從 EPROM 引導(dǎo) Linux

本文簡(jiǎn)要介紹從486單板機(jī)的EPROM引導(dǎo)Linux。提供了一種在無(wú)硬盤(pán)的嵌入式系統(tǒng)上運(yùn)行Linux的方法。我們要介紹的應(yīng)用程序是一個(gè)顯示器上的Operator Interface,它的顯示系統(tǒng)是由Boeing Flight Test開(kāi)發(fā)的。飛行環(huán)境需要一種可以防止突然性的電源中斷的機(jī)制。為了滿(mǎn)足這樣的要求，我們決定在無(wú)硬盤(pán)的系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)Operator Interface。
概況

基本的問(wèn)題包括從EPROM的SSD（solid state disk）引導(dǎo)，將root文件系統(tǒng)從EPROM拷貝至一個(gè)RAM disk，從客戶(hù)機(jī)加載Operator Interface軟件并且執(zhí)行它。本文主要討論系統(tǒng)工作機(jī)制的細(xì)節(jié)以及它所使用的開(kāi)發(fā)技巧。

我們所選用的硬件為一臺(tái)擁有16M RAM、一個(gè)能夠容納4M

EPROM的PC104 SSD和其他一些PC104板的基于VME的單板機(jī)。它的BIOS支持SSD的使用。系統(tǒng)使用一個(gè)可編程的鍵盤(pán)和一塊標(biāo)準(zhǔn)的VGA顯示卡。

系統(tǒng)操作

引導(dǎo)時(shí)我們需要考慮兩個(gè)選項(xiàng)：

* 在DOS下使用loadlin（可以加在Autoexec.bat文件中）引導(dǎo)Linux

* 安裝LILO直接引導(dǎo)Linux

第二種選項(xiàng)的好處是引導(dǎo)所用的時(shí)間較小。我們采用第一種方案，因?yàn)槲覀兪褂靡粋€(gè)可編程的鍵盤(pán)——在DOS運(yùn)行為鍵盤(pán)編程的軟件。

為了使系統(tǒng)工作，我們需要kernel-hacking。Ramdisk.c代碼被改成可以從任意的塊設(shè)備加載而不僅僅是從軟盤(pán)。另外，我們寫(xiě)一個(gè)從EPROM設(shè)備的新的塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。

實(shí)現(xiàn)EPROM設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的第一種思想是在EPROM中生成一個(gè)磁盤(pán)映像。這會(huì)為我們提供一個(gè)同EPROM相同大小的RAM disk，在這種情況下大小為3.5M（SSD的DOS分區(qū)占1/2M）。為了得到一個(gè)大的RAM disk，我們使用一個(gè)壓縮的磁盤(pán)映像。壓縮的思想很簡(jiǎn)單，相同的扇區(qū)之存貯一次。這樣的好處是磁盤(pán)映像的空白區(qū)域不占用EPROM空間。

為了自動(dòng)運(yùn)行Operator interface程序，我們需要一個(gè)程序來(lái)替代getty。

這個(gè)程序（dboot.c）應(yīng)該運(yùn)行登錄程序，可以為指定的虛擬終端設(shè)置stdin,stdou和stderr。

引導(dǎo)的過(guò)程是這樣的：

l 加電后進(jìn)行內(nèi)存檢測(cè)
l 加載運(yùn)行AUTOEXEC.BAT的DOS
l 運(yùn)行鍵盤(pán)應(yīng)用程序
l 運(yùn)行LOADLIN——從DOS分區(qū)中讀取Linux內(nèi)核執(zhí)行
l 由linux內(nèi)核接管系統(tǒng)
l 從EPROM中加載RAM disk
l 轉(zhuǎn)換root文件系統(tǒng)到RAM disk
l init讀取inittab，注意inittab執(zhí)行dboot 而不是getty
l 啟動(dòng)Operator interface

開(kāi)發(fā)

下一階段的任務(wù)是將EPROM的磁盤(pán)內(nèi)容組織在一起。我們使

用如下分區(qū)的輔助盤(pán)來(lái)完成這項(xiàng)任務(wù)：

＊ /dev/hda1 – 80M linux system
＊ /dev/hda2 - 6M EPROM
＊ /dev/hda3 - 20M DOS分區(qū)
＊ 使用Lilo引導(dǎo)
直接對(duì)EPROM進(jìn)行編程時(shí)很費(fèi)時(shí)間的事。所以，我們大部分的開(kāi)發(fā)使用輻助盤(pán)來(lái)進(jìn)行。

磁盤(pán)映像的開(kāi)發(fā)首先確定需求。首先完成一個(gè)最小的系統(tǒng)，然后再將operator interface所需的項(xiàng)目加到系統(tǒng)中。由于我不是Unix專(zhuān)家，所以這個(gè)最小系統(tǒng)的完成是個(gè)試驗(yàn)、糾錯(cuò)的過(guò)程。我不斷的試驗(yàn)，直到系統(tǒng)正常運(yùn)行。

下一步將Linux分區(qū)的內(nèi)容拷貝到6M分區(qū)中，然后在DOS下進(jìn)行如下操作：
loadlin zimage root=/dev/hda2 ro

如果系統(tǒng)穩(wěn)定，則將6M分區(qū)載入到RAM disk。這同從EPROM中加載是相似的。為了避免對(duì)EPROM編程而測(cè)試系統(tǒng)，在DOS下進(jìn)行如下操作：
loadlin zimage root=/dev/hda2 ramdisk=6144 ro

因?yàn)閷?duì)ramdisk.c進(jìn)行了修改，/dev/hda2磁盤(pán)映像被加載到RAM中，然后root分區(qū)轉(zhuǎn)換為RAM disk。我們需要不斷地修改disk image直到它正常工作為止。

對(duì)EPROMs編程

首先使用tar將小的disk image打包，然后解壓縮到一個(gè)干凈的文件系統(tǒng)。

為了打包disk image。我們從Linux引導(dǎo)，然后加載6M分區(qū)。不要對(duì)proc文件系統(tǒng)執(zhí)行tar命令。我們使用以下的命令：
mount –t ext2 /dev/hda2 /mnt
cd /mnt
tar –cpf /tmp/eprom.tar *

為了生成disk image，我使用另一擁有6M RAM disk的計(jì)算機(jī)和如下的命令行：
dd if=/dev/zero of=/dev/ram count=12288
mke2fs /dev/ram 6144
mount –t ext2 /dev/ram /mnt
cd /mnt
tar –xpf ~/eprom.tar
dd if=/dev/ram of=~/eprom.dsk count=12288

這生成一個(gè)eprom.dsk文件，我們使用med.c程序?qū)isk image(eprom.dsk)寫(xiě)入EPROMs(即對(duì)EPROMs編程)。
Med ~/eprom.dsk ~/eprom.img

然后EPROM程序員將EPROM image刻入EPROM中。
DOS boot SSD
SBC的SSD功能幫助我們構(gòu)建disk image。DOS SSD disk最少需要如下的文件：DOS引導(dǎo)文件，command.com,autoexec.bat，鍵盤(pán)加載程序，loadlin與zImage。

結(jié)論
輔助盤(pán)上的開(kāi)發(fā)工作量很大，我們需要采取措施來(lái)減少工作量。EPROM disk在我們的應(yīng)用程序中工作的很好。

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