Building Embedded Linux

การสร้างระบบจำลองสำหรับสถาปัตยกรรม ARM ด้วยชุดเครื่องมือ Buildroot บนโปรแกรม QEMU

ทำการติดตั้งโปรแกรมและไลบรารีที่เกี่ยวข้อง

$ sudo apt install autoconf automake libtool libexpat1-dev libncurses5-dev bison flex patch curl cvs texinfo build-essential subversion gawk python-dev gperf ncurses-dev g++ gcc texi2html nfs-kernel-server

สร้างไดเรกทอรีสำหรับเก็บ root filesystem ของระบบปฏิบัติการ Embedded Linux ด้วยโปรโตคอลประยุกต์ NFS (Network File System) ผ่านระบบเครือข่าย LAN

$ mkdir ~/nfsroot

แล้วทำการตั้งค่าไดเรกทอรีที่ต้องการแชร์ผ่าน NFS ภายในไฟล์ /etc/exports ด้วยคำสั่งข้างล่างนี้

$ sudo nano /etc/exports 
/home/student/nfsroot *(rw,sync,no_root_squash,no_subtree_check)

เริ่มเรียกบริการ NFS Server ใหม่อีกครั้ง

$ sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server restart

ติดตั้งเครื่องมือ buildroot ซึ่งเป็น cross-compiling toolchain

$ wget http://buildroot.uclibc.org/downloads/buildroot-2013.05.tar.gz
$ tar -xzvf buildroot-2013.05.tar.gz 
$ cd buildroot-2013.05/

ตั้งค่าระบบปฏิบัติการลีนุกซ์แบบฝังตัวเพื่อให้รองรับรายละเอียดของสถาปัตยกรรมและรายละเอียดอื่นๆดังนี้

$ make menuconfig

โดยให้ตั้งค่าดังนี้

Target Architecture ==> ARM (little endian)
Target Architecture Variant ==> arm926t
Target ABI ==> EABI
System Configuration ==> serial port to run getty on (ttyAMA0)
Package Selection ==> Busybox
FileSystem Images ==> cpio the root filesystem และ tar the root filesystem
Kernel ==> ระบุชื่อ defconfig เป็น “versatile”
Kernel ==> Kernel binary format to zImage

Target setting

File system setting

Kernel setting

$ make
$ ls -al output/images/
total 6712
drwxr-xr-x 2 student student    4096 2013-07-22 11:45 .
drwxr-xr-x 8 student student    4096 2013-07-22 21:03 ..
-rw-r--r-- 1 student student 1922560 2013-07-22 21:03 rootfs.cpio
-rw-r--r-- 1 student student  858843 2013-07-22 21:03 rootfs.cpio.gz
-rw-r--r-- 1 student student 2181120 2013-07-22 21:03 rootfs.tar
-rw-r--r-- 1 student student 1895000 2013-07-22 11:44 uImage

$ cp output/images/uImage ~/qemu/

วาง root filesystem ไปยัง ไดเรกทอรี NFS ชื่อว่า ~/nfsroot ที่เครื่อง Host ได้เปิดแชร์ไว้

$ sudo tar -xvf rootfs.tar ~/nfsroot/
$ sudo chown -R student:student ~/nfsroot

ขั้นตอนการสร้าง tun/tap device เพื่อกำหนดวงของระบบเครือข่ายท้องถิ่นภายในระหว่าง QEMU และเครื่อง Host เพื่อให้ระบบปฏิบัติการลีนุกซ์แบบฝังตัวภายใน QEMU สามารถ mount ไดเรกทอรี NFS ที่เปิดแชร์ไว้บนเครื่อง Host ได้ โดยตั้งค่า IP Address ให้กับเครื่อง Host เป็น 192.168.1.1 และตั้งค่า IP Address สำหรับอุปกรณ์ target ซึ่งในที่นี้ก็คือ 192.168.1.101

ขั้นตอนต่อไปทำการติดตั้งโปรแกรม uml-utilities (ที่มีคำสั่ง tunctl) เพื่อให้สามารถจำลองสัญญาณระบบเครือข่าย (network traffic)

$ sudo apt install uml-utilities
$ sudo tunctl -u $(whoami) -t tap1
$ sudo ifconfig tap1 192.168.1.1
$ sudo route add -net 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 dev tap1
$ sudo sh -c "echo  1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward"

ขั้นตอนสุดท้ายทำการรันโปรแกรม QEMU เพื่อจำลองการทำงานบอร์ดสมองกลฝังตัว (Versatile Board) และทำการโหลด root filesystem จากเครื่อง Host

$ qemu-system-arm -M versatilepb -m 128M -kernel ~/uImage -append "console=ttyAMA0 root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.1.1:~/nfsroot ip=192.168.1.101" -net nic -net tap,ifname=tap1,script=no -nographic

