cubieboard 发表于 2014-8-11 18:03:20

对于cubieboard的sunxi kernel的研究笔记

本帖最后由 cubieboard 于 2014-8-11 18:04 编辑

因为看到老外做arm模拟器在avr单片机上跑linux启动bash(花6小时),感觉自己也要试试,要是能在我的Huluboard(和UNO配置一样,328p)上跑linux我该多高兴啊,但不管是否成功,能学到是最好
于是先从kernel抓起,找准一个以前编译的内核,启动ubuntu,没错,uImage,就你了。
[*]root@ubuntu:~/kernel/linux-sunxi-sunxi-3.4/output#
[*]hexdump -C uImage -n 64
[*]0000000027 05 19 56 7f 91 23 3a51 a1 53 0b 00 3f dd 28|'..V..#:Q.S..?.(|
[*]0000001040 00 80 00 40 00 80 0083 e5 d5 e1 05 02 02 00|@...@...........|
[*]000000204c 69 6e 75 78 2d 33 2e34 2e 34 33 00 00 00 00|Linux-3.4.43....|
[*]0000003000 00 00 00 00 00 00 0000 00 00 00 00 00 00 00|................|
[*]00000040

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uImage的前64个字节是文件头,后面是zImage
我们可以试试:
[*]root@ubuntu:~/kernel/linux-sunxi-sunxi-3.4/output# hexdump -C uImage -n 70
[*]0000000027 05 19 56 7f 91 23 3a51 a1 53 0b 00 3f dd 28|'..V..#:Q.S..?.(|
[*]0000001040 00 80 00 40 00 80 0083 e5 d5 e1 05 02 02 00|@...@...........|
[*]000000204c 69 6e 75 78 2d 33 2e34 2e 34 33 00 00 00 00|Linux-3.4.43....|
[*]0000003000 00 00 00 00 00 00 0000 00 00 00 00 00 00 00|................|
[*]0000004000 00 a0 e1 00 00                                 |......|
[*]00000046
[*]root@ubuntu:~/kernel/linux-sunxi-sunxi-3.4/output# hexdump -C zImage -n 6
[*]0000000000 00 a0 e1 00 00                                 |......|
[*]00000006
[*]root@ubuntu:~/kernel/linux-sunxi-sunxi-3.4/output#
[*]

