作者Email: jie_yi@sohu.com

    介紹了利用已有的MIPS版Linux源文件包，編譯可運行的Linux內核的方式；討論了在主機上建立相關服務器，通過NFS服務從主機上下載內核，在無盤開發板上啟動Linux的方法。

    關鍵詞：MIPS NFS 啟動Linux

    一、引言

    大多數基于MIPS處理器的平臺上都沒有提供軟、硬盤接口，一般情況下，也沒有在板載Flash里燒入可使用的操作系統。沒有操作系統，用戶的使用就會受到很多限制，應用程序的開發、調試過程就會變得相當復雜。因此，建立合適的操作系統及開發環境，可以方便用戶，簡化開發調試過程。本文以RedHat Linux 為例，說明在RM7000A處理器無盤開發板上建立Linux系統的方法。所用硬件設備：帶有10/100Mb以太網接口和用于顯示的串口的開發板、裝有Redhat Linux 9.0的主機（Host PC）。如圖1：

二、編譯內核

l         準備工作   

編譯前，需要有MIPS處理器版的Linux源文件包，簡單的方法是從MIPS公司或者SGI公司等的FTP服務器上下載（ftp://ftp.mips.com/pub/linux  或ftp://oss.sgi.com  或ftp://ftp.linux-mips.org/linux/mips ）。另外，由于所用主機是x86體系，要編譯在MIPS處理器上運行的內核，需要有能在x86處理器上工作的交叉編譯工具；為了使Linux啟動后，可以在開發板上直接開發應用程序，還需要MIPS版的NFS根目錄結構包，它包括了Linux運行需要的目錄結構、配置文件、工具等等。同樣，根目錄結構包和工具包也可在上述網站的服務器上下載。下載根目錄結構包和交叉編譯工具時，要注意選擇與開發板設置的數據格式（高序Big Endian或低序Little Endian）一致的版本。

        獲得源文件包、根目錄結構包文件后，將其解壓至指定目錄，如分別指定為：/tftpboot和/tftpboot/mips，包內文件和子目錄就全部展開在相應目錄中；

對于rpm格式的工具包文件，可在終端窗口用命令行方式展開： 

rpm –ihv toolchain-mips-*.rpm

交叉編譯工具自動安裝到/usr/tools的目錄下。進入/tftpboot/linux目錄，打開Makefile文件，更改以下語句為：

        ARCH=mips

        CROSS_COMPILE=/usr/tools/bin/mips-linux-

l         配置工作

        接下來，是對編譯能否順利通過至關重要的配置過程。所謂配置，就是根據開發板具體情況，只選擇必需選項，使重編譯的內核既提供所需要的功能，又占據最小存儲空間。由于Linux系統各功能模塊之間存在不同程度的依賴關系，配置過程中有可能會破壞這些關聯；因此配置完成后不一定能通過關聯檢測，可能需要反復地進行配置取舍。

        配置過程需要注意：

1．  數據格式與開發板的設置和交叉編譯工具一致，才能生成正確的內核；

2．  設置正確的處理器，以及相近的開發板類型；

3．  需提供對標準串口的支持和通過串口顯示的功能；

4．  由于編譯內核的主機不是MIPS處理器，所以一定要設置CROSSCOMPILE項；

5．  因為要通過網絡下載內核來啟動，對PCI設備、網絡協議、網絡設備的支持必不可少，此外，在網絡文件系統中還要選擇NFS_FS和ROOT_NFS選項；

以上為配置基本選項，其余功能可根據開發板具體情況取舍。配置步驟如下：  

cd /tftpboot/linux  -- 進入目錄/tftpboot/linux

make config        -- 進行行命令配置

make dep           -- 關聯檢測

l         編譯內核

如果無出錯提示，表明配置正確，可以編譯內核：

          make boot

編譯完成后在/tftpboot/linux和/tftpboot/linux/arch/mips/boot中都會出現不同格式的內核映像文件vmlinux、及System.map文件。

三、設置主機服務

1．  設置TFTP服務器

在RedHat Linux安裝CD3中找到tftp文件包：tftp-0.32-4.i386.rpm，在終端輸入：  rpm –ihv tftp-0.32-4.i386.rpm，系統自動安裝好tftp服務器；

cd /etc/xinetd.d    -- 進入目錄/etc/xinetd.d

vi tftp             --只有在安裝了tftp服務后，才會出現tftp文件

修改其中disable和server_args項，其余可保持不變。以下為一個完整的tftp文件：

Service tftp

{

socket_type  = dgram

protocol     = udp

wait         = yes

user         = root

server       =/usr/sbin/in.tftpd

server_args  = -s /tftpboot/linux   -- 根據需要設置tftp服務默認目錄

disable      = no                   -- 默認為yes，應修改成no

per_source   = 11

cps          = 100 2

flags        = IPv4

        }      

2．  設置DHCP服務器

在RedHat Linux安裝CD2中找到dhcp文件包：dhcp-3.0pl1-23.i386.rpm，在終端輸入：  rpm –ihv dhcp-3.0pl1-23.i386.rpm，系統自動安裝好dhcp服務器；

 cd /etc                -- 進入目錄/etc

vi dhcpd.conf          -- 建立文件dhcpd.conf

在dhcpd.conf文件中寫入內容如下：

ddns-update-style interim;

ignore client-updates;

subnet 192.168.0.0 netmask 255.255.255.0 {

      option routers         192.168.0.10;

      option subnet-mask     255.255.255.0;

      option domain-name     “LocalHost”;

option domain-name-server  192.168.0.10;

option time-offset       18000;

range dynamic-bootp    192.168.0.1 192.168.0.15;

default-lease-time     21600;

max-lease-time         43200;

