驱动（二）系统移植

一、Makefile

工程管理：Makefile

语法：要生成的文件：依赖的所有文件

           生成的方式

步骤：make->Makefile、makefile->寻找文件中要生成的目标a.out->寻找依赖的所有文件->存在，则利用命令生成目标文件/ ->不存在，Makefile向下寻找依赖文件的生成方式

• ：= 覆盖原来的值
• ？=如果原来没值赋值新值，原来有值，不赋新值
• += 原来值的基础上新加一个值

通过make传参

二、Uboot编译

1.概念

uboot是bootloader的一种，主要作用是在内核加载前对硬件设备初始化，并为内核的运行提供引导功能。

2.编译

1.uboot (跨平台)

   （1）.初始化硬件设备
（2）.为加载内核做准备

2.使用宏实现条件编译，满足条件的加入编译中，不满足的从编译中去除最顶层目录.config配置文件（宏的配置，如果宏配置到该文件中则代码加入uboot编译）

3.当前平台为ARM，工具链为arm-linux-gnueabihf-，开启16核编译uboot

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- mx6ull_alientek_emmc_defconfig

make V=0 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j16

ARCH：指定目标硬件架构

CROSS_COMPILE：设置交叉编译工具链

V=0：控制编译输出的详细程度，0表示启动静默/精简输出模式，1表示完整的编译命令，便于调试。

最终生成：uboot.bin -> uboot.imx

三、uboot启动流程

第一阶段

1.开发板上电，加载0x0地址，IMX6ULL96k出厂固件代码(ROM)，会根据启动方式将对应的存储设备前面的一段uboo代码加载到ARM执行
2.出厂固件代码及uboot 通过IMX6uLL内部的RAM执行
3.对外设初始化(初始化DDR和EMMC)    //自身资源空间有限
4.将IMX6ULL96kROM固件代码搬移到DDR中运行 

第二阶段
5.外设逐一初始化
6.进入与用户交互的系统中，等待用户按下按键
7.如果用户不操作uboot，倒计时结束后，会执行bootcmd
8.引导启动内核（需要串口、需要网口、文件系统的方式及路径、需要设备树...)

内核启动阶段：加载驱动和五大功能实现的展开
9.内核启动执行init进程（0号内核进程）挂载文件系统

用户态
10.启动用户进程（fork+exec）启动所有的进程
11.启动终端 (可以与用户实现交互)

四、内核与设备树文件

1.概念

内核是操作系统的核心功能代码，是一个大型的开源项目，我们需要对这个源码进行裁剪、编译。

2.编译

(1).解压缩源码 

   

         tar -zxvf linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek.tar.gz

(2).进入源代码中 

        cd linux-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga_alientek/

(3).编译内核

Kconfig-->make menuconfig -->.config编译

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean                                    //清除之前的编译的文件

 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- imx_alientek_erhmc_defconfig

 //将imx_alientek_emmc_defconfig中的设置作为.config设置，.config决定了哪些代码加入编译。哪些代码从编译中去除

 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig

 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf--j16

//用户可以通过界面对.config完成修改

参数说明：

distclean：表示清除之前的编译内容

imx_alientek_emmc_defconfig：将该配置作为内核的.config配置

menuconfig：通过图形界面配置.config

all -j16：通过16核编译代码

ARCH=arm：编译arm32位平台

CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-：设置编译工具链

(4).编译完成后可以获得设备树文件和内核镜像文件：

• 设备树文件：arch/arm/boot/dts/imx6ull-alientek-emmc.dtb
• 内核镜像文件：arch/arm/boot/zlmage

(5).将以上两个文件（内核镜像、设备树文件）拷贝到~/tftpboot

cp arch/arm/boot/zImage ~/tftpboot/ -rf

cp arch/arm/boot/dts/imx6ull-alientek-emmc.dtb ~/tftpboot/ -rf

3.make menuconfig

• *驱动项     编译生成的zImage中包含该驱动项     驱动 (静态加载)
• M驱动项   编译生成的zImage中不包含该驱动项，该驱动将会成为一个独立的模块  .ko                             驱动 (动态加载)

步骤：

1.打开图形界面->1.图形界面中的配置项(根据Kconfig中的语法解析得到)

2.勾选/去除/模块选择编译目录->1.根据用户勾选将对应的宏写入.config     宏名=y/m

make -j16  -> 顶层的makefile会调用每一层的makefile，每层makefile都会根据.config中的宏的配置决定哪些.o文件加入编译，哪些.o文件不加入编译  -> vmlinux（可以调试的内核）-> Image(对vmlinux压缩后的镜像文件)/ ->zImage(添加解压算发的Image)

五、文件系统

1.概念

        根文件系统是Linux操作系统组成的基础，是内核启动时所要挂载的第一个文件系统，我们的一些配置文件、库函数、系统命令都保存在文件系统中，同时也可以通过文件系统实现用户与操作系统功能的交互。

        根文件系统的制作常见有如下几种：busybox构建根文件系统、Buildroot构建根文件系统、Yocto构建根文件系统。我们这里采用busybox构建根文件系统，其特点是易于构建简单的根文件系统，而且文件系统占用空间小，但是需要自己配置库文件，易于理解移植过程。

2.操作步骤

内核启动后->挂载文件系统->执行linuxrc->/etc/inittab脚本（决定系统启动执行哪些脚本、重启执行哪些脚本、ctrlaltdel执行哪些脚本）->系统启动执行/etc/init.d/rcS脚本->设置环境变量、参数->挂载所有文件系统(mount-a)->执行/etc/fstab文件->挂载所有文件系统->/etc/profile脚本->启动bash shell->与用户交互->./a.out->fork+exec(./a.out)

注：如何实现开机自启动？  将./a.out& 放在/etc/profile脚本或etc/init.d/rcS脚本

六、驱动

驱动是针对内核的开发

驱动要解决的问题：

• 1.如何在一个已经运行起来的代码中执行我们的驱动代码
• 2.驱动代码的编写的框架是什么？
• 3.驱动代码最终还是完成对寄存器的操作，如何实现虚拟地址和物理地址的映射

（一）内核编写驱动

1.静态加载

        驱动加加入zImage中，zImage直接支持该驱动

        (1).编写驱动led.c
(2).编译代码
1.修改K.config，增加一条该驱动的说明，需要增加一个关于该条驱动的宏名,得到                    menu config
2.用户通过make menuconfig选择该条驱动<*>，会引|起.config中的配置的变化宏名=y
3.修改Makefile obj-$(宏名)+=led.o，驱动编译时就会加入led.c代码的编译
4.代码编译->链接->压缩->ZImage(包含了led驱动)

(3).通过ttp下载最新的zImage来执行内核，此时内核中增加了led驱动

2.动态加载

        编译成内核模块（ko），insmod加载到一个正在执行的Linux系统中

        (1).编写驱动led.c
(2).编译代码
1.在makefile中 obj-m+=led.o
2.在内核中通过make modules来完成对内核模块的编译
3.编译成功后生成led.ko内核模块文件
(3).将内核模块拷贝到~/nfs/rootfs
(4).在开发板中(Linux系统已经启动），通过insmod命令加载内核模块，通过rmmod命令卸载内核模块

3.工程搭建和代码编译

4.加载驱动

insmod demo_drv.ko

七、总结