編譯 ARM HF Linux 核心

ARM 工具鏈說明 (2021/04/30 改版)

Debian 支援三個不同版本的 ARM 架構，分別是

armel - 沒有 FPU 的 ARM CPU
armhf - 有 FPU，可以硬體執行浮點運算的 ARM CPU
arm64 - 64 位元的 ARM CPU

以本學期的課程來說，我們以 armhf 架構為主來進行工具鏈 (toolchain) 的安裝，這些工具鏈一樣是用來編譯 ARM 版本的 Linux 核心以及其它應用程式，是建構嵌入式系統的基本工具。

1. 安裝

請以 root 權限安裝底下套件：

gcc-arm-linux-gnueabihf
cpp-arm-linux-gnueabihf
g++-arm-linux-gnueabihf

安裝完畢後可以測試這三個套件的可執行檔，指令如下：

$arm-linux-gnueabihf-gcc -v

$arm-linux-gnueabihf-cpp -v

$arm-linux-gnueabihf-g++ -v

上述的輸出有一個非常重要的重點在此：

Using built-in specs.

COLLECT_GCC=arm-linux-gnueabihf-g++

COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc-cross/arm-linux-gnueabihf/6/lto-wrapper

Target: arm-linux-gnueabihf

其中的 Target: arm-linux-gnueabihf 這行告訴我們這是針對 armhf 平台所開發的編譯器。如果你用之前教的 gcc -v 會看到其內容如下：

Target: x86_64-linux-gnu

這表示其編譯目標平台是 x86_64。

2. 測試 armhf 編譯器

2.1 建立 hello.c

請建立 hello.c，其內容如下：

#include <stdio.h>

void main(void)

{

 printf("Hello World\n");

}

2.2 編譯 hello.c 為 armhf 之可執行檔

$ arm-linux-gnueabihf-gcc hello.c -o hello.arm

此時會出現 hello.arm 這個可執行檔，其檔案資訊如下：

$ file hello.arm

hello.arm: ELF 32-bit LSB shared object, ARM, EABI5 version 1 (SYSV), dynamicall

y linked, interpreter /lib/ld-linux-armhf.so.3, for GNU/Linux 3.2.0, BuildID[sha

1]=155090b58f9384c7e128b74e743a7993155658fc, not stripped

這個可執行檔是 arm 32 位元版本的可執行檔，從 X86 平台編譯出 ARM 平台可執行檔的流程稱為 cross compile (交叉編譯器)。

此時如果我們要執行 hello.arm 這個程式的話，我們會看到底下輸出：

$ ./hello.arm

bash: ./hello.arm: 無法執行二進位檔案: 可執行檔格式錯誤

(或是英文顯示)

./hello.arm

bash: ./hello.arm: cannot execute binary file: Exec format error

這表示我們的平台目前沒有支援 ARM 32 的可執行檔，必須另外再進行處理才可以支援。

2.3 將 Debian 新增 armhf 架構

Debian 支援硬體架構：

https://wiki.debian.org/SupportedArchitectures

首先我們要觀察目前系統所支援的外掛架構 (非原生 x86_64 架構) 有哪些，請執行：

# dpkg --print-foreign-architectures

理論上不會有任何輸出，因為我們還沒加入 armhf 架構的支援。在大一 Linux 課程中有教大家如何加入 i386 架構的支援，其說明在 157 頁第六章。

要新增 armhf 架構的話，請以 root 權限執行：

# dpkg --add-architecture armhf

此時再執行 dpkg --print-foreign-architectures 指令時會看到有新增一個 armhf

架構，如底下所示：

# dpkg --print-foreign-architectures

armhf

接下來要安裝支援的軟體，請執行

# apt-get update

# apt-get upgrade

# apt install qemu-system:armhf qemu-user:armhf qemu-user-static

安裝所需要的軟體，然後就可以準備執行 hello.arm 這個可執行檔。

2.4 測試 armhf 可執行檔

要在 X86_64 系統中執行 arm 的可執行檔，請執行底下指令：

$ qemu-arm ./hello.arm

Hello World

3. 編 ARM 版 Linux 核心

3.1 下載

請在家目錄建立 ~/qemu_image/arm 目錄，然後在底下建立 kernel 目錄並將 linux-4.4.268.tar.xz 這個檔案解壓縮並放入此目錄，指令如下：

$ mkdir -p ~/qemu_image/arm/kenel

$ tar xfva linux-4.4.268.tar.xz  -C ~/qemu_image/arm/kenel

3.2 解壓縮

$ cd ~/qemu_image/arm/kernel

~/qemu_image/arm/kernel $ tar xfva linux-3.18.123.tar.xz

此時會出現一個 linux-4.4.268 目錄，接下來要設定編譯參數。

3.3 設定核心編譯參數 (依照預設值即可)

3.3.1 虛擬 ARM 平台介紹

核心編譯與 ARM 平台有密切的關係，如果沒有編對平台則無法開機，我們這學期所使用的虛擬 ARM 平台為 qemu-system-arm 已支援的平台，要查詢支援平台的指令如下：

$ qemu-system-arm -M ?

其輸出中有一行：

vexpress-a9

這是指 Versatile Express 平台，其 CPU 為 Cortex A9。

http://infocenter.arm.com/help/index.jsp?topic=/com.arm.doc.subset.boards.express/index.html

我們這學期以此虛擬平台作為上課使用的開發平台。

3.3.2 設定核心編譯參數

請切換至 linux-3.18.123 目錄，然後執行：

~/qemu_image/arm/kernel/linux-3.18.123 $ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- vexpress_defconfig

其輸出如下：

ROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- vexpress_defconfig

  HOSTCC  scripts/basic/fixdep

  HOSTCC  scripts/kconfig/conf.o

  SHIPPED scripts/kconfig/zconf.tab.c

  SHIPPED scripts/kconfig/zconf.lex.c

  SHIPPED scripts/kconfig/zconf.hash.c

  HOSTCC  scripts/kconfig/zconf.tab.o

  HOSTLD  scripts/kconfig/conf

#

# configuration written to .config

#

接著要手動執行核心編譯參數設定

~/qemu_image/arm/kernel/linux-3.18.123 $ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig

請執行底下修改，否則之後無法開機：

    General setup  --->

        [*] open by fhandle syscalls

    System Type  --->

        [ ] Enable the L2x0 outer cache controller

-*- Enable the block layer  --->

        [*]   Support for large (2TB+) block devices and files

接著離開核心編譯環境，並儲存參數設定。

3.4 編譯核心

請執行：

~/qemu_image/arm/kernel/linux-4.4.268 $ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- uImage LOADADDR=0x60000000 -j 8

