从零开始搭建嵌入式Linux平台（一）

由于教学需要，最近弄了块基于Intel XScale PXA255芯片的开发板，从无到有地搭建了一个Linux平台，总的来说还算顺利，现在把经过写下来，希望能给需要的朋友做个参考。

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首先是连接硬件平台。由于板上没有系统，一切都要从零开始，所以需要通过JTAG (1) 接口将BootLoader下载到开发板上，然后利用串口使用PC机作为终端设备，因为很多开发板上都没有键盘接口，而且别忘记了，现在是裸机。注意的是JTAG接口不要装反了，而且一般开发板上都有两到三个串口，但通常只有一个是多功能串口，只有这个才能用于系统下载，通常是离电源较远的那个（至少我看过三种开发板都是如此，也不知道是不是惯例）。另外还要接上网线，直连PC或者是通过交换机连都可以。一切就绪后，打开电源吧。

首先是烧写Bootloader。通常PC机上常见的BIOS{ size: 21cm 29.7cm; margin: 2cm }
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-->不会用在嵌入式系统中，诸如初始化CPU/ SDRAM/ FLASH/ UART/ GPIO 等硬件，引导系统，管理Flash等功能都是通过Bootloader实现的。使用JFlash程序将Bootloader写入开发板：JFlash x-boot255。一般JFlash程序和Bootloader会随开发板一起提供，若没有或不合用的话需要自己编译。我在编译的时候发现一个问题，不知道是不是Ubuntu的原因，在/usr/include/asm-i386/io.h中的#include <linux/string.h>要改成 #include </usr/include/string.h> 。另外，由于Bootloader是运行在目标平台上，所以要使用目标平台的编译系统进行交叉编译，对于跑armlinux的ARM9/XSCALE等ARM系列而言，通常是使用arm-linux-gcc。

由于很多开发板上没有PS2接口，而且嵌入式系统中通常也没有BIOS，所以只能使用PC机利用远程终端进入操作，在Windows平台下是智能终端，在Linux下就是minicom了。不幸，我的Ubuntu Desktop系统中没带minicom...没关系，在控制台中用sudo apt-get install minicom命令下吧。装好以后，在控制台中sudo minicom进入程序界面，Ctrl+A，再按Z，选O进行设置。在Serial Port Setup中按A设置PC端的串口，若是COM1，就输入/dev/ttyS0 ，注意S大写；若是COM2，就是/dev/ttyS1。然后按E，将bps改为115200，再按F将硬件流控制设为No。回车退回上层菜单，选择Modem And Dialing，将Init string和Reset string全部清空，回车退回上层菜单，选择Save setup as df1，保存后重新启动minicom，然后重新启动开发板，当看到 “Autoboot in progress, press any key to stop” 时3秒内按下任意键，将进入bootloader 命令模式 。

现在开发板上还没有操作系统，自然也就无法分配IP地址，这时可以使用bootp (2) 协议来自动分配。Ubuntu默认并不支持bootp，可以从http://packages.ubuntu.com/warty/net/bootp下载安装包，完成后就可以使用tftp (3) 下载kernel和File system,不幸，Ubuntu又没有tftp（Ubuntu Desktop 真不适合用来进行>开发啊）...下载tftpd：sudo apt-get install tftpd-hpa tftp-hpa xinetd，然后进行配置：

sudo mkdir /tftpboot
sudo chmod 777 /tftpboot
sudo vim /etc/default/tftpd-hpa

###tftpd-hpa Start
#Defaults for tftpd-hpa
RUN_DAEMON="yes"
OPTIONS="-l -s /tftpboot"
###tftpd-hpa End

sudo vim /etc/xinetd.d/tftp

###tftp Start
service tftp
{
socket_type = dgram
protocol = udp
wait = yes
user = tftp
server = /usr/sbin/in.tftpd
server_args = -l /tftpboot
#only_from = client.test.net
}
###tftp End

sudo /etc/init.d/xinetd restart
sudo /etc/init.d/tftp-hpa restart

配置好后，将kernel和File System文件复制到/tftpboot中。这两个文件通常也会随开发板光盘一起提供，如果没有，则需要自己使用内核源文件和arm linux 补丁进行编译。由于是在目标机上执行，所以同样要进行交叉编译。然后在minicom中的bootloader命令行模式下：
tftp zImage kernel
flash kernel
tftp rootfs.img root
flash root
成功后使用boot命令，就可以进入系统了。

( 1 ) JTAG

70年代中期测试板子是使用“bed-of-nails"技巧直接接触PCBs(print circuit boards)的方式（现在也在使用叫zig的测试设备）。但是随着板子各端子之间的距离缩小， 测试越发困难， 最终随着多层板子的出现上述测试方法彻底失败， 经常在测试过程中损坏硬件或引起高额成本费用等问题。为解决这些问题， 在80年代中期组成了Joint European Test Access Group组织， 发展了“a serial shift register around the boundary of the device”的概念。

JTAG提供的功能可以激活设备所有的外围管脚并读取它们的值，与CPU状态无关。

截取所有外部连接信息 (connecting each pin one-on-one to outside)

每一个cell通过串行移位寄存器连接(边界扫描寄存器)。

全部的接口由5个管脚控制(TDI, TMS, TCK, nTRST, TDO)。

测试器件的线路和电气连接。

测试设备间的连接。

Flash烧写。

( 2 ) BOOTP

BOOTP服务的全称是BOOTSTRAP PROTOCOL，是一种比较早出现的远程启动的协议，我们经常用到的DHCP服务就是从BOOTP服务扩展而来的。BOOTP协议用 TCP/IP 网络协议中的UDP 67/68两个通讯端口。 BOOTP主要是用于无磁盘的客户机从服务器得到自己的IP地址、服务器的IP地址、启动映象文件名、网关IP等等。

( 3 )TFTP
TFTP服务的全称是Trivial File Transfer Protocol，可以翻译为“简单文件传输协议”。 FTP大家很熟习了，TFTP可以看成一个简化了的FTP，主要的区别是没有用户权限管理的功能，也就是说TFTP不需要认证客户端的权限，这样远程启动 的客户机在启动一个完整的操作系统之前就可以通过TFTP下载启动映象文件，而不需要证明自己是合法的用户。这样TFTP服务也就存在着比较大的安全隐 患，现在黑客和网络病毒也经常用TFTP服务来传输文件。所以TFTP在安装时一定要设立一个单独的目录作为TFTP服务的根目录，比如c:/ tftpboot，做为下载启动映象文件的目录，这样除了这个目录以外TFTP服务就不能访问。并且可以设置TFTP服务只能下载，不能上传等等，以减少安全隐患。