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1、华北水利水电学院课程设计报告课程名称: 嵌入式系统 姓 名: 学 号: 班 级: 专 业: 电子信息工程 日 期: 2013/7/4 目 录前言-21 课程设计的目的和要求-21.1课程设计的目的-21.2课程设计的基本要求-22 前期准备-22.1基本工作原理-32.2 开机载入程序GRUB2-32.3 Busybox简介-42.4 根文件系统简介- 42.5 实验平台-52.6 实验流程-53 编译linux内核-64 制作启动盘-65 建立根文件系统-8 5.1 编译Busybox-8 5.2 建立文件系统-96 系统整合及测试-127 实验心得-127 参考文献-13 附录-13前 言
2、现在的计算机技术简直日新月异，U盘，固态硬盘等等存储介质做的可以越来越大，并越来越便宜。电脑已经不是稀罕物了，办公室，家里都有，并且还不只一台。电脑多了，给我们带来方便的同时，有时候也会弄得很麻烦。比如开发工具，写的文档，编的程序，在家里，办公室的电脑上都要装一装。很多实验室，生产线的在线控制，监测等等，这些的维护对一个技术人员来说工作量是非常的繁复。也许这些都可以随着技术的发展越来越方便。如果把操作系统装在U盘里，在家里，办公室，随便插在哪台机器上都可以启动自己的定制的桌面，工作的环境，是多么的方便啊！不必好几台机器都要同步文档，程序等等。本课程设计就是构建一个基于U盘存储的linux操作系
3、统，通过支持USB硬盘启动方式的PC机，可以启动U盘上的linux系统。1 课程设计的目的和要求1.1课程设计的目的通过本次课程设计，学会如何构建一个基于U盘存储的linux操作系统，了解linux操作系统的具体的构建过程，和linux操作系统的基本组成部分，以及掌握linux 操作系统的基本操作1.2 课程设计的基本要求（1）通过实验开发平台提供的Linux操作系统中的make等工具重新配置新内核，在功能齐全的前提下，要求所配置的内核尽量小。（2）制作一张启动盘（Boot Disk）。要求将该启动盘放于一张U盘上，用GRUB2引导程序引导，其引导内核为上面新配置的内核，同时考虑将它所引导的根
4、文件系统放于同一U盘上。（3）制作根文件系统盘。要求该启动盘也能放于同一张U盘上，并能通过上面做成的启动盘成功引导并进入系统，从而得到一个微型的Linux 操作系统。2 前期准备2.1 基本工作原理一个Boot/Root 盘实际上是一个完整系统的缩影，基本上是放于一张U盘上的一个小型而自给自足的Linux系统，它能够执行一个完整系统的大部分功能。故在制作启动盘之前，你应该了解基本的Linux 启动流程。开机后，系统执行存放在ROM中的BIOS程序，然后根据的设置BIOS决定是从硬盘还是软盘启动。若是从硬盘启动，则读入0柱面0磁头1扇区的MBR，引导系统的执行。一般在Linux OS中启动盘的0
5、柱面0磁头1扇区中装的是启动装载器GRUB2，它定位内核并装载内核，最后执行内核。如果GRUB2装在MBR（Master Boot Record），则先由BIOS 把GRUB2代码调入内存，然后跳转执行GRUB2，再装载执行内核，即：BIOS GRUB2（在MBR中） KERNEL；一旦内核装载完毕后，开始初始化系统所有硬件设备，当硬件设备初始化完成后，启动过程会就此停止而等待根文件系统的装载。接着，系统在根文件系统上找到init 程序并执行它，init 程序寻找它的配置文/etc/inittab、/etc/rc.S，并开始执行其中的脚本，这些脚本是一些SHELL 命令的组合，用来执行下面一些
6、命令，如加载所需的模块、装载SWAP、初始化网络、装载fstab 中列出的所有驱动器等，至此，系统启动流程完毕图 1 LINUX的启动流程2.2 开机载入程序GRUB2.0GRUB2是一个在Linux 环境下编写的引导安装（Boot Loader）程序（故其安装和配置都要在Linux下进行），其主要功能是引导Linux OS的启动。GRUB不仅可作为Linux分区的引导扇区内的启动程序，而且可放入MBR中完全控制Boot Loader的全过程。此次课程设计使用的GRUB2，主要作用是引导扇区的启动程序，加载linux内核和根文件系统。2.3 Busybox简介Busybox 是一个集成了一百多