~/qemu_image/arm/kernel/linux-4.4.268 $ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- dtbs modules -j 8

** 如果嫌每次都要打 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- 這串指令太長的話，也可以把這串指令設定在 .bashrc 中，請在 .bashrc 中新增底下設定：

alias makearmhf='make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-'

之後，我們只要打 makearmhf 就等於 make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- 這串指令。

=============================================================================

故障排除：

如果在編譯核心時遇上以下錯誤：

"mkimage" command not found - U-Boot images will not be built

arch/arm/boot/Makefile:79: recipe for target 'arch/arm/boot/uImage' failed

make[1]: *** [arch/arm/boot/uImage] Error 1

arch/arm/Makefile:314: recipe for target 'uImage' failed

make: *** [uImage] Error 2

這是因為沒有 mkimage 這個指令，請上 packages.debian.org 查詢此指令的套件並安裝，安裝完畢後再執行一次 make uImage 指令。

# apt-get install u-boot-tools

=============================================================================

成果驗收：

1. 核心編譯完畢後會出現底下訊息：

Image Name:   Linux-4.4.268

Created:      Fri Apr 30 11:29:49 2021

Image Type:   ARM Linux Kernel Image (uncompressed)

Data Size:    3512976 Bytes = 3430.64 KiB = 3.35 MiB

Load Address: 60000000

Entry Point:  60000000

  Image arch/arm/boot/uImage is ready

我們可以驗收一下 uImage 這個檔案，指令如下：

~/qemu_image/arm/kernel/linux-4.4.268 $ file arch/arm/boot/uImage

arch/arm/boot/uImage: u-boot legacy uImage, Linux-4.4.268, Linux/ARM, OS Kernel Image (Not compressed), 3512976 bytes, Fri Apr 30 03:29:49 2021, Load Address: 0x60000000, Entry Point: 0x60000000, Header CRC: 0x45384E4C, Data CRC: 0x07228E4B

從上面的檔案可以看到這是一個 Linux/ARM 的 OS 核心，版本為 4.4.268

**** 請注意，核心編好 !===== 核心可以用，我們之後會驗證這個核心能不能開機 ****

3.5 編譯核心模組

核心要正常工作必須要有相對應的核心模組，否則無法載入驅動程式，

# Compile Kernel Modules

time make -s ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- modules -j $CPU_CORE

# Install Kernel Modules

time make -s ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- modules_install INSTALL_MOD_PATH=../modules/ -j $CPU_CORE

cd ../modules

time tar cfa ../modules-$KERNEL_VERSION.tar.xz lib

編譯完成後我們會有一個名為 modules-核心編號.tar.xz 的檔案，此檔案可以用來取代原始 rootfs 中 /lib/modules 目錄中舊版的驅動核心模組。因此我們必須將舊版驅動核心模組移除，再放入我們剛剛編完之驅動核心模組。


3.6 測試編好的 Linux 核心模組能否開機

請切換到 linux-KERNEL_VERSION/arch/arm/boot 底下，然後執行：

$ qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 256 -nographic -kernel zImage

$ qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 256M -dtb dts/vexpress-v2p-ca9.dtb -nographic -kernel zImage -append "console=ttyAMA0"


此時會出現開機畫面，然後當掉，如底下所示：

pulseaudio: set_sink_input_volume() failed

pulseaudio: Reason: Invalid argument

pulseaudio: set_sink_input_mute() failed

pulseaudio: Reason: Invalid argument

Booting Linux on physical CPU 0x0

Initializing cgroup subsys cpuset

Linux version 4.4.268 (herman@120-117-72-71) (gcc version 8.3.0 (Debian 8.3.0-2) ) #1 SMP Fri Apr 30 11:24:29 CST 2021

CPU: ARMv7 Processor [410fc090] revision 0 (ARMv7), cr=10c5387d

CPU: PIPT / VIPT nonaliasing data cache, VIPT nonaliasing instruction cache

Machine model: V2P-CA9

Memory policy: Data cache writeback

CPU: All CPU(s) started in SVC mode.

PERCPU: Embedded 11 pages/cpu @8fdc1000 s13964 r8192 d22900 u45056

Built 1 zonelists in Zone order, mobility grouping on.  Total pages: 65024

Kernel command line: console=ttyAMA0

..

ALSA device list:

  #0: ARM AC'97 Interface PL041 rev0 at 0x10004000, irq 33

input: ImExPS/2 Generic Explorer Mouse as /devices/platform/smb/smb:motherboard/smb:motherboard:iofpga@7,00000000/10007000.kmi/serio1/input/input2

VFS: Cannot open root device "(null)" or unknown-block(0,0): error -6

Please append a correct "root=" boot option; here are the available partitions:

1f00          131072 mtdblock0  (driver?)

1f01           32768 mtdblock1  (driver?)

Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(0,0)

CPU: 0 PID: 1 Comm: swapper/0 Not tainted 4.4.268 #1

Hardware name: ARM-Versatile Express

[<80015ab0>] (unwind_backtrace) from [<80012604>] (show_stack+0x10/0x14)

[<80012604>] (show_stack) from [<804b4510>] (dump_stack+0x94/0xa8)

[<804b4510>] (dump_stack) from [<804b0624>] (panic+0x9c/0x1f4)

[<804b0624>] (panic) from [<8063e2b4>] (mount_block_root+0x1c0/0x250)

[<8063e2b4>] (mount_block_root) from [<8063e444>] (mount_root+0x100/0x108)

[<8063e444>] (mount_root) from [<8063e59c>] (prepare_namespace+0x150/0x198)

[<8063e59c>] (prepare_namespace) from [<8063deac>] (kernel_init_freeable+0x24c/0x25c)

[<8063deac>] (kernel_init_freeable) from [<804b60f8>] (kernel_init+0x8/0xe4)

[<804b60f8>] (kernel_init) from [<8000f390>] (ret_from_fork+0x14/0x24)

---[ end Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(0,0)

此時表示 kernel 可以開機，但是因為還沒有跟整個系統整合在一起，所以會當機，我們按 Ctrl-a 再按 x 即可退出。

4. 放到你的「虛擬」嵌入式 ARM 平台，並使其開機

待續

安裝 ARM toolchain (2016 年版)

安裝 Cross toolchain

目前 ARM 的平台已經有 64 位元 CPU，其 Debian 架構是 aarch64，為了兼顧傳統 32 位元之 armel/armhf 支援，及最新的 aarch64 架構支援，我們必須安裝這三者之 toolchain，並分別設定其指令才能使用。要編譯 ARM 平台的程式，必須安裝 Cross toolchain，所謂的 Cross toolchain 就是 在 X86 平台上編譯 ARM 的可執行檔。要安裝這些 toolchain 必須使用 Embedded Debian Project 所提供資源，所以我們要修改 /etc/apt/sources.list 這個檔案，新增底下設定：

