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이페이지의 저작권은 |
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제목: MIPS 보드에 리눅스 커널 탑재방법 |
저자에게 있습니다 |
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저자: 정재준(rgbi3307@nate.com) |
최근수정일:2009-01-18 |
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이문서의 기술 범위
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ARM 환경의 MIPS 보드에 리눅스 커널을 탑재하는 방법을 설명한다. 관련 용어: ARM(Advanced
RISC Machine): Embedded Sytem에 사용되는 저전력, 저가의 고성능 RISC 프로세서와 주변장치들. 관련사이트 MIPS(Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages)는 밉스 테크놀로지에서 개발한 RISC 마이크로프로세서. 참조사이트: http://www.linux-mips.org/wiki/Porting |
1. 준비조건
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* C 프로그램밍 * OS에 대한 몇가지 이론지식, 인터럽트 다루기, 시스템 호출, 메모리 관리와 같은 것들. * 리눅스 커널 환경설정과 만들기. 충분한 지식이 없어도 이곳에서 많은 도움을 얻을 수 있음. * MIPS CPU에 대한 몇가지 지식. CP0 레지지스터를 다루는 것이 필요하고, 인터럽트 가능 혹은 불가능, 등등.. * MIPS 어셈블리에 대한 전문적인 지식이 없어도 되지만, 이것에 대해서 전혀 모르고 있다면 몇가지 상황에서 어려움이 있을 수 있음. * MIPS 하드웨어가 만드시 필요함. * 마지막으로 가장 중요한 점은, 배우고자 하는 열정과 끊임없는 디버깅 시간들이 필요함. 또한, Ralf Bachle, ralf@gnu.org가 작성한 <Linux MIPS HOWTO> 문서를 읽어보는 것을 추천한다. |
2. 탑재 단계 요약
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자신의 상황에 맞게, 아래의 몇가지는 건너 뛰어도 됨: 1. cross-development 환경 설치. 2. "Hello, World!" - 보드 셋업, 시리얼 포팅 작업, 시리얼 포트를 통하여 "Hello, world!" 출력. 3. 커널 다운로드 4. 나만의 코드 추가하기 5. printk 초기 작업 - 첫번째 MIPS 이미지를 만들고 커널로부터 printk 출력을 확인. 6. 시리얼 드라이브와 시리얼 콘솔 - 시리얼 콘솔에서 실제적인 printk 작업하기. 7. KGDB - KGDB는 개발에 엄청난 도움이 되므로 적극적으로 추천한다. 그리고 설치가 어렵지 않다. 8. CPU 지원 - 자신의 MIPS CPU가 현재 지원되지 않는다면, 새로운 코드를 추가해야 한다. 9. 보드 호환성 지원 - 당신의 보드 경로를 생성한다. 인터럽트 routing/handling 과 커널 타이머 서비스 설치. 10. PCI 서브시스템들 - 당신의 머신이 PCI를 가지고 있다면, PCI 장치들을 사용하기 전에 PCI 서브시스템 작업을 해야한다. 11. 이더넷 드라이브들 - 시리얼 포트 작업을 이미 하고 있었지만, 이더넷 드라이브 작업을 통하여 NFS 루트 파일 시스템을 설치하여 리눅스 사용자 작업환경을 완전히 구축할 수 있다. 12. ROMFS 루트 파일 시스템 - ROMFS 이미지를 통하여 또다른 사용자 파일 시스템을 구축할 수 있으며 이것은 램디스크에 저장된다. |
3. cross-development 환경 설치
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당신의 보드가 아직 셀프-호스팅 상태가 아니라면(실행코드를 빌드하거나 실행할 수 없는 상태), cross-development 환경이 필요하다. 이것을 갖추기 위해서는 host 와 target 머신 두개를 가지고 있어야 한다. 당신의 host(리눅스 i386)에서 코드를 빌드하고, 당신의 target(MIPS 보드)에서 다운로드하여 실행한다. target의 CPU나 메모리 자원들이 한정되어 있기 때문에, 임베디드 개발은 이러한 환경에서 이루어 진다. 당신의 개발환경 구축을 위한 주요한 단계는 cross-toolchain을 설치하는 것이다. toolchain을 모두 빌드하기 위해서는 많은 시간이 필요하므로 이미 빌드된것을 사용하는것이 좋다. 당신만의 플렛폼 지원을 위해서 툴체인을 빌드하는 방법이 있지만, 이것은 이문서의 범위를 벗어나는 것이다. 이미 빌드된 툴들을 다운로드 하기 위해서 <Toolchains>를 확인한다.(명령들이 어떤 역할을 하는지도 알 수 있음) |
4. "Hello, world!"
