嵌入式Linux入门5：移植总览

本文概括性地介绍嵌入式Linux移植。

系统移植一般包括三大方面，如下：

bootloader：作为上电运行的第一个程序，负责最原始的初始化操作，初始化芯片、初始化内存、初始化IO复用，读取内核代码并将控制权移交到内核，从而完成使命。

kernel：提供基本的运行环境，提供外设操作控制接口。

rootfs：向用词(应用层)提供基本操作环境，包括命令行、程序库等。

1、bootloader（启动装载程序）

嵌入式Linux常见的bootloader是u-boot，而X86领域中一般称为BIOS。u-boot的学习没有捷径，最好是在有ARM开发板情况下进行研究，通过打印信息的方法跟踪其流程。但是，看懂u-boot代码需要电路基本知识、芯片手册知识等等。——这些知识，同样适用于内核驱动的开发。

首先要建立的是整体概念和认识。建议先把厂商提供的u-boot源码编译通过，并下载到开发板上看到正常结果后，再用串口打印信息搜索代码，以了解u-boot的代码流程。然后再慢慢研究。如果bootloader不是学习重点，在有一定概念前提下就可以跳过到内核驱动层了，不过就笔者经验来看，bootloader和内核关系十分密切且部分代码是相通的。

一般初始化的代码是汇编代码，对于入门者而言，初学阶段不用追究，等有一定基础后再回头研究也不晚。

笔者许多年前移植过u-boot，写了几篇文章，版本旧了一些，但对于学习而言还有有好处的：

u-boot文章

笔者曾经研究过x86的开源bios，写了几篇文章，大家可以看看。虽然对于u-boot学习帮助不大，但可以了解笔者如何从零开始学习一个未知的知识。地址：coreboot文章

2、kernel(内核)

内核是比较大的一块，涉及内容十分多。作为入门者，与u-boot类似，首先要建立的整体概念。先把厂商提供的内核源码编译通过，并下载到开发板上，串口会打印很多启动信息，这些启动信息能帮助我们学习内核，自己也可以在内核中打印语句，以了解其流程。

每一个平台芯片不同，外设不同，内核均不同，需要进行移植。所谓的“移植”，就是找到合适的驱动，修改适应到该平台的过程。比如，某平台使用2个LCD屏，一个是3.5寸的，另一个是4.3寸的，这需要对内核进行修改。比如，这个平台使用nand flash是1GB的，另一个平台使用的是512MB的，也需要修改内核。其它如EEPROM、电源芯片、网卡，等等，均如此。

内核知识点分2部分，一是kernel本身的知识点，如内存管理机制(MMU)、时间管理、同步机制，等等。二是外设驱动，如LED灯、GPIO、按键。

初学者建议学习：

1、了解内核编译的过程：配置内核、编译uImage。

2、了解platform驱动模型(笔者文章有现成的模板，已经应用于很多个平台上)。

3、了解一般外设驱动模型。建议从简单的LED、GPIO入门。

高阶知识点：

1、学习各种子系统，如MTD、USB、IIC、SPI、RTC、WDT。

2、学习内核知识，如延时队列、时间管理，同步机制，等等。

推荐资源：

《Linux设备驱动程序》第三版

《Linux设备驱动开发详解》

笔者开了一个专栏讲内核的，欢迎阅读：http://blog.csdn.net/column/details/15829.htm

3、rootfs(根文件系统)

一般情况下，开发板厂商会提供根文件系统，如果没有，则可以自己编译制作。一般嵌入式Linux使用busybox制作文件系统必要的程序、库、配置文件。因为busybox编译出来的内容体积小，节省空间，所以很多ARM开发板上都是用busybox的。另外还涉及到文件系统格式，像Yaffs2、ramfs、ext4、UBI，等等。所有这些知识点，请自行搜索学习。

掌握程度：

1、知道系统启动过程涉及到哪些脚本。知道上电启动时如何添加自己程序启动。

2、了解各目录功能、存储哪些文件(如改IP在哪个配置文件，动态库在哪些目录)。

4、移植框架

现在已经有许多现成的框架对u-boot、kernel、rootfs进行整体的编译移植（或部分，或全部），从源码下载、编译、生成镜像，只需要一个命令即可。这些框架有：openwrt、buildroot、yocto，等。

笔者认为，在工作上，以最快出成果为准则，因为有些厂家提供的RDK就是一个完整的编译环境、源码包，直接使用即可。如果以学习为目的，还是建议将u-boot、kernel、rootfs以及交叉编译环境分开对待研究。

5、心得

虽然笔者长期研究的技术点包罗万象，重点还是偏向于底层系统方面。对于u-boot、kernel，我认为前两者有一定程度几乎相似(包括代码和知识点)，但kernel十分庞大，值得去研究。如果要选择一个，笔者偏向于kernel。对于rootfs，笔者可以大言不惭地说研究到一定深度了，前任职的公司，arm平台的rootfs由笔者维护多年，而x86的rootfs由笔者创立并维护多年。但是，rootfs技术不及kernel，所以就本文而言，建议以kernel为技术点，u-boot达到了解结构，会看代码即可(因为kernel知识能通用)，rootfs在日常中积累。

李迟 2017.4.14 周五晚