#armhf toolchain
deb http://emdebian.org/tools/debian/ jessie main

新增完畢之後，請執行：

# apt-get update

然後執行：
# dpkg --print-foreign-architectures
armel
i386

這裡可以看到目前我們的系統支援 armel 以及 i386 等非 x86_64 平台的架構，現在請

執行：

# dpkg --add-architecture armhf

# dpkg --add-architecture arm64

來新增 armhf 及 arm64 架構，作完之後再重新執行剛剛的指令可以看到目前已經有

armhf 架構了，指令如下：

# dpkg --print-foreign-architectures

其輸出至少會有三行：

armel                   - armel 架構

armhf                   - armhf 架構

arm64                   - arm64 架構

接著安裝 armhf 以及 arm64 的 gcc 套件，請執行：

# apt-get update

# apt-get install crossbuild-essential-armhf

# apt-get install crossbuild-essential-arm64

為了方便未來我們使用這三個不同版本的工具，請在 ~/.bashrc 中新增底下設定：

alias makearm='make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-'
alias makerpi='make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-'
alias makearm64='make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-'

然後安裝

# apt-get install qemu-user qemu-user-static

接下來執行底下指令來驗證 armhf 版本之編譯工具是否已安裝完成：

$ arm-linux-gnueabihf-gcc -v
$ arm-linux-gnueabihf-cpp -v
$ arm-linux-gnueabihf-g++ -v


然後請再執行底下指令來驗證 arm64 版本之編譯工具是否已安裝完成：

$ aarch64-linux-gnu-gcc -v
$ aarch64-linux-gnu-cpp -v
bash: aarch64-linux-gnu-cpp：命令找不到

上述錯誤是指在 /usr/bin 目錄沒有底下連結，請自行建立：

lrwxrwxrwx 1 root root 25 10月 24 10:07 aarch64-linux-gnu-cpp -> aarch64-linux-gnu-cpp-4.9

建立完再重新執行一次：

$ aarch64-linux-gnu-cpp -v

此時應該就沒有問題了，請再執行最後一個程式的驗證：

$ aarch64-linux-gnu-g++ -v

看看是否已安裝完畢，接著可以作編譯 arm 版 hello.c 的程式，指令如：

~/prog $ arm-linux-gnueabihf-gcc hello.c -o hello_arm

接著檢查 hello_arm 是否為 ARM 之可執行檔：

~/prog $ file hello_arm
hello_arm: ELF 32-bit LSB executable, ARM, EABI5 version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib/ld-linux.so.3, for GNU/Linux 2.6.18, BuildID[sha1]=ff5f6feea2e9b6d69384e8983758eb78c629276a, not stripped

確定有上面的檔案是 ARM 版可執行檔後，我們可以執行底下指令來驗證：

~/prog $ qemu-arm hello_arm
Hello World

接下來請執行底下指令，將 hello.c 編譯成 arm64 位元版本：

~/prog $ aarch64-linux-gnu-gcc hello.c -o hello_arm64

此時會編出一個 hello_arm64 的檔案，請執行底下指令來觀看此檔格式：

~/prog $ file hello_arm64
hello_arm64: ELF 64-bit LSB executable, ARM aarch64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib/ld-linux-aarch64.so.1, for GNU/Linux 3.7.0, BuildID[sha1]=6a5f0a968cea7ef12c8dfb9873772f1660ea0b6c, not stripped

要驗證此檔是否可執行，請執行：

~/prog $ qemu-aarch64 hello_arm64
Hello World

截至目前為止，我們已完成 armhf、arm64 之編譯工具安裝及驗收，這些工具將成為未來編譯 arm 核心、u-boot 的基本工具。


Q：什麼是 armel ? 什麼是 armhf ? 什麼是 arm64 ?






請依照
https://wiki.debian.org/CrossToolchains
https://wiki.debian.org/EmdebianToolchain
https://wiki.debian.org/Embedded_Debian
來安裝，20 分鐘驗收。

使用 qemu 啟動虛擬 ARM 機器

0. 先以 qemu 安裝 ARM 版 Debian Linux 至 arm.img

檔案位置：

~/qemu_image/                   -> 所有虛擬 ARM 檔案目錄
            /arm.img            -> 虛擬 ARM 硬碟映像檔
            /vmlinuz-3.2.0-4-versatile          -> ARM 開機核心
            /initrd.img-3.2.0-4-versatile       -> ARM 開機 initrd
            /runarm.sh          -> 開機 script


0. 先執行底下指令：
# losetup -a
此時會看到目前沒有輸出。

1. 接著將開機核心擷取出來：

# losetup /dev/loop0 arm.img
再執行
# losetup -a
其輸出如下：
/dev/loop0: [0831]:31198060 (/home/herman/qemu_image/arm.img)
這表示 /dev/loop0 與 arm.img 已經連接 (attach) 在一起，之後我們可以使用 fdisk -lu /dev/loop0 來觀看是否為當初安裝時所分割的磁區：

      Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/loop0p1            2048     3913727     1955840   83  Linux
/dev/loop0p2         3915774     4192255      138241    5  Extended
/dev/loop0p5         3915776     4192255      138240   82  Linux swap / Solaris

開機核心位於 ?

/boot

因此，我們要將 /dev/loop0p1 掛載上來，再至其 boot 目錄擷取 ARM 版 Linux 核心及 initrd。

losetup -o `expr 2048 \* 512` /dev/loop1 /dev/loop0

接著我們可以將 /dev/loop1 掛載至 /mnt 目錄下：

mount /dev/loop1 /mnt

掛載完後可以執行 df -h /mnt 來觀看結果：

檔案系統        容量  已用  可用 已用% 掛載點
/dev/loop1      1.9G  506M  1.3G   30% /mnt

接著可以至 /mnt/boot 目錄下擷取 Linux 核心

 cp /mnt/boot/initrd.img-3.2.0-4-versatile .
cp /mnt/boot/vmlinuz-3.2.0-4-versatile .

