后應(yīng)上交的材料：</p><p>　　課程設(shè)計(jì)說明書：包含封面、任務(wù)書、說明書（說明書見后面模板）。</p>&l

7、t;p><b>　　軟件源程序光盤。</b></p><p>　　四、主要技術(shù)路線提示</p><p>　　1、認(rèn)真閱讀相關(guān)知識(shí)，完成系統(tǒng)的功能分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。</p><p>　　2、熟悉嵌入式Linux開發(fā)板及開發(fā)環(huán)境。</p><p>　　3、首先理解提供的相應(yīng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。</p><

8、p>　　4、先在Linux下完成應(yīng)用程序的編譯與調(diào)試,最后下載到開發(fā)板上進(jìn)行驗(yàn)證。</p><p><b>　　五、進(jìn)度安排</b></p><p>　　1、第一周 完成系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)，并進(jìn)行程序開發(fā)。</p><p>　　2、第二周 完成程序開發(fā)，進(jìn)行測試并分析結(jié)果，最后撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。</p><p><

9、;b>　　六、推薦參考資料</b></p><p>　　[1] 潘巨龍.ARM9嵌入式Linux系統(tǒng)構(gòu)建與應(yīng)用[M].北京航空航天大學(xué)出版社.2006</p><p>　　[2] 馬忠梅.ARM＆Linux嵌入式系統(tǒng)教程[M].北京航空航天大學(xué)出版社.2004</p><p>　　[3] 革新科技. 嵌入式教學(xué)實(shí)驗(yàn)教程[M].北京：革新科技<

10、/p><p>　　指導(dǎo)教師 簽名日期 年 月 日</p><p>　　系 主 任 審核日期 年 月 日</p><p><b>　　目 錄 </b></p><p>　　1 引言…………………………………………………………………………1</p>

11、;<p>　　1.1 問題的提出……………………………………………………………1</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀………………………………………………………1</p><p>　　1.3 任務(wù)與分析……………………………………………………………1</p><p>　　2 需求分析……………………………………………………………………1</

12、p><p>　　2.1 Cramfs文件系統(tǒng)移植總體設(shè)計(jì)………………………………………1</p><p>　　3 概要設(shè)計(jì)……………………………………………………………………2</p><p>　　4 詳細(xì)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………2</p><p>　　5 使用說明…………………………………………………………………

13、…8</p><p>　　6 總結(jié)…………………………………………………………………………8</p><p>　　附錄1各包下載地址…………………………………………………………11</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………12</p><p><b>　　1 引 言 </b>&

14、lt;/p><p>　　1.1 問題的提出 </p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)的普及，物聯(lián)網(wǎng)的觀念越來越深入人心，嵌入式的發(fā)展由此而走向鵬飛的趨勢。嵌入式系統(tǒng)具有著高效率、低功耗、低成本、高性能、體積小等優(yōu)點(diǎn)逐漸被人們所認(rèn)可。而嵌入式的開發(fā)也是千變?nèi)f化。</p><p>　　隨著技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于flash的擴(kuò)展已經(jīng)不再是主流，此時(shí)嵌入式工程師們更傾向于精簡系統(tǒng)，此時(shí)Cra

15、mfs文件系統(tǒng)在嵌入式平臺(tái)上的應(yīng)用受到追捧。本報(bào)告就cramfs文件系統(tǒng)在嵌入式上的移植做一個(gè)詳細(xì)的報(bào)告。以及故障的排除。</p><p>　　1.2國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 </p><p>　　對(duì)于嵌入式的發(fā)展國外較國內(nèi)超前很多，我國的嵌入式發(fā)展才剛剛起步，在初級(jí)階段，最重要的是要打牢基礎(chǔ)，扎扎實(shí)實(shí)的學(xué)號(hào)基本知識(shí)，基本功練好，才能走得更長遠(yuǎn)。</p><p><b

16、>　　1.3任務(wù)與分析 </b></p><p>　　本課題主要目的是體驗(yàn)嵌入式的移植功能，移植性能以及過程。其次對(duì)嵌入式的開發(fā)有一定的了解，體會(huì)其中的過程，并從中學(xué)到知識(shí)。</p><p>　　Cramfs的移植過程中，涉及內(nèi)核的編譯與裁剪，嵌入式開發(fā)平臺(tái)的搭建，以及文件系統(tǒng)制作等過程。這都是學(xué)習(xí)嵌入式linux的基本功。需要牢牢掌握，并從中體會(huì)嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)越性以及可