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大家应该看出来了吧?uImage(以下可能简称u)后面的6个字节和zImage(同理可能简称)的前6字节一致,也就是说,要从uImage里提取zImage,一个dd命令即可,dd if=uImage of=zImage bs=1 seek=64,不知道对不对……
好吧,研究kernel,看u-boot的code比较合适,因为u-boot是启动kernel的
u-boot下:
include/image.h
跳过一些code,来啦!
系统代码,CPU代码,映像格式,压缩格式
[*]/*
[*]* Operating System Codes
[*]*/
[*]#define IH_OS_INVALID                0      /* Invalid OS      */
[*]#define IH_OS_OPENBSD                1      /* OpenBSD      */
[*]#define IH_OS_NETBSD                2      /* NetBSD      */
[*]#define IH_OS_FREEBSD                3      /* FreeBSD      */
[*]#define IH_OS_4_4BSD                4      /* 4.4BSD      */
[*]#define IH_OS_LINUX                5      /* Linux      */
[*]#define IH_OS_SVR4                6      /* SVR4                */
[*]#define IH_OS_ESIX                7      /* Esix                */
[*]#define IH_OS_SOLARIS                8      /* Solaris      */
[*]#define IH_OS_IRIX                9      /* Irix                */
[*]#define IH_OS_SCO                10      /* SCO                */
[*]#define IH_OS_DELL                11      /* Dell                */
[*]#define IH_OS_NCR                12      /* NCR                */
[*]#define IH_OS_LYNXOS                13      /* LynxOS      */
[*]#define IH_OS_VXWORKS                14      /* VxWorks      */
[*]#define IH_OS_PSOS                15      /* pSOS                */
[*]#define IH_OS_QNX                16      /* QNX                */
[*]#define IH_OS_U_BOOT                17      /* Firmware      */
[*]#define IH_OS_RTEMS                18      /* RTEMS      */
[*]#define IH_OS_ARTOS                19      /* ARTOS      */
[*]#define IH_OS_UNITY                20      /* Unity OS      */
[*]#define IH_OS_INTEGRITY                21      /* INTEGRITY      */
[*]#define IH_OS_OSE                22      /* OSE                */
[*]#define IH_OS_PLAN9                23      /* Plan 9      */
[*]
[*]/*
[*]* CPU Architecture Codes (supported by Linux)
[*]*/
[*]#define IH_ARCH_INVALID                0      /* Invalid CPU      */
[*]#define IH_ARCH_ALPHA                1      /* Alpha      */
[*]#define IH_ARCH_ARM                2      /* ARM                */
[*]#define IH_ARCH_I386                3      /* Intel x86      */
[*]#define IH_ARCH_IA64                4      /* IA64                */
[*]#define IH_ARCH_MIPS                5      /* MIPS                */
[*]#define IH_ARCH_MIPS64                6      /* MIPS         64 Bit */
[*]#define IH_ARCH_PPC                7      /* PowerPC      */
[*]#define IH_ARCH_S390                8      /* IBM S390      */
[*]#define IH_ARCH_SH                9      /* SuperH      */
[*]#define IH_ARCH_SPARC                10      /* Sparc      */
[*]#define IH_ARCH_SPARC64                11      /* Sparc 64 Bit */
[*]#define IH_ARCH_M68K                12      /* M68K                */
[*]#define IH_ARCH_MICROBLAZE      14      /* MicroBlaze   */
[*]#define IH_ARCH_NIOS2                15      /* Nios-II      */
[*]#define IH_ARCH_BLACKFIN      16      /* Blackfin      */
[*]#define IH_ARCH_AVR32                17      /* AVR32      */
[*]#define IH_ARCH_ST200                18      /* STMicroelectronics ST200*/
[*]#define IH_ARCH_SANDBOX                19      /* Sandbox architecture (test only) */
[*]#define IH_ARCH_NDS32                20      /* ANDES Technology - NDS32*/
[*]#define IH_ARCH_OPENRISC      21      /* OpenRISC 1000*/
[*]
[*]/*
[*]* Image Types
[*]*
[*]* "Standalone Programs" are directly runnable in the environment
[*]*      provided by U-Boot; it is expected that (if they behave
[*]*      well) you can continue to work in U-Boot after return from
[*]*      the Standalone Program.
[*]* "OS Kernel Images" are usually images of some Embedded OS which
[*]*      will take over control completely. Usually these programs
[*]*      will install their own set of exception handlers, device
[*]*      drivers, set up the MMU, etc. - this means, that you cannot
[*]*      expect to re-enter U-Boot except by resetting the CPU.
[*]* "RAMDisk Images" are more or less just data blocks, and their
[*]*      parameters (address, size) are passed to an OS kernel that is
[*]*      being started.
[*]* "Multi-File Images" contain several images, typically an OS
[*]*      (Linux) kernel image and one or more data images like
[*]*      RAMDisks. This construct is useful for instance when you want
[*]*      to boot over the network using BOOTP etc., where the boot
[*]*      server provides just a single image file, but you want to get
[*]*      for instance an OS kernel and a RAMDisk image.
[*]*
[*]*      "Multi-File Images" start with a list of image sizes, each
[*]*      image size (in bytes) specified by an "uint32_t" in network
[*]*      byte order. This list is terminated by an "(uint32_t)0".
[*]*      Immediately after the terminating 0 follow the images, one by
[*]*      one, all aligned on "uint32_t" boundaries (size rounded up to
[*]*      a multiple of 4 bytes - except for the last file).
[*]*
[*]* "Firmware Images" are binary images containing firmware (like
[*]*      U-Boot or FPGA images) which usually will be programmed to
[*]*      flash memory.
[*]*
[*]* "Script files" are command sequences that will be executed by
[*]*      U-Boot's command interpreter; this feature is especially
[*]*      useful when you configure U-Boot to use a real shell (hush)
[*]*      as command interpreter (=> Shell Scripts).
[*]*/
[*]
[*]#define IH_TYPE_INVALID                0      /* Invalid Image                */
[*]#define IH_TYPE_STANDALONE      1      /* Standalone Program                */
[*]#define IH_TYPE_KERNEL                2      /* OS Kernel Image                */
[*]#define IH_TYPE_RAMDISK                3      /* RAMDisk Image                */
[*]#define IH_TYPE_MULTI                4      /* Multi-File Image                */
[*]#define IH_TYPE_FIRMWARE      5      /* Firmware Image                */
[*]#define IH_TYPE_SCRIPT                6      /* Script file                        */
[*]#define IH_TYPE_FILESYSTEM      7      /* Filesystem Image (any type)      */
[*]#define IH_TYPE_FLATDT                8      /* Binary Flat Device Tree Blob      */
[*]#define IH_TYPE_KWBIMAGE      9      /* Kirkwood Boot Image                */
[*]#define IH_TYPE_IMXIMAGE      10      /* Freescale IMXBoot Image      */
[*]#define IH_TYPE_UBLIMAGE      11      /* Davinci UBL Image                */
[*]#define IH_TYPE_OMAPIMAGE      12      /* TI OMAP Config Header Image      */
[*]#define IH_TYPE_AISIMAGE      13      /* TI Davinci AIS Image                */
[*]#define IH_TYPE_KERNEL_NOLOAD      14      /* OS Kernel Image, can run from any load address */
[*]#define IH_TYPE_PBLIMAGE      15      /* Freescale PBL Boot Image      */
[*]
[*]/*
[*]* Compression Types
[*]*/
[*]#define IH_COMP_NONE                0      /*No         Compression Used      */
[*]#define IH_COMP_GZIP                1      /* gzip         Compression Used      */
[*]#define IH_COMP_BZIP2                2      /* bzip2 Compression Used      */
[*]#define IH_COMP_LZMA                3      /* lzmaCompression Used      */
[*]#define IH_COMP_LZO                4      /* lzo   Compression Used      */
[*]