如此一來即完成核心擷取，接下來可以進行開機作業。

2. 使用 qemu 來開機

請將底下指令另存 runarm.sh 以便進行開機：

qemu-system-arm -M versatilepb -m 512 \
        -kernel ./vmlinuz-3.2.0-4-versatile \
        -initrd ./initrd.img-3.2.0-4-versatile \
        -hda arm.img \
        -append "root=/dev/sda1"


接著請執行 sh runarm.sh

 3. 登入系統，確定我們是在 ARM 的機器中

請在登入畫面使用 root 帳號、密碼，看能不能登入，並執行

cat /proc/cpuinfo

來觀看 CPU 狀態。


如果在 qemu 視窗中點擊滑鼠將會使 qemu 把滑鼠「抓走」，此時我們要按

Ctrl+Alt 讓 qemu 將滑鼠「釋放」出來，否則會沒有遊標可用，要確定目前

滑鼠是否有被 qemu 抓走請看 qemu 之狀態列。

在 qemu 畫面下按 Ctrl+Alt+f 可以放大/縮小全螢幕狀態。

 4. 安裝 arm 的 Xwindow，並進入 Xwindow 環境

4.1 將 /etc/apt/sources.list 中的鏡像站改至校內：

加上這兩行

deb ftp://120.117.72.71/debian wheezy main contrib non-free
deb ftp://120.117.72.71/debian wheezy-updates main contrib non-free

將 deb-src 註解，保留 security.debian.org 設定


修改完畢後執行 apt-get update

再安裝 xorg icewm 套件

4.2 安裝完畢後以一般 user 登入

登入完畢後執行

startx

看看能不能進入 Xwindow

5. 清除已安裝之 .deb 檔案

# apt-get clean

清除完畢可以執行 df -h 來看目前磁碟空間

6. 依照 X86 流程，安裝 iceweasel，並觀察能否上網。

安裝 ARM toolchain (舊/2014版)

目的：安裝 ARM toolchain


Embedded Debian Linux 的官方網站在：http://www.emdebian.org/crosstools.html，要進行 Embedded Debian Linux 開發，首先我們要將 Embedded Linux 的套件庫新增至系統中。

1. 在 /etc/apt/sources.list 新增底下二行：

deb http://www.emdebian.org/debian/ squeeze main
deb http://opensource.nchc.org.tw/debian/ squeeze main contrib non-free

2. 更新套件狀態

apt-get update

此時我們會發現系統有底下警告訊息：

W: GPG error: http://www.emdebian.org wheezy Release: 由於無法取得它們的公鑰，以下簽章無法進行驗證： NO_PUBKEY B5B7720097BB3B58

我們可以安裝 emdebian-archive-keyring 套件來解決上面的警告訊息，指令如下：

apt-get install emdebian-archive-keyring

安裝完再執行 apt-get update 即無錯誤訊息。

3. 安裝 ARM ToolChain

請安裝底下套件：

gcc-4.4-arm-linux-gnueabi
cpp-4.4-arm-linux-gnueabi
g++-4.4-arm-linux-gnueabi

我們在安裝時會發現系統是由 http://www.emdebian.org 網站下載相關套件，而非 Debian Linux 鏡像站，裝完後的可執行檔名稱如下：

arm-linux-gnueabi-gcc-4.4
arm-linux-gnueabi-g++-4.4
arm-linux-gnueabi-cpp-4.4


4. 驗證 ARM ToolChain

如果我們使用一般 gcc 來觀看版本的話，指令如下：

gcc -v

其輸出為：

Using built-in specs.
COLLECT_GCC=gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.7/lto-wrapper
Target: x86_64-linux-gnu
Configured with: ../src/configure -v --with-pkgversion='Debian 4.7.2-5' --with-bugurl=file:///usr/share/doc/gcc-4.7/README.Bugs --enable-languages=c,c++,go,fortran,objc,obj-c++ --prefix=/usr --program-suffix=-4.7 --enable-shared --enable-linker-build-id --with-system-zlib --libexecdir=/usr/lib --without-included-gettext --enable-threads=posix --with-gxx-include-dir=/usr/include/c++/4.7 --libdir=/usr/lib --enable-nls --with-sysroot=/ --enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-libstdcxx-time=yes --enable-gnu-unique-object --enable-plugin --enable-objc-gc --with-arch-32=i586 --with-tune=generic --enable-checking=release --build=x86_64-linux-gnu --host=x86_64-linux-gnu --target=x86_64-linux-gnu
Thread model: posix
gcc version 4.7.2 (Debian 4.7.2-5)

其中有一行

Target: x86_64-linux-gnu

告訴我們此 C 編譯器之目標為 x86_64 平台，現在我們執行 ARM gcc 來看其版本，指令如下：

arm-linux-gnueabi-gcc-4.7 -v

其輸出為：

Using built-in specs.
COLLECT_GCC=arm-linux-gnueabi-gcc-4.7
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/arm-linux-gnueabi/4.7/lto-wrapper
Target: arm-linux-gnueabi
Configured with: ../src/configure -v --with-pkgversion='Debian 4.7.2-4' --with-bugurl=file:///usr/share/doc/gcc-4.7/README.Bugs --enable-languages=c,c++,go,fortran,objc,obj-c++ --prefix=/usr --program-suffix=-4.7 --enable-shared --enable-linker-build-id --with-system-zlib --libexecdir=/usr/lib --without-included-gettext --enable-threads=posix --with-gxx-include-dir=/usr/arm-linux-gnueabi/include/c++/4.7.2 --libdir=/usr/lib --enable-nls --enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-libstdcxx-time=yes --enable-gnu-unique-object --disable-libitm --enable-plugin --enable-objc-gc --disable-sjlj-exceptions --with-arch=armv4t --with-float=soft --enable-checking=release --build=x86_64-linux-gnu --host=x86_64-linux-gnu --target=arm-linux-gnueabi --program-prefix=arm-linux-gnueabi- --includedir=/usr/arm-linux-gnueabi/include --with-headers=/usr/arm-linux-gnueabi/include --with-libs=/usr/arm-linux-gnueabi/lib
Thread model: posix
gcc version 4.7.2 (Debian 4.7.2-4)

我們可以由上面的 Target 這行看到其目標為 arm-linux-gnueabi


5. 實際編譯 C 程式

在此以 C 程式第一個範例 hello.c 作編譯測試，其原始碼如下：

void main(void)
{
  printf("Hello World\n");
}

我們先以 gcc 來編譯此程式，指令如下：

gcc hello.c -o hello

此時會產生一個 hello 的可執行檔，其屬性如下：

-rwxr-xr-x 1 herman herman 6751 10月 29 09:33 hello

我們可以使用 file hello 來觀看其檔案資訊，輸出如下：

hello: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.6.26, BuildID[sha1]=0xf29466ceaf1115e4b88f524d8432210a2a1ea1ca, not stripped

從上述資訊我們可以看到 hello 是 x86-64 的可執行檔，接下來我們以 ARM gcc 來編譯，指令如下：

arm-linux-gnueabi-gcc-4.7 hello.c -o hello_arm

此時會產生一個 hello_arm 的可執行檔，我們可以使用 file hello_arm 來觀看其檔案資訊，輸出如下：

hello_arm: ELF 32-bit LSB executable, ARM, version 1 (SYSV), dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.6.26, BuildID[sha1]=0x8f91e5977bcd09b9b94028392cdd29560fb655ee, not stripped

