STM32F103 ucLinux开发之四(内核启动后的调试)

Stm32-uclinux启动后的调试

1、  修改__pfn_to_page使得能够启动

根据STM32F103 ucLinux开发之三(内核启动后不正常)的描述,内核无法启动是选择了平板内存模式后,下面两个宏定义,导致计算错误,从而Backtrace的。

#define __pfn_to_page(pfn)     (mem_map + ((pfn) - ARCH_PFN_OFFSET))

#define __page_to_pfn(page)  ((unsigned long)((page) - mem_map) + \

                              ARCH_PFN_OFFSET)

以上两个宏中用到的ARCH_PFN_OFFSET ->

#define ARCH_PFN_OFFSET              PHYS_PFN_OFFSET ->

#define PHYS_PFN_OFFSET      (PHYS_OFFSET >> PAGE_SHIFT) ->

#define PAGE_SHIFT                  12,

#define PHYS_OFFSET     (CONFIG_DRAM_BASE)

#define CONFIG_DRAM_BASE 0x20000000

经过这样一番推算,确实是0x2000 0

 

根据内存的分配,我修改这里,改为下面的:

#define __pfn_to_page(pfn)    (mem_map + ((pfn) - 0x68000))

#define __page_to_pfn(page)          ((unsigned long)((page) - mem_map) + \

                                      0x68000)

这样,运行在片内FLASH的内核,运行在片外NorFlash的内核都可以正常启动了。

 

2、  微内核制作文件initramfs

微内核运行在片内的FLASH中,其中编译好的xipImage,里面包含一个压缩的cpio格式的initrd,这个initrd占据了一段空间,这样内核不能添加其它模块,而initrd也限制了大小,有必要将内核和initrd分离。

initramfs_data.cpio.gz与内核分离,放在片外的norflash,在populate_rootfs函数,解压initramfs_data.cpio.gz,实际是解压initrd_start开头的内容,挂载根文件,这样与Android的启动非常类似。需要做的修改:

修改1:\init\initramfs.c

//if (err)

         //panic(err);    

           此处解压会出错,err返回一个大于0的数值,所以先注释掉。  

修改2:原来编译busybox后,生成的 initramfs-filelist 文件,每次编译都会重新生成。将这个文件减少为4行,创建/   /dev   /rooot   /dev/console四个;

在vendors/STMicroelectronics/STM3210E-EVAL-MCU_Flash/gen-initramfs-filelist.sh文件中,除了第一行外,用if [0]; then限制,这样每次整个编译的时候,就不会修改内核目录linux-2.6.x下面的initramfs-filelist文件了

修改3:boot中的参数添加initrd=0x64200000,128K(暂定起始地址是0x6420 0000,大小是128K)。

 

initramfs_data.cpio.gz的解压与制作

        解压缩:

                   gunzip   initramfs_data.cpio.gz

                   mkdir    temp

                   cd       temp

                   cpio    -i   -F  ../initramfs_data.cpio.gz --no-absolute-filename               //千万要加后面的--no-absolute-filename,不然虚拟机会处问题

                  

         重新压缩打包:

         cd   romfs/

    find . | cpio -o -H newc | gzip > ../initramfs_data.cpio.gz

 

3、  Busybox单独编译

原始编译过程中,busybox跟着一起编译,但是提供的命令非常有限,要添加命令,就需要单独编译busybox。需要做的修改:

修改1:编译命令为: 

Make ARCH=arm CROSS_COMPILE=/root/CodeSourcery/Sourcery_G++_Lite/bin/arm-uclinuxeabi- ROOTDIR=/opt/stm32uclinux/uClinux-dist/

修改2:Makefile中修改CC等,加入CPUFLAG

           CPUFLAGS := -march=armv7-m -mthumb

           CC        = $(CROSS_COMPILE)gcc $(CPUFLAGS)

           AS        = $(CROSS_COMPILE)as $(CPUFLAGS)

           CXX       = $(CROSS_COMPILE)g++ $(CPUFLAGS)

           AR        = $(CROSS_COMPILE)ar

           LD        = $(CROSS_COMPILE)ld $(CPULDFLAGS)

           OBJCOPY   = $(CROSS_COMPILE)objcopy

           RANLIB    = $(CROSS_COMPILE)ranlib

           ELF2FLT   = elf2flt

           STRIPTOOL = $(CROSS_COMPILE)strip

           STRIP     = $(STRIPTOOL)

 

4、  jfss2文件系统制作

运行在片外NorFlash的内核,挂载了jfss2格式的文件系统,而这个文件系统是只读的,调试应用程序的时候,就需要重新生成这样的文件系统,然后下载到norflash中。

假设当前目录下,包含romfs、原始的device.tab,则执行下面的命令,会生成rootfs.img.bin

/opt/stm32uclinux/uClinux-dist/user/mtd-utils/build/mkfs.jffs2 -D device.tab -o rootfs.img.bin -q -x rtime -x zlib -d romfs/