17、移植性。</p><p><b>　　2 需求分析 </b></p><p>　　在嵌入式的環(huán)境之下，要求盡量節(jié)省系統(tǒng)硬件資源，特別是內(nèi)存RAM和外存Flash資源都需要節(jié)約使用。如果使用基于RAM的文件系統(tǒng)，比如ramdisk，則在系統(tǒng)運(yùn)行加載文件系統(tǒng)時(shí)需要把存儲(chǔ)在Flash上的文件系統(tǒng)影像文件解壓到內(nèi)存RAM中，構(gòu)建其ramdisk環(huán)境，這樣才能可以正常運(yùn)行系

18、統(tǒng)程序與應(yīng)用程序。這樣一來，系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)就會(huì)占很大的空間，包括存放系統(tǒng)影像文件的Flash空間和存放解壓后文件系統(tǒng)代碼的RAM空間。這不符合節(jié)省系統(tǒng)硬件資源的要求。因此，使用基于ROM的文件系統(tǒng)是解決這個(gè)問題的一種方式，比如jffs2，Cramfs都是不錯(cuò)的選擇。</p><p>　　2.1 Cramfs文件系統(tǒng)移植總體設(shè)計(jì)</p><p>　　bootloader 此處我們選用u-boo

19、t引導(dǎo)內(nèi)核</p><p>　　內(nèi)核版本 Linux 2.6.30.4</p><p>　　制作文件系統(tǒng)工具 Busybox_1.16.0</p><p>　　Cramfs-1.1</p><p>　　開發(fā)板 TQ-2440 (天嵌，arm 9 芯片)</p><p>　　采用交叉編譯的方式，在PC機(jī)Linux中編譯

20、和裁剪內(nèi)核制作內(nèi)核鏡像文件，制作文件系統(tǒng)利用命令形成文件系統(tǒng)鏡像，再在windows下進(jìn)行燒寫。</p><p><b>　　3.概要設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)概要：</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)的總體思路是在TQ2440中用光盤文件中所提供的內(nèi)核源碼2.6.30.4編譯裁剪使其支持cramfs文

21、件系統(tǒng)，修改其對(duì)應(yīng)的選項(xiàng)。編譯生成內(nèi)核文件，zImage.bin文件。至此內(nèi)核編譯完成。在虛擬機(jī)中安裝，編譯并配置Busybox軟件，來制作Cramfs文件系統(tǒng)。生成_install目錄后，將目錄下的三個(gè)文件夾拷貝到要制作的文件系統(tǒng)目錄下，接著安裝mkcramfs工具，生成cramfs.bin文件，然后燒寫至開發(fā)板nand flash 中運(yùn)行，查看結(jié)果。</p><p>　　圖3.1 總體步驟概要設(shè)計(jì)</p

22、><p><b>　　4.詳細(xì)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)詳細(xì)步驟：</b></p><p>　　bootloader 此處我們選用u-boot引導(dǎo)內(nèi)核</p><p>　　內(nèi)核版本 Linux 2.6.30.4 (相關(guān)文件下載請(qǐng)見附錄1)</p><p>

23、　　制作文件系統(tǒng)工具包 Busybox_1.16.0.tar.bz</p><p>　　Cramfs-1.1</p><p>　　開發(fā)板 TQ-2440 (天嵌，arm 9 芯片，RS232雙母口串口線，USB下載線，電源線)</p><p>　　裝有Red Hat 9.0 虛擬機(jī)電腦一臺(tái)</p><p>　　(1)準(zhǔn)備Linux 2.6

24、.30.4內(nèi)核源碼，打開電腦中的虛擬機(jī)(筆者用vmware)。</p><p>　　(2)安裝光盤自帶交叉編譯工具，并修改環(huán)境變量，具體步驟此處不做詳細(xì)說明。</p><p>　　(3)將Linux_2.6.30.4.tar.bz解壓至/opt/EmbedSky/目錄下，進(jìn)行內(nèi)核的編譯以及裁剪。</p><p><b>　　具體操作指令：</b>

25、;</p><p>　　#tar jxvf Linux_2.6.30.4 –C / 注意此處的空格</p><p>　　#cd /opt/EmbedSky/linux_2.6.30.4/</p><p>　　#make menuconfig //內(nèi)核的編譯內(nèi)容，此處注意如下列出的幾個(gè)選項(xiàng)</p><p>　　Loadable modul