從上述資訊我們可以看到 hello 是 ARM 的可執行檔。到這裡為止，我們已經初步完成 ARM ToolChain 安裝，接下來我們將使用此 Tool Chian 來編譯 ARM 版 Linux 核心以及 bootloader，並將系統植入先前完成之 sdcard.img 中，再以 qemu 來開機。

如何在 RPI 板子上編譯 Quake 3 程式

http://www.raspberrypi.org/phpBB3/viewtopic.php?f=78&t=18853

1. 下載必要套件

# apt-get install git gcc build-essential libsdl1.2-dev

2. 下載 quake3 的程式碼

請以 pi 權限執行

git clone https://github.com/raspberrypi/quake3.git

或至 ftp 下載解壓縮 quake3.tar.xz

下載完畢後我們會有一個目錄叫 quake3

3. 編譯設定檔

請切換至 quake3 目錄，編譯 build.sh，修改以下部份：

ARM_LIBS=/opt/bcm-rootfs/opt/vc/lib

改成

ARM_LIBS=/opt/vc/lib

INCLUDES="-I/opt/bcm-rootfs/opt/vc/include -I/opt/bcm-rootfs/opt/vc/include/interface/vcos/pthreads"

改成

INCLUDES="-I/opt/vc/include -I/opt/vc/include/interface/vcos/pthreads"

CROSS_COMPILE=bcm2708-

改成

#CROSS_COMPILE=bcm2708-

修改完畢後可以開始編譯

4. 編譯 quake3

請執行

time sh ./build.sh

即可開始編譯，如果你的環境設定都沒問題的話經過約一個小時後會編譯完 quake3。

編譯完畢後，我們可以在 ~/quake3/build/release-linux-arm/

看到 ioquake3.arm 這個可執行檔。在執行此檔案前，我們要先將 q3 的地圖檔放

至 ~/quake3/build/release-linux-arm/baseq3 目錄。

5. 放地圖檔

請下載 quake3 Demo 檔案，指令如下：

wget http://dl.dropbox.com/u/1816557/Q3%20Demo%20Paks.zip

執行完畢後會下載一個檔案名為 Q3 Demo Paks.zip，請執行 unzip 解開

unzip "Q3 Demo Paks.zip"

此時會解開 baseq3 的目錄，底下有 pak0.pk3 ~ pak8.pk3 這 9 個檔案。

將 baseq3 目錄下的檔案移至 ~/quake3/build/release-linux-arm/baseq3

接著再執行 ioquake3.arm 檔案即可進入 quake3。

如何建立 Raspberry Pi SD Card

1. 下載 2013-02-09-wheezy-raspbian.zip
  a. 從官方網站下載 - http://www.raspberrypi.org/downloads
  b. 從我的映像站下載

2. 解開 2013-02-09-wheezy-raspbian.zip

unzip 2013-02-09-wheezy-raspbian.zip

此時會解開出一個 2013-02-09-wheezy-raspbian.img 的影像檔，我們可以使用之前所介紹掛載 sdcard.img 的方式來掛載此檔以觀察其內容。

3. 掛載 2013-02-09-wheezy-raspbian.img 檔案

a. 請先切換至 root 權限 (su)

b. # losetup /dev/loop0 2013-02-09-wheezy-raspbian.img

   此指令是將 2013-02-09-wheezy-raspbian.img "連接" 至 /dev/loop0 這個裝置

   # losetup -a -> 觀察連接的結果，其輸出如下：

/dev/loop0: [0805]:999425 (/home/herman/raspberry/2013-02-09-wheezy-raspbian.img)

我們可以得知 /dev/loop0 已經跟 2013-02-09-wheezy-raspbian.img 連接在一起。接著我們可以執行 fdisk -lu 來觀察 /dev/loop0 這個裝置，請執行底下指令：

   # fdisk -lu /dev/loop0

其輸出如下：

Disk /dev/loop0: 1939 MB, 1939865600 bytes

255 heads, 63 sectors/track, 235 cylinders, total 3788800 sectors

Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes

Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes

I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes

Disk identifier: 0x00017b69

      Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System

/dev/loop0p1            8192      122879       57344    c  W95 FAT32 (LBA)

Partition 1 does not end on cylinder boundary.

/dev/loop0p2          122880     3788799     1832960   83  Linux

Partition 2 does not end on cylinder boundary.

c. 將 2013-02-09-wheezy-raspbian.img 的第一分割區"連接"至 /dev/loop1，其指令如下：

losetup -o `expr 8192 \* 512` /dev/loop1 /dev/loop0

我們可以執行 losetup -a 來觀察連接結果，其輸出如下：

/dev/loop0: [0805]:999425 (/home/herman/raspberry/2013-02-09-wheezy-raspbian.img)

/dev/loop1: [0005]:1312 (/dev/loop0), offset 4194304

接著將 2013-02-09-wheezy-raspbian.img 的第二分割區"連接"至 /dev/loop2，其指令如下：

losetup -o `expr 122880 \* 512` /dev/loop2 /dev/loop0

我們可以執行 losetup -a 來觀察連接結果，其輸出如下：

/dev/loop0: [0805]:999425 (/home/herman/raspberry/2013-02-09-wheezy-raspbian.img)

/dev/loop1: [0005]:1312 (/dev/loop0), offset 4194304

/dev/loop2: [0005]:1312 (/dev/loop0), offset 62914560

這表示 /dev/loop1 及 /dev/loop2 都連接至正確的分割區，接著就可以進行掛載。

d. 將 /dev/loop1 掛載至 /mnt/sdcard1 目錄


#  mount /dev/loop1 /mnt/sdcard1

將 /dev/loop2 掛載至 /mnt/sdcard2 目錄

#  mount /dev/loop2 /mnt/sdcard2

若無 /mnt/sdcard1 /mnt/sdcard2 目錄的話，請先執行底下建立：

#   mkdir -p /mnt/sdcard1 /mnt/sdcard2

掛載完後請執行 df -h 來觀察是否已掛載成功，其輸出如下：

檔案系統              Size  Used Avail Use% 掛載點
/dev/loop1             56M   17M   40M  30% /mnt/sdcard1
/dev/loop2            1.8G  1.4G  315M  82% /mnt/sdcard2