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크로스 개발에서 시리얼 포트는 아주 중요한 인터페이스다: 이것을 통하여 무엇이 발생하는지 확인할 수 있으며, 리눅스 개발을 시작하기 전에 시리얼 포팅 작업을 확실히 해 두어야 한다. sample code 혹은 gzipped tar ball 을 확인할 수 있으며, 이것은 printf를 동작시키는 stand-alone 프로그램이다. 이 프로그램은 나중에 디버깅 하는데에도 유용하게 사용되며, 하드웨어 레지스터 값들을 출력한다. 너무 급하게 make을 실행하지 말고, 다음과 같은 환경들을 먼저 점검한다: 1. 샘플 코드가 R4K 스타일의 CP0 구조라는 것을 가정한다. 이것은 대부분의 CPU에 적용된다. (4000 이나 최근의 MIPS32/MIPS64 까지) 2. 1MB RAM 크기를 가지고 있는지 점검한다.(리눅스를 실행하기 위해서는 1MB가 필요하다). 8MB RAM 이나 그 이상을 권장한다. 3. 시리얼 포트가 UART 표준 타입이면 시리얼 코드와 파라미터들을 변경하고, 아니면 UART를 사용하기 위해 당신만의 함수들을 제공해야 한다. 4. 당신의 cross-tool 이름과 경로가 무엇인지 Makefile을 수정한다. 이제, "make" 명령을 실행한다. 당신의 MIPS 박스에 다운로드한 것과 부합되는 ELF 이미지나 바이너리 이미지 혹은 SREC 이미지를 생성한다. 당신의 target에 이 이미지를 다운로드하고 실행하자! 당신의 host 머신에 시리얼 포트를 연결한다. minicom이 시작되고 "Hello, world!" 메세지를 확인할 수 있을것이다. 문제점들: * 당신의 부트로더가 캐시되지 않은 KSEG1 세크먼트에 이미지를 다운로드 하는지 확인한다. 만일 당신의 부트로더가 캐시된 KSEG0 영역에 다운로드 된다면, KSEG0 영역에서 이미지를 실행하기 원한다는 것이다. * 당신의 부트로더가 이미 시리얼 포트를 초기화 했다면, 당신만의 초기화를 생략하기 원한다는 것이다. * minicom를 정확하게 설치했는지 다른 머신에서 확인해 본다. * toolchain 문제가 아니길 바라며.. |
5. 커널 디렉토리 구조 결정
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<리눅스 커널 보관소>를 방문하여 가장 최근의 커널 소스를 다운로드 한다. 새로운 보드를 위한 코드는 보드 맞춤형 코드와 드라이브들로 분류된다. 드라이브 코드는 drivers/ 경로에 위치되고, 보드 맞춤형 코드는 arch/mips/ 경로에 위치된다. 예를들어 aloha 보드를 사용한다면, arch/mips/aloha 경로를 생성한다. 공통 코드나 보드 맞춤형 헤더파일들은 arch/mips/ 경로에 위치되는 것이 좋다. Documentation/kbuild/kconfig-language.txt arch/mips/Kconfig |
6. 커널 이미지 환경설정과 빌드
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* aloha 보드를 사용한다면, 'Code maturity level options' 에서 'Prompt for development and/or incomplete code/drivers' 를 선택한다. * 'Support for Hawaii Aloha board'를 선택하고, 'Machine selection'에서 다른 기계들은 선택하지 않는다. * 'CPU selection'에서 올바른 CPU를 선택한다. 보드에 맞는 CPU 항목이 없다면, 추가해야 한다. 최근의 CPU들은 일반적으로 CPU_R4X00 으로 실행될 수 있다. * 'Character devices'에서 'Standard/generic (8250/16550 and compatible UARTs) serial support'와 'Support for console on serial port'를 선택하고, 'Virtual terminal' 옵션은 선택하지 않는다. * 'Kernel hacking' 옵션에서 'Are you using a crosscompiler'를 선택한다. * 다른 옵션들은 디폴트나 'no'를 선택한다. 여기에 Aloha 보드를 위한 <sample minimum config>가 있다. make를 실행하기 전에, arch/mips/Makefile를 점검하고 cross-toolchain 프로그램 이름이 PATH 환경 변수와 같은 실행경로 상에서 정확한지 확인한다. 이제 make dep 와 make를 실행한다. 우리가 시리얼 콘솔 환경 설정을 했고, 설치가 올바르게 되었다면, 시리얼 통신을 통하여 printk 출력을 확인할 수 있을것이다. printk는 리눅스 MIPS를 위한 첫번째 C 코드이며 arch/mips/setup.c 파일의 init_arch() 함수의 첫번째 라인에서 확인할 수 있다. <Serial driver and console> |
7. KGDB
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많은 리눅스 커널 개발자들에게 KGDB는 아주 유용한 도구이다. KGDB를 사용하여 커널이 실행되는 동안에 디버깅할 수 있다. 이것을 실행하기 위해서는 target에 시리얼 포트가 필요하며, 크로스오버-케이블(널모뎀)이 개발용 호스트에 연결되어 있어야 한다. 커널 환경설정에서, 'Kernel hacking' 리스트에서 'Remote GDB kernel debugging'을 선택한다. make clean 을 실행한후, 커널을 재컴파일하면 디버깅 기호들이 커널 이미지에 컴파일되어진다. 하나의 시리얼 포트에서 커널 디버깅과 시리얼 콘솔 둘다 사용가능하게 하려면, 'Kernel hacking' 리스트에서 'Console output to GDB'도 같이 선택한다. 이것은 커널이 사용자환경으로 빠져나갈때, 콘솔 작업이 중지되는 제약사항이 있다. 왜냐하면, 커널안의 KGDB 스텁과 GDB가 상호 대화형으로 출력되도록 설계되지 않았기 때문이다. 또다른 방법으로는 Brian Moyle가 만든 'kgdb_demux'라는 스크립트를 사용하는 것이다. 이것은 ttya0 와 ttya1 이라는 두개의 가상 포트를 생성한다. 콘솔은 ttya0와 통신하고 KGDB는 ttya1과 통신한다. minicom은 /dev/ttya0에서 시작하고 KGDB는 /dev/ttya1에서 시작되도록 한다. 커널 2.6 슈도 터미널들은 /dev/prts/1-7에 있다. |
8. 새로운 CPU 지원
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제조사들마다 여러가지 다른 MIPS 코어들이 있으며, 이것들은 32비트나 64비트로 캐시 구조가 다르거나, FP 장치를 포함하지 않을 수도 있다. arch/mips/Kconfig 와 include/asm-mips/cpu.h 파일들에서 확인할 수 있다. |
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