Set 'tap1' persistent and owned by uid 1000
SIOCADDRT: File exists
Uncompressing Linux... done, booting the kernel.
Booting Linux on physical CPU 0x0
Linux version 3.9.4 (student@marabuntu) (gcc version 4.7.3 (Buildroot 2013.05) ) #1 Mon Jul 22 11:44:32 PDT 2013
CPU: ARM926EJ-S [41069265] revision 5 (ARMv5TEJ), cr=00093177
CPU: VIVT data cache, VIVT instruction cache
Machine: ARM-Versatile PB
Memory policy: ECC disabled, Data cache writeback
sched_clock: 32 bits at 24MHz, resolution 41ns, wraps every 178956ms
Built 1 zonelists in Zone order, mobility grouping on.  Total pages: 32512
Kernel command line: console=ttyAMA0 root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.1.1:/home/student/nfsroot ip=192.168.1.101
PID hash table entries: 512 (order: -1, 2048 bytes)
Dentry cache hash table entries: 16384 (order: 4, 65536 bytes)
Inode-cache hash table entries: 8192 (order: 3, 32768 bytes)
__ex_table already sorted, skipping sort
Memory: 128MB = 128MB total
Memory: 126192k/126192k available, 4880k reserved, 0K highmem
Virtual kernel memory layout:
    vector  : 0xffff0000 - 0xffff1000   (   4 kB)
    fixmap  : 0xfff00000 - 0xfffe0000   ( 896 kB)
    vmalloc : 0xc8800000 - 0xff000000   ( 872 MB)
    lowmem  : 0xc0000000 - 0xc8000000   ( 128 MB)
    modules : 0xbf000000 - 0xc0000000   (  16 MB)
      .text : 0xc0008000 - 0xc0342850   (3307 kB)
      .init : 0xc0343000 - 0xc035f87c   ( 115 kB)
      .data : 0xc0360000 - 0xc0385440   ( 150 kB)
       .bss : 0xc0385440 - 0xc039f78c   ( 105 kB)
NR_IRQS:224
VIC @f1140000: id 0x00041190, vendor 0x41
FPGA IRQ chip 0 "SIC" @ f1003000, 13 irqs
Console: colour dummy device 80x30
Calibrating delay loop... 300.44 BogoMIPS (lpj=1502208)
pid_max: default: 32768 minimum: 301
Mount-cache hash table entries: 512
CPU: Testing write buffer coherency: ok
Setting up static identity map for 0xc027e748 - 0xc027e7a0
NET: Registered protocol family 16
DMA: preallocated 256 KiB pool for atomic coherent allocations
Serial: AMBA PL011 UART driver
dev:f1: ttyAMA0 at MMIO 0x101f1000 (irq = 44) is a PL011 rev1
console [ttyAMA0] enabled
dev:f2: ttyAMA1 at MMIO 0x101f2000 (irq = 45) is a PL011 rev1
dev:f3: ttyAMA2 at MMIO 0x101f3000 (irq = 46) is a PL011 rev1
...
Console: switching to colour frame buffer device 80x60
brd: module loaded
physmap platform flash device: 04000000 at 34000000
physmap-flash physmap-flash.0: map_probe failed
smc91x.c: v1.1, sep 22 2004 by Nicolas Pitre <
[email protected]
>
eth0: SMC91C11xFD (rev 1) at c8800000 IRQ 57 [nowait]
eth0: Ethernet addr: 52:54:00:12:34:56
mousedev: PS/2 mouse device common for all mice
TCP: cubic registered
NET: Registered protocol family 17
VFP support v0.3: implementor 41 architecture 1 part 10 variant 9 rev 0
eth0: link up
IP-Config: Guessing netmask 255.255.255.0
IP-Config: Complete:
     device=eth0, hwaddr=52:54:00:12:34:56, ipaddr=192.168.1.101, mask=255.255.255.0, gw=255.255.255.255
     host=192.168.1.101, domain=, nis-domain=(none)
     bootserver=255.255.255.255, rootserver=192.168.1.1, rootpath=
input: AT Raw Set 2 keyboard as /devices/fpga:06/serio0/input/input0
input: ImExPS/2 Generic Explorer Mouse as /devices/fpga:07/serio1/input/input1
VFS: Mounted root (nfs filesystem) on device 0:9.
Freeing init memory: 112K
Starting logging: OK
Initializing random number generator... done.
Starting network...
ip: RTNETLINK answers: File exists


Welcome to Burapha Embedded System Lab
Burapha login:  
# ls
# ls -al
total 20
drwxr-xr-x    2 default  default       4096 Jul 23  2013 .
drwxr-xr-x   17 default  default       4096 Jul 23  2013 ..
-rw-------    1 root     root            10 Jul 23  2013 .ash_history
-rw-r--r--    1 default  default          0 May 31  2013 .bash_history
-rw-r--r--    1 default  default        175 May 31  2013 .bash_logout
-rw-r--r--    1 default  default        161 May 31  2013 .bash_profile
#