e. 切換至 /mnt/sdcard1 /mnt/sdcard2 目錄來觀察其內容。

   cd /mnt/sdcard1
   ls -l

   我們可以看到此分割區為 bootloader 及 kernel 之目錄，其輸出如下：
-rwxr-xr-x 1 root root   17764 2012-10-29 01:40 bootcode.bin
-rwxr-xr-x 1 root root     142 2012-12-16 01:43 cmdline.txt
-rwxr-xr-x 1 root root    1180 2012-12-16 01:43 config.txt
-rwxr-xr-x 1 root root    2020 2012-10-29 01:40 fixup_cd.dat
-rwxr-xr-x 1 root root    5282 2012-10-29 01:40 fixup.dat
-rwxr-xr-x 1 root root     137 2012-12-17 03:51 issue.txt
-rwxr-xr-x 1 root root 2104952 2012-10-29 01:40 kernel_cutdown.img
-rwxr-xr-x 1 root root 9522048 2012-10-29 01:40 kernel_emergency.img
-rwxr-xr-x 1 root root 2695192 2012-10-29 01:40 kernel.img
-rwxr-xr-x 1 root root  523144 2012-10-29 01:40 start_cd.elf
-rwxr-xr-x 1 root root 2347828 2012-10-29 01:40 start.elf

   cd /mnt/sdcard2
   ls -l

我們可以看到此分割區為 rootfs 之目錄，其輸出如下：

drwxr-xr-x  2 root root  4096 2012-12-16 02:16 bin
drwxr-xr-x  2 root root  4096 2012-12-16 01:43 boot
drwxr-xr-x  3 root root  4096 2012-12-16 02:16 dev
drwxr-xr-x 95 root root  4096 2012-12-17 03:39 etc
drwxr-xr-x  3 root root  4096 2012-12-17 03:39 home
drwxr-xr-x 12 root root  4096 2012-12-16 02:05 lib
drwx------  2 root root 16384 2012-12-16 01:28 lost+found
drwxr-xr-x  2 root root  4096 2012-12-16 01:31 media
drwxr-xr-x  2 root root  4096 2012-09-03 01:08 mnt
drwxr-xr-x  3 root root  4096 2012-12-16 01:42 opt
drwxr-xr-x  2 root root  4096 2012-09-03 01:08 proc
drwx------  2 root root  4096 2012-12-16 01:31 root
drwxr-xr-x  7 root root  4096 2012-12-17 03:37 run
drwxr-xr-x  2 root root  4096 2012-12-16 02:16 sbin
drwxr-xr-x  2 root root  4096 2012-06-20 17:23 selinux
drwxr-xr-x  2 root root  4096 2012-12-16 01:31 srv
drwxr-xr-x  2 root root  4096 2012-11-27 17:13 sys
drwxrwxrwt  2 root root  4096 2012-09-03 01:08 tmp
drwxr-xr-x 10 root root  4096 2012-12-16 01:31 usr

drwxr-xr-x 11 root root  4096 2012-12-16 01:31 var

4. 解除掛載

a. 解除掛載 目錄

   # umount /mnt/sdcard1

   # umount /mnt/sdcard2

   使用 df -h 來觀察是否已解除掛載

b. 解除 loop 連接

   # losetup -d /dev/loop2

   # losetup -d /dev/loop1

   # losetup -d /dev/loop0

   使用 losetup -a 來觀察是否已解除連接

** 將 2013-02-09-wheezy-raspbian.img 下載至 sdcard **

1. 首先將 SD card 放入讀卡機，並接上電腦，然後執行 dmesg 觀察最後面輸出之

   SD card 的代號，例如：

[11237833.478264] sd 4:0:0:0: [sdb] 7673856 512-byte logical blocks: (3.92 GB/3.65 GiB)

[11237833.478885] sd 4:0:0:1: [sdc] Attached SCSI removable disk

[11237833.479635] sd 4:0:0:2: [sdd] Attached SCSI removable disk

[11237833.480265] sd 4:0:0:3: [sde] Attached SCSI removable disk

[11237833.481313] sd 4:0:0:0: [sdb] Write Protect is off

[11237833.481317] sd 4:0:0:0: [sdb] Mode Sense: 03 00 00 00

[11237833.482161] sd 4:0:0:0: [sdb] No Caching mode page present

[11237833.482165] sd 4:0:0:0: [sdb] Assuming drive cache: write through

[11237833.486012] sd 4:0:0:0: [sdb] No Caching mode page present

[11237833.486017] sd 4:0:0:0: [sdb] Assuming drive cache: write through

[11237833.488435]  sdb: sdb1 sdb2

[11237833.491524] sd 4:0:0:0: [sdb] No Caching mode page present

[11237833.491529] sd 4:0:0:0: [sdb] Assuming drive cache: write through

[11237833.491533] sd 4:0:0:0: [sdb] Attached SCSI removable disk

從上面訊息我們可以得知 SD card 是 /dev/sdb 這個裝置，其容量為 3.92 GB = 4 GB

2. 將 2013-02-09-wheezy-raspbian.img 植入 SD card

   請先切換至 root 權限，再執行：

   # dd if=2013-02-09-wheezy-raspbian.img of=/dev/sdb bs=1024k

   經過 N 分鐘後會完成植入流程，N 自 5 ~ 8 不等，看記憶卡的速度。執行完畢後之輸出如下：

1850+0 records in

1850+0 records out

1939865600 bytes (1.9 GB) copied, 656.276 s, 3.0 MB/s

3. 掛載實體 SD card

# mount /dev/sdb1 /mnt/sdcard1
# mount /dev/sdb2 /mnt/sdcard2

使用 df -h 來觀察其輸出，如下所示：

檔案系統              Size  Used Avail Use% 掛載點
/dev/sdb1              56M   17M   40M  30% /mnt/sdcard1
/dev/sdb2             1.8G  1.4G  315M  82% /mnt/sdcard2

4. 觀察 SD card

   cd /mnt/sdcard1 目錄觀察
   cd /mnt/sdcard2 目錄觀察

5. 修改開機參數

   cd /mnt/sdcard1
   vi config.txt

   將
#hdmi_safe=1 改為
hdmi_safe=1

接著我們就可以拿 SD card 至 raspberry pi 板子上開機。

安裝 qemu arm 版 Debian Linux

在 Qemu 安裝 ARM 環境

準備

1. ARM iso 檔 - http://debian.nctu.edu.tw/debian-cd/6.0.6/armel/iso-cd/debian-6.0.6-armel-CD-1.iso

2. ARM installer 檔案
a. http://debian.nctu.edu.tw/debian/dists/squeeze/main/installer-armel/current/images/versatile/netboot/initrd.gz
b. http://debian.nctu.edu.tw/debian/dists/squeeze/main/installer-armel/current/images/versatile/netboot/vmlinuz-2.6.32-5-versatile