26、e support </p><p>　　[*] Enable loadable module support</p><p>　　[*] Automatic kernel moudule loading</p><p>　　System Type [*] s3c2410 DMA support</p><p>　　Boot options

27、 Default kernel command string:</p><p>　　Noinitrd root=/dev/mtdblock/3 init=/linuxrc console=ttySAC</p><p>　　#說明：mtdblock/3代表我的第四個(gè)root分區(qū)，它是我的rootfs</p><p>　　# console=ttySAC0,115200

28、 使kernel啟動(dòng)期間的信息全部輸出到串口0上</p><p>　　# 2.6內(nèi)核對(duì)于串口的命名改為ttySAC0.</p><p>　　Floating poing emulation</p><p>　　Memory Technology Devices (MTD)</p><p>　　[*]MTD portioning support

29、</p><p>　　[*]Command line partition table parsing</p><p>　　其它的選項(xiàng)可以根據(jù)需要而選擇。</p><p>　　保存退出，產(chǎn)生 .config 文件。</p><p><b>　　(4)編譯內(nèi)核</b></p><p><b>

30、;　　#make</b></p><p>　　#make zImage</p><p>　　此時(shí)目錄下會(huì)產(chǎn)生一個(gè)zImage.bin 的二進(jìn)制文件，至此內(nèi)核的編譯已經(jīng)完成。如果在編譯過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤請(qǐng)見附錄2解決，若未列出其錯(cuò)誤請(qǐng)自行檢查步驟，再編譯。</p><p>　　(5)接下來我們將進(jìn)入文件系統(tǒng)的制作，將Busybox_1.1.6.tar.bz解壓

31、至Linux的/opt/</p><p>　　(6)目錄下，解壓后會(huì)生成該文件目錄，進(jìn)入該目錄。進(jìn)行相關(guān)的編譯和安裝具體命令如下：</p><p>　　#cd /home/ //此處已經(jīng)默認(rèn)將busybox拷入linux</p><p>　　#tar jxvf Busybox_1.1.6.tar.bz –C /</p><p>　　#cd

32、/opt/EmbedSky/Busybox_1.1.6</p><p>　　進(jìn)入源碼后，修改Makefile文件，把164修改為：</p><p>　　CROSS_COMPILE = arm-linux-</p><p><b>　　189行改為</b></p><p>　　ARCH = arm</p>&

33、lt;p><b>　　保存退出。</b></p><p>　　#make menuconfig //此為配置菜單選項(xiàng)</p><p><b>　　進(jìn)入配置單</b></p><p>　　圖4.1 進(jìn)入busybox 配置單</p><p>　　圖 4.2 編譯配置選項(xiàng)</p>

34、<p>　　圖4.3 編譯配置選項(xiàng)二</p><p>　　此處只列出必要選項(xiàng)，其余選項(xiàng)可以自行添加。</p><p>　　然后編譯busybox</p><p><b>　　#make</b></p><p>　　#make install</p><p>　　編譯完成后會(huì)生成一個(gè)_in

35、stall的目錄，將目錄拷貝到自己在/opt/目錄下建立的cramfs_2.6.30.4目錄下</p><p>　　#cd _install</p><p>　　#cp –f * /opt/cramfs_2.6.30.4</p><p>　　(7)接下來我們可以構(gòu)建自己的文件結(jié)構(gòu)步驟如下</p><p>　　進(jìn)入我們的文件系統(tǒng)目錄/opt/c

36、ramfs_2.6.30.4</p><p>　　a.創(chuàng)建目錄/bin、/dev、/etc、/lib、/sbin、/usr是不可缺少的其它目錄可以根據(jù)自己需要選擇。</p><p>　　#cd /opt/cramfs_2.6.30.4</p><p>　　#mkdir bin dev etc lib sbin usr –f </p><p>

37、　　(8)編寫必要的文件，準(zhǔn)備啟動(dòng)所需的文件：</p><p>　　linuxrc、rcS、inittab、fstab四個(gè)文件；</p><p>　　linuxrc文件：</p><p>　?。?lt;/p><p><b>　　#!/bin/sh&

38、lt;/b></p><p>　　echo "mount /etc as ramfs"</p><p>　　/bin/mount -f -t cramfs -o remount,ro /dev/bon/2 /</p><p>　　/bin/mount -t ramfs ramfs /var</p><p>　　/bi

