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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。
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。
STM32F103 ucLinux开发之四（内核启动后的调试）