3. ARM 安裝 img 檔，自行建立，指令如下：

qemu-img create arm.img 1G

目錄配置：

~/qemu-arm/arm.img         
                /initrd.img-2.6.32-5-versatile
                /vmlinuz-2.6.32-5-versatile
                /install/initrd.gz
                /install/vmlinuz-2.6.32-5-versatile
                /install/debian-6.0.6-armel-CD-1.iso

執行安裝

請在 ~/qemu-arm 目錄執行底下指令：

qemu-system-arm -M versatilepb \
 -kernel ./install/vmlinuz-2.6.32-5-versatile \
 -initrd ./install/initrd.gz \
 -cdrom  ./install/debian-6.0.6-armel-CD-1.iso \
 -hda arm.img \
 -m 1024

請注意安裝流程中硬碟分割區只要一個即可。安裝完畢重新開機後會進入安裝畫面，請執原始指令終端機按 Ctrl+C 將 qemu中斷。接著我們可以萃取「正常開機核心」。

萃取「正常開機核心」。

安裝完後以 losetup 將 arm.img 掛載，然而複製 /boot 底下的

initrd.img-2.6.32-5-versatile
vmlinuz-2.6.32-5-versatile

出來，然後執行底下指令即可開機：

qemu-system-arm -M versatilepb -m 512 -boot c \
        -kernel vmlinuz-2.6.32-5-versatile \
        -initrd initrd.img-2.6.32-5-versatile \
        -hda arm.img \
        -append "root=/dev/sda1"

編譯 ARM Linux 核心

編譯 ARM Linux 核心


檔案位置：
~/qemu_image/                   -> 所有虛擬 ARM 檔案目錄
        /kernel/                      -> 編譯 ARM Linux 核心目錄
                   /modules         -> 編譯 ARM Linux 核心模組目錄


0. 判別我們所要使用之 ARM CPU

我們的模擬目標為 Beagle Board，其 CPU 為 OMAP 3530，有關 Beagle Board 的詳細規格可以參考官方網站 (http://beagleboard.org/)，而 OMAP 3530 是由德洲儀洲所生產之 ARM CPU，其資料可以參考德儀網站 (http://www.ti.com/product/omap3530?247SEM)。

OMAP 3530 是一顆 Cortex A8 的 ARM CPU，目前已被 Qemu ARM 完整支援，我們可以使用

qemu-system-arm -cpu ?

來觀看 Qemu ARM 版所支援之 CPU 清單，如下所示：

Available CPUs:
  arm1026
  arm1136
  arm1136-r2
  arm1176
  arm11mpcore
  arm926
  arm946
  cortex-a15
  cortex-a8
  cortex-a9
  cortex-m3
  pxa250
  pxa255
  pxa260
  pxa261
  pxa262
  pxa270
  pxa270-a0
  pxa270-a1
  pxa270-b0
  pxa270-b1
  pxa270-c0
  pxa270-c5
  sa1100
  sa1110
  ti925t
  any

因此我們可以使用 Qemu 來模擬 beagle board 平台，底下將介紹如何編譯 Linux 核心：

1. 下載 & 解壓縮

請切換至 ~/qemu_image/kernel 目錄，進行底下操作：

wget ftp://ftp.twaren.net/pub/Unix/Kernel/linux/kernel/v3.x/linux-3.2.30.tar.xz

tar xfva linux-3.2.30.tar.xz

此時會出現 linux-3.2.30 目錄

2. 設定編譯參數

cd linux-3.2.30

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- omap2plus_defconfig

** ARM 版之核心設定參數檔在 linux-3.2.30/arch/arm/configs 目錄 **

此時會出現以下訊息：

  HOSTCC  scripts/basic/fixdep
  HOSTCC  scripts/kconfig/conf.o
  SHIPPED scripts/kconfig/zconf.tab.c
  SHIPPED scripts/kconfig/zconf.lex.c
  SHIPPED scripts/kconfig/zconf.hash.c
  HOSTCC  scripts/kconfig/zconf.tab.o
  HOSTLD  scripts/kconfig/conf
#
# configuration written to .config
#

這表示我們已經完成基本參數設定，接著我們要作細部微調。請執行：

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

如果出現底下錯誤的話，表示我們還沒有安裝 libncurses5-dev 這個函式庫：

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

 *** Unable to find the ncurses libraries or the
 *** required header files.
 *** 'make menuconfig' requires the ncurses libraries.
 ***
 *** Install ncurses (ncurses-devel) and try again.
 ***
make[1]: *** [scripts/kconfig/dochecklxdialog] Error 1
make: *** [menuconfig] Error 2

請以底下指令安裝 libncurses5-dev 函式庫：

apt-get install libncurses5-dev


然後再重新執行底下指令即可：

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


請設定以下部份：

General setup  ---> Kernel compression mode (Gzip)  --->XZ

System Type  ---> TI OMAP2/3/4 Specific Features  --->
[*] OMAP3 BEAGLE board
[*] DEVKIT8000 board