39、n/mkdir -p /var/tmp</p><p>　　/bin/mkdir -p /var/run</p><p>　　/bin/mkdir -p /var/log</p><p>　　/bin/mkdir -p /var/lock</p><p>　　/bin/mkdir -p /var/empty</p><p&

40、gt;　　#/bin/mount -t usbdevfs none /proc/bus/usb</p><p>　　exec /sbin/init</p><p><b>　　rcS文件：</b></p><p>　　----------------------------------------------------------------

41、------------</p><p><b>　　-------</b></p><p><b>　　#!/bin/sh</b></p><p>　　/bin/mount –a</p><p>　　(2)這兩個(gè)文件生成后，應(yīng)該使其具有執(zhí)行的權(quán)限，可使用chmod 775 linuxrc rcS來

42、修改，linuxrc應(yīng)該放在rootfs根目錄，rcS應(yīng)該放在rootfs/etc/init.d/目錄。inittab文件：</p><p>　　# This is run first except when booting</p><p>　　::sysinit:/etc/init.d/rcS</p><p>　　# Start an "askfirs

43、t" shell on the console</p><p>　　#::askfirst:-/bin/bash</p><p>　　::askfirst:-/bin/sh</p><p>　　# Stuff to do when restarting the init process</p><p>　　::restart:/sb

44、in/init</p><p>　　# Stuff to do before rebooting</p><p>　　::ctrlaltdel:/sbin/reboot</p><p>　　::shutdown:/bin/umount -a –r</p><p><b>　　fstab文件：</b></p>

45、<p>　?。?lt;/p><p>　　none        /proc        proc    defaults    0 0</p&g

46、t;<p>　　none        /dev/pts    devpts    mode=0622    0 0</p><p>　　tmpfs        /dev/shm    tmpfs&#

47、160;   defaults    0 0</p><p>　　這兩個(gè)文件應(yīng)該放在rootfs/etc/目錄，應(yīng)該注意其權(quán)限問題。(3)如果使用linux 2.6.xx內(nèi)核，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)console、null。轉(zhuǎn)到rootfs/dev/目錄來創(chuàng)建：sudo mknod console c 5 1</p><p>　　sudo mknod null

48、c 1 3</p><p>　　否則就會(huì)提示“Warning: unable to open an initial console.</p><p>　　Kernel panic - not syncing: Attempted to kill init!”的類似錯(cuò)誤。</p><p>　　(4)將剛才在busybox的_install下的三個(gè)文件夾的打包文件復(fù)制到

49、rootfs目錄，解壓后刪除打包文件。</p><p>　　(5)也可以將一些常用的lib文件復(fù)制到rootfs/lib/目錄下，比如：ld-2.5.so      libc-2.5.so      libcrypt.so.1  libgcc_s.so.1  libm.so.6 ld-linux

50、.so.3  libcrypt-2.5.so  libc.so.6      libm-2.5.so等文件或符號(hào)連接，</p><p>　　在復(fù)制時(shí)應(yīng)該注意采用圖形化的界面復(fù)制活打包后解包方式復(fù)制。</p><p>　　轉(zhuǎn)到cramfs_2.6.30.4的上一級(jí)目錄，使用mkcramfs制作文件系統(tǒng)：</

51、p><p>　　#mkcramfs cramfs_2.6.30.4 cramfs_2.6.30.4.bin</p><p>　　(9)然后將剛才生成的在zImage.bin，cramfs_2.6.30.4。bin拷貝到windows下，利用串口燒寫進(jìn)開發(fā)板。</p><p><b>　　最后截圖</b></p><p>　　

52、圖4.4 Cramfs文件系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果</p><p><b>　　5.使用說明</b></p><p>　　(1)在上交的報(bào)告中，含編譯好的文件系統(tǒng)鏡像cramfs_2.6.30.4.bin和內(nèi)核鏡像zImage.bin文件，開發(fā)板從Nor flash 啟動(dòng)，分別選擇3,5依次燒寫內(nèi)核，文件系統(tǒng)。</p><p>　　(2)將撥碼開關(guān)撥至N