 

5、  如何调试,在片外SRAM运行,省去每次写Flash操作

无论是运行在片内、还是片外,每次少些内核都需要擦除和写入FLASH,这个时间比较长,不利于调试程序。而开发板有网口,可以在boot支持tftp下载,将内核下载到片外的SRAM中,然后boot跳转到SRAM中执行内核。

 

5.1 修改内核编译启动地址,让其在SRAM内运行

如下图所示,修改内核启动后的执行地址为0x6800 1000,让出前面4K的空间,用于存放boot参数信息等。

 技术分享

还要修改arch\arm\kernel\vmlinux.lds.S文件中,原来如下面所示,这样将数据段编译到了0x2000 0000开头的地方。

_etext = .;                           /* End of text and rodata section */

#ifdef CONFIG_XIP_KERNEL

         __data_loc = ALIGN(4);            /* location in binary */

         . = PAGE_OFFSET + TEXT_OFFSET;

#else

         . = ALIGN(THREAD_SIZE);

         __data_loc = .;

#endif

修改为下面这样的,这样数据段,就会更在内核代码段的后面,所有的内容都编译了片外SRAM。

_etext = .;                           /* End of text and rodata section */

#ifdef CONFIG_XIP_KERNEL

         . = ALIGN(THREAD_SIZE);

         __data_loc = .;

#else

         . = ALIGN(THREAD_SIZE);

         __data_loc = .;

#endif

 

5.2 无法运行时,修改中断向量位置

按照5.1那样,编译出来的中断向量也防止到片外。在arch\arm\mm\proc-v7m.S的__v7m_setup段,原来是下面所示,将中断向量的位置写入向量表基址寄存器,而内核编译到片外以后,这个地址vector_table也在片外。Stm32f103的中断向量不能防止到片外,这里需要修改。

@ Configure the vector table base address

         ldr    r0, =0xe000ed08               @ vector table base address

         ldr    r12, =vector_table

         str    r12, [r0]

修改为下面这样,将编译好的中断向量表的内容复制到0x20008000开始的地方,然后将0x20008000设置到向量表基址寄存器

ldr    r0, =vector_table

         ldr   r5, =0x20008000

         Add  r6, r0, #0x120                   

1:      ldr    r12, [r0], #4

         str    r12, [r5], #4

         cmp r0, r6

         bne  1b

         @ Configure the vector table base address

         ldr    r0, =0xe000ed08               @ vector table base address

         ldr    r12, =0x20008000

         str    r12, [r0]

 

5.3 修改norFlash文件系统分区,使得自行编译过的busybox文件系统可以运行

在drivers\mtd\maps\stm3210e_eval_mtd_map.c文件中,调整分区,如下所示。

static struct mtd_partition stm3210e_eval_flash_partitions [] = {

{

         .name = "Kernel raw data",

         .offset = 0,

         .size = 0x00100000,

         .mask_flags     = MTD_WRITEABLE, /* force read-only */

         },

         {

         .name = "rootfs",

         .offset = 0x00100000,

         .size = 0x00C00000,

         },

         {

         .name = "rawdata",

         .offset = 0x00D00000,

         .size = 0x30000,/* MTDPART_SIZ_FULL will expand to the end of the flash */

         },

         {

         .name = "cramfs_partition",

         .offset = 0x00D30000,

         .size = 0x30000,/* MTDPART_SIZ_FULL will expand to the end of the flash */

         },

};

将文件系统的大小由原来的384K,调整为12M,其它分区大小不变,位置需要跟着调整。

 

6、  三种方式运行速率

采用第5部分调试后,内核运行在了片外SRAM中。跟运行在片内Flash,片外的norflash中相比,速率有明显的差异,以BogoMIPS为比较,如下面所示。

片内:                           164864     32.97                 基本准确,时钟是72M

片外SRAM:                   9280         1.85         

片外norflash:                4096         0.81

系统时钟是72M,所以运行在片内FLASH是正常的,而其它两个位置,速率都非常的慢,系统变得异常了。考虑到应用程序最终要运行在片外的SRAM中,而系统运行这么慢,所以这种方式不适合ucLinux开发,不再尝试了。下面给出一个异常的例子。

 

7、  串口的过载

微内核运行在片内的Flash中,initramfs启动后,在超级终端上输入命令,可以看到输出,然后点击PC键盘上的向上箭头,可以看到上一条输入的命令。

而无论运行在片外SRAM,还是norflash,挂载文件系统后,点击PC键盘上的向上箭头,都会打印出ttySA0 input overrun(s),意思就是传开口过载了。

跟踪程序发现,就是串口收到的字符没有来得及读取完毕,下一个字符有到来了,这样就会出现过载。而点击PC键盘上的向上箭头,串口会连续收到0x1B 5B 41 ,3个字节的数据。运行在片外SRM或者norflash中,系统缓慢到,连串口的3个字节数据都处理不了,其它的外设也许也会出现异常。

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