File systems --->
<*> The Extended 4 (ext4) filesystem

設定完畢後請跳出 Linux 設定畫面，如此一來我們即完成 Linux 核心設定。

3. 編譯核心及核心模組

a. 編譯核心

time make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- uImage -j 4

假設在編譯時有底下訊息：

make: arm-linux-gnueabi-gcc: Command not found
scripts/kconfig/conf --silentoldconfig Kconfig
make: arm-linux-gnueabi-gcc: Command not found
  WRAP    arch/arm/include/generated/asm/auxvec.h
  WRAP    arch/arm/include/generated/asm/bitsperlong.h
  WRAP    arch/arm/include/generated/asm/cputime.h
  WRAP    arch/arm/include/generated/asm/emergency-restart.h
  WRAP    arch/arm/include/generated/asm/errno.h
  WRAP    arch/arm/include/generated/asm/ioctl.h
  WRAP    arch/arm/include/generated/asm/irq_regs.h
  WRAP    arch/arm/include/generated/asm/kdebug.h
  WRAP    arch/arm/include/generated/asm/local.h
  WRAP    arch/arm/include/generated/asm/local64.h
  WRAP    arch/arm/include/generated/asm/percpu.h
  WRAP    arch/arm/include/generated/asm/poll.h
  WRAP    arch/arm/include/generated/asm/resource.h
  WRAP    arch/arm/include/generated/asm/sections.h
  WRAP    arch/arm/include/generated/asm/siginfo.h
  WRAP    arch/arm/include/generated/asm/sizes.h
  CHK     include/linux/version.h
  UPD     include/linux/version.h
  HOSTCC  scripts/dtc/checks.o
  HOSTCC  scripts/dtc/data.o
  SHIPPED scripts/dtc/dtc-lexer.lex.c
  SHIPPED scripts/dtc/dtc-parser.tab.h
  SHIPPED scripts/dtc/dtc-parser.tab.c
  HOSTCC  scripts/dtc/dtc.o
  HOSTCC  scripts/dtc/flattree.o
  CHK     include/generated/utsrelease.h
  UPD     include/generated/utsrelease.h
  Generating include/generated/mach-types.h
  CC      kernel/bounds.s
/bin/sh: 1: arm-linux-gnueabi-gcc: not found
make[1]: *** [kernel/bounds.s] Error 127
make: *** [prepare0] Error 2
make: *** Waiting for unfinished jobs....
  HOSTCC  scripts/dtc/fstree.o
  HOSTCC  scripts/dtc/livetree.o
  HOSTCC  scripts/genksyms/genksyms.o
  HOSTCC  scripts/dtc/srcpos.o
  HOSTCC  scripts/dtc/treesource.o
  SHIPPED scripts/genksyms/lex.lex.c
  SHIPPED scripts/genksyms/keywords.hash.c
  SHIPPED scripts/genksyms/parse.tab.h
  SHIPPED scripts/genksyms/parse.tab.c
  HOSTCC  scripts/genksyms/lex.lex.o
  HOSTCC  scripts/dtc/util.o
  HOSTCC  scripts/dtc/dtc-lexer.lex.o
  HOSTCC  scripts/dtc/dtc-parser.tab.o
  HOSTCC  scripts/genksyms/parse.tab.o
  HOSTLD  scripts/dtc/dtc
  CC      scripts/mod/empty.o
/bin/sh: 1: arm-linux-gnueabi-gcc: not found
make[2]: *** [scripts/mod/empty.o] Error 127
make[1]: *** [scripts/mod] Error 2
make[1]: *** Waiting for unfinished jobs....
  HOSTLD  scripts/genksyms/genksyms
make: *** [scripts] Error 2
real    0m3.743s
user    0m4.576s
sys    0m0.304s

上面錯誤訊息是因為 arm-linux-gnueabi-gcc 這個指令找不到，我們可以切換至 /usr/bin 目錄來觀察 gcc cpp g++ 三個指令，如下所示：



root@debian:/usr/src# cd /usr/bin
root@debian:/usr/bin# ls -l arm-linux-gnueabi-gcc-4.7 arm-linux-gnueabi-cpp-4.7 arm-linux-gnueabi-g++-4.7
-rwxr-xr-x 1 root root 559672 10月 12  2012 arm-linux-gnueabi-cpp-4.7
-rwxr-xr-x 1 root root 562936 10月 12  2012 arm-linux-gnueabi-g++-4.7
-rwxr-xr-x 1 root root 558840 10月 12  2012 arm-linux-gnueabi-gcc-4.7



這個錯誤是因為編譯指令要的是 arm-linux-gnueabi-gcc、arm-linux-gnueabi-cpp 以及 arm-linux-gnueabi-g++ 三個檔案，而目前系統沒有，因此我們要手動建立連結：

root@debian:/usr/bin# ln -s arm-linux-gnueabi-cpp-4.7 arm-linux-gnueabi-cpp
root@debian:/usr/bin# ln -s arm-linux-gnueabi-g++-4.7 arm-linux-gnueabi-g++
root@debian:/usr/bin# ln -s arm-linux-gnueabi-gcc-4.7 arm-linux-gnueabi-gcc

接著再執行剛剛沒有成功的指令來編譯核心：

time make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- uImage -j 4

若是編譯過程中出現底下錯誤：

  SHIPPED arch/arm/boot/compressed/ashldi3.S
  AS      arch/arm/boot/compressed/lib1funcs.o
  AS      arch/arm/boot/compressed/ashldi3.o
  AS      arch/arm/boot/compressed/piggy.xzkern.o
  LD      arch/arm/boot/compressed/vmlinux
  OBJCOPY arch/arm/boot/zImage
  Kernel: arch/arm/boot/zImage is ready
  UIMAGE  arch/arm/boot/uImage
"mkimage" command not found - U-Boot images will not be built
make[1]: *** [arch/arm/boot/uImage] Error 1
make: *** [uImage] Error 2

這表示編譯程式找不到 mkimage 這個指令，我們可以上 packages.debian.org 來查詢，得知此檔案在 u-boot-tools 套件中，因此要再安裝 u-boot-tools 套件，然後再下編譯指令。編譯完畢後會出現以下訊息，告訴我們 uImage 已經編譯完成。

Image Name:   Linux-3.2.30
Created:      Fri Oct  5 15:43:49 2012
Image Type:   ARM Linux Kernel Image (uncompressed)
Data Size:    2475104 Bytes = 2417.09 kB = 2.36 MB
Load Address: 0x80008000
Entry Point:  0x80008000
  Image arch/arm/boot/uImage is ready

我們可以執行底下指令來看  /arch/arm/boot/uImage 的屬性：

file arch/arm/boot/uImage

其輸出如底下所示：

file uImage
uImage: u-boot legacy uImage, Linux-3.2.30, Linux/ARM, OS Kernel Image (Not compressed), 2475104 bytes, Fri Oct  5 15:43:49 2012, Load Address: 0x80008000, Entry Point: 0x80008000, Header CRC: 0x3A120CB2, Data CRC: 0x1508ED43

b. 編譯核心模組

核心要正常工作必須要有相對應的核心模組，否則無法載入驅動程式，

# Compile Kernel Modules
time make -s ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- modules -j $CPU_CORE

# Install Kernel Modules
time make -s ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- modules_install INSTALL_MOD_PATH=../modules/ -j $CPU_CORE

cd ../modules
time tar cfa ../modules-$KERNEL_VERSION.tar.xz lib

編譯完成後我們會有一個名為 modules-核心編號.tar.xz 的檔案，此檔案可以用來取代原始 rootfs 中 /lib/modules 目錄中舊版的驅動核心模組。因此我們必須將舊版驅動核心模組移除，再放入我們剛剛編完之驅動核心模組。

4. 準備虛擬 SD card -> 請看講義

5. 將 /dev/loop1 掛載至 /mnt/sdcard1 目錄

mount /dev/loop1 /mnt/sdcard1

將以下檔案複製至 /mnt/sdcard1 目錄：

-rwxr-xr-x 1 root root   45444 2012-10-05 16:52 MLO
-rwxr-xr-x 1 root root 1370958 2012-10-05 16:52 u-boot
-rwxr-xr-x 1 root root  344872 2012-10-05 16:52 u-boot.bin
-rwxr-xr-x 1 root root  344936 2012-10-05 16:52 u-boot.img
-rwxr-xr-x 1 root root 2475168 2012-10-05 16:54 uImage

6.

qemu-system-arm -M beagle -m 256 -nographic -sd sdcard.img

此時即可看到 qemu 使用虛擬 sdcard 開機。