53、and flash啟動(dòng)，復(fù)位，超級(jí)終端將會(huì)顯示啟動(dòng)信息。</p><p><b>　　6.總結(jié)</b></p><p>　　由于開始并未做過類似的操作，走了很多的彎路！在實(shí)驗(yàn)過程中也體會(huì)到嵌入式的難度，</p><p>　　在以后的學(xué)習(xí)中也有了一個(gè)大致的方向，為以后的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)?，F(xiàn)將試驗(yàn)過程中遇到的問題列出，僅供參考。</p>

54、<p>　　常見編譯故障排除，以及錯(cuò)誤信息處理：</p><p>　　編譯找不到<linux/version.h>的解決方法:</p><p>　　進(jìn)入arc_linux 源代碼目錄 make include/linux/version.h然后將version.h拷貝到busybox/include/linux</p><p>　　(2)啟動(dòng)b

55、usybox過程中出現(xiàn)類似/bin/sh can access tty, job control turn off的錯(cuò)誤</p><p>　　為了簡單的測試busybox,我的linuxrc為如下代碼</p><p><b>　　#!/bin/sh</b></p><p><b>　　/bin/sh</b></p&g

56、t;<p>　　啟動(dòng)busybox后出現(xiàn)如上警告（busybox還是可以進(jìn)的），使用inittab可以去掉該警告</p><p>　　#ln -s /sbin/init linuxrc</p><p>　　在etc下建立inittab,在inittab里面添加:</p><p>　　tty1:respawn:/bin/sh</p><

57、;p>　　(3)啟動(dòng)busybox顯示完cant't open init console之后死機(jī)</p><p>　　原因有多方面的，一個(gè)原因可能是我們的文件系統(tǒng)的dev目錄下沒有console這個(gè)設(shè)備文件。</p><p>　　(4)arm-linux-gcc 2.95.3編譯busybox的問題</p><p>　　(5)用2.95.3交叉編譯器編

58、譯busybox,出現(xiàn)了一大堆錯(cuò)誤。無論是高版本的還是低版本的bb。錯(cuò)誤來源大體上有兩個(gè)：</p><p>　　route命令，如果在配置busybox時(shí)選了route命令，會(huì)出現(xiàn)很多錯(cuò)誤，估計(jì)是2.95.3工具鏈的問題，去掉后正常通過編譯，可是不能用route命令了...</p><p>　　libbb/loop.c文件中的#include ，busybox好象提示linux/versi

59、on.h有問題。在1.0.1的busybox中</p><p>　　#include linux/version.h></p><p>　　#if LINUX_VERSION_CODE >= KERNEL_VERSION(2.6.0)</p><p>　　#define ...</p><p>　　#elif LINUX_VERS

60、ION_CODE KERNEL_VERSION(2.6.0)</p><p>　　#define ...</p><p><b>　　#else</b></p><p>　　#define ...</p><p><b>　　#endif </b></p><p>　　我把其

61、它的都注釋掉，只留第5行，即內(nèi)核版低于2.6.0的情況（我用的是2.4.18的內(nèi)核版本），順利通過編譯。</p><p>　　//"/usr/n300/linux-2.6.12/init/main.c" 行數(shù) 713 --100%-- 713,1 底端</p><p>　　if (execute_command)</p><p>　　run_in

62、it_process(execute_command);</p><p>　　run_init_process("/sbin/init");</p><p>　　run_init_process("/etc/init");</p><p>　　run_init_process("/bin/init");&l

63、t;/p><p>　　run_init_process("/bin/sh");</p><p>　　panic("No init found. Try passing init= option to kernel.");</p><p><b>　　啟動(dòng)不了解決途徑</b></p><p&

64、gt;　　>: cat /proc/cmdline</p><p>　　root=/dev/mtdblock4 noinitrd init=/linuxrc console=ttyS0,115200</p><p>　　最后還應(yīng)該注意一個(gè)問題，在從始至終使用的交叉編譯工具的版本要一致，否則會(huì)導(dǎo)致無法啟動(dòng)。</p><p><b>　　附錄1 包下載鏈

65、接</b></p><p>　　Linux_2.6.30.4內(nèi)核下載地址：</p><p>　　ftp://ftp.kernel.org/pub/linux/kernel/v2.6/linux-2.6.30.4.tar.bz2</p><p>　　Busybox 1.1.3下載地址</p><p>　　http://www.bus

66、ybox.net/downloads/</p><p>　　cramfs 1.1.1下載地址</p><p>　　http://sourceforge.net/projects/cramfs/</p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 俞輝.ARM嵌入式Linux系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā).機(jī)械工業(yè)