}

其中，192.168.0.10為主機ip地址；192.168.0.1～192.168.0.15為dhcp服務可動態分配的ip有效地址范圍；

3．  設置NFS服務器

cd /etc        -- 進入目錄/etc

vi exports     -- 打開exports文件

    添加語句：/tftpboot/mips  *(rw,sync,no_root_squash)，

此語句設置主機上的目錄/tftpboot/mips為客戶機通過NFS服務可訪問的根目錄，并且任何客戶機的訪問都被視為是主機root身份，對/tftpboot/mips目錄具有讀寫功能。這樣設置是為了方便以后在開發板上的開發與調試工作。

4．  啟動服務

在RedHat Linux9.0程序啟動欄里，系統設置—〉服務器設置—〉服務，選上dhcpd、tftp、xinetd、nfs、portmap服務選項，點擊開始或者重新開始來啟動dhcp、tftp、nfs服務。其中tftp服務要通過啟動xinetd才能工作。

四、通過NFS服務在開發板上啟動Linux系統

1．設置minicom

minicom是一個RedHat Linux9.0自帶的通信終端程序，通過minicom可以設置、監視串口工作狀態，接收、顯示串口收到的信息，并且在主機和開發板之間傳遞數據和控制指令，從而實現通過主機上調試開發板的目的。以下的操作都是通過主機鍵盤在minicom窗口里進行的。

在主機上打開一個終端窗口，啟動minicom，設置主機串口：波特率9600、數據位8位、停止位1位、奇偶校驗位無、數據流控制無；保存設置后，重新啟動minicom。這時minicom處于工作狀態；

2．  開發板加電

開發板上有一個512KB ROM，燒有bootloarder – pmon2000，加電后自動完成處理器、緩存、內存控制器、網絡控制器等初始化工作；同時pmon2000擁有少量行命令集，用于啟動后對內存的讀寫校驗、板載Flash的擦寫、ip設置、串口設置以及跟主機之間進行數據通信，包括上傳、下傳文件，接收主機下達指令等等。

開發板加電后，minicom窗口顯示初始化信息；啟動完成，顯示pmon>；

3．啟動Linux

加載內核：pmon>boot 192.168.0.10:vmlinux

pmon2000內部命令boot通過網絡，將主機上位于NFS根目錄/tftpboot/mips下可執行的vmlinux映像文件，加載到內存，顯示入口地址（Entry point）；

啟動Linux：pmon>g ./root=/dev/nfs nfsroot=/tftpboot/mips ip=dhcp

g為執行載入文件的命令；其后的參數，是傳遞給內核的有關根目錄的信息，通過NFS訪問主機的客戶機（開發板），其ip由主機dhcp服務動態分配。pmon2000將內核拷貝到內存空間，隨后將控制權交給內核，由其完成系統的啟動。在啟動完成登錄行出現時，輸入：root，即可進入運行于開發板上的Linux系統。由于操作系統是在內存里運行的，斷電后，要重復步驟2、3，重新載入內核后才能再次啟動Linux。

4．應用舉例

前面設置了客戶機具有對根目錄/tftpboot/mips的完全控制功能，因此可以在客戶機上（minicom窗口中）直接編寫、編譯、調試程序。這時所使用的編譯調試工具是安裝在主機/tftpboot/mips/usr/bin目錄里，根目錄結構包自帶的MIPS版GNU gcc、g++、gdb、ld等等；程序編譯完成可直接運行，不需要在主機用交叉編譯工具編譯后，再切換到客戶機下載運行，這樣提高了開發效率。

在開發板上（minicom窗口），

       cd /home

       mkdir test   -- 在/home目錄里建立一個test子目錄，實際上是建在主機的/tftpboot/mips/home下

       cd test

       vi hello.c              -- 用vi編寫一個名為hello的c語言程序

       gcc –o hello hello.c   -- 編譯產生可執行文件hello.o

       ./hello                 -- 執行該文件

至此，可以看見程序運行結果。

五、結束語

        文中所編譯出來的內核文件vmlinux占空間?。?.9MB），功能有限，需要與主機配合才能發揮作用。在實際的應用中，有可能要加入更多的功能、服務，比如：http服務、ftp服務、mail服務、對GUI的支持等等，內核的占據空間必然增大，因此,設計時在功能和資源之間就要有所取舍。另外，系統實際應用中不一定帶有網絡，可能是一個獨立的系統，此時內核必須放在系統自身的存儲單元里（DOC、IDE硬盤、CF卡等）。因此，有必要進一步研究能夠直接從存儲單元啟動操作系統的技術。