7、个最常用linux命令和工具的软件。Busybox包含了一些简单的工具，例如ls、cat、cp等，甚至还集成了一个http服务器和一个telnet服务器,而所有这一切功能却只有区区1M左右的大小。我们平时用的那些linux命令就好比是分立式的电子元件,而Busybox就好比是一个集成电路,把常用的工具和命令集成压缩在一个可执行文件里,功能基本不变,而大小却小很多倍,在嵌入式linux中,Busybox有非常广的应用,另外,大多数linux发行版的安装程序中都有 Busybox的身影,安装linux的时候按ctrl+alt+F2就能得到一个控制台,而这个控制台中的所有命令都是指向Busybox的
8、链接。Busybox的小身材大作用的特性,给制作一张软盘的linux带来了及大方便。Busybox 被称作 “The Swiss Army Knife of Embedded Linux”，Busybox实质是提供一个很小的可执行程序，通过对其的链接，可以建立其他常用的linux系统命令。它仅仅用一个可执行文件就可以提供一个基本的 Linux 操作系统所需的常用命令。不但体积小，配置起来也方便，只需很少的配置文件即可以运行。一个由 Busybox 构成的 Linux 操作系统加上内核完全可以做到只占用 2、3M 空间，甚至可以更小。 Busybox 是 Linux下的一个开放源代码软件，编译的
9、时候需要 gcc和glibc的支持，也可以用 uClibc 代替 glibc。（glibc是gnu发布的libc库，即c运行库）。所以需要保证你的开发环境是否安装了gcc，若没安装，就可以通过命令apt-get install build-essential来安装。从Busybox的官方网站http:/ 上下载Busybox的源代码。本课程设计所用的busybox版本是busybox-1.2.0.tar.bz2。2.4 根文件系统简介Windows操作系统可以将硬盘划分为C,D,E,F等各个盘分别访问，linux同理将MTD设备划分为若干个分区，在不同的分区存放不同类别的文件。与windows
10、的C盘类似，linux一样要在一个分区上存放系统启动所必需的文件如下图所示：根文件系统必须包含支持完整Linux 系统运行所需要的每一个项目，为此它必须至少包括能让Linux系统运行的最起码需求（即基本的文件系统构架，其它需求可在系统运行时或系统运行之后动态加载）：1 最起码的目录：/dev，/bin，/sbin，/etc，/usr；2 最基本的命令文件：ash（或bash 等，shell 是必不可少的），cp，rm，ls，mkdir，cd； 3 最起码的配置文件：rc，inittab，etc.；4 最起码的设备文件：/dev/fd0，/dev/tty*，/dev/hd*，console，/d
11、ev/ram0，etc.；上述文件大小远远小于4M，所用U盘大小为1G。当用U盘启动时，文件自己先解压到内存中，形成一个虚拟启动盘（Ramdisk），通过Ramdisk来控制启动。因此，为了能够创建以上的根文件系统，必须有一个空闲的能放下约4M 文件的Ramdisk。2.5 实验平台开发环境：虚拟机VMware9.0、Ubuntu12.10开发工具：内核源码：linux-2.6.18.tar.bz2或安装linux的主机中/usr/kernel下的内核版本、Busybox版本：busybox-1.2.0.tar.bz2、U盘：Kingston2.0 4G 2.6 实验流程操作系统的设计本身是一个非常复杂和困难的工作，本实验参考Linux 操作系统的启动流程和内核架构，按照如下流程实现了小型操作系统的设计：a.编译linux内核b.制作启动盘c.建立根文件系统盘d.系统整合及测试3 编译linux内核此步主要是剪裁linux内核，以求简洁实用，适合