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还有个define:
[*]#define IH_MAGIC      0x27051956      /* Image Magic Number                */
[*]#define IH_NMLEN                32      /* Image Name Length                */

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接下来是struct:
[*]/*
[*]* Legacy format image header,
[*]* all data in network byte order (aka natural aka bigendian).
[*]*/
[*]typedef struct image_header {
[*]      __be32                ih_magic;      /* Image Header Magic Number      */
[*]      __be32                ih_hcrc;      /* Image Header CRC Checksum      */
[*]      __be32                ih_time;      /* Image Creation Timestamp      */
[*]      __be32                ih_size;      /* Image Data Size                */
[*]      __be32                ih_load;      /* Data         LoadAddress                */
[*]      __be32                ih_ep;                /* Entry Point Address                */
[*]      __be32                ih_dcrc;      /* Image Data CRC Checksum      */
[*]      uint8_t                ih_os;                /* Operating System                */
[*]      uint8_t                ih_arch;      /* CPU architecture                */
[*]      uint8_t                ih_type;      /* Image Type                        */
[*]      uint8_t                ih_comp;      /* Compression Type                */
[*]      uint8_t                ih_name;      /* Image Name                */
[*]} image_header_t;
[*]
[*]typedef struct image_info {
[*]      ulong                start, end;                /* start/end of blob */
[*]      ulong                image_start, image_len; /* start of image within blob, len of image */
[*]      ulong                load;                        /* load addr for the image */
[*]      uint8_t                comp, type, os;                /* compression, type of image, os type */
[*]} image_info_t;

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经过查询发现IH_NMLEN = 32,于是判断后32byte是内核名字,果然
[*]root@ubuntu:~/kernel/linux-sunxi-sunxi-3.4/output# hexdump -C uImage -n 32
[*]0000000027 05 19 56 7f 91 23 3a51 a1 53 0b 00 3f dd 28|'..V..#:Q.S..?.(|
[*]0000001040 00 80 00 40 00 80 0083 e5 d5 e1 05 02 02 00|@...@...........|
[*]00000020
[*]root@ubuntu:~/kernel/linux-sunxi-sunxi-3.4/output# hexdump -C uImage -n 32 -s 32
[*]000000204c 69 6e 75 78 2d 33 2e34 2e 34 33 00 00 00 00|Linux-3.4.43....|
[*]0000003000 00 00 00 00 00 00 0000 00 00 00 00 00 00 00|................|
[*]00000040
[*]root@ubuntu:~/kernel/linux-sunxi-sunxi-3.4/output#
[*]

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前面一直没想起来,去找各个位置定义,后来突然想起struct里的定义和位置有关
大家参考这个:
[*]root@ubuntu:~/kernel/linux-sunxi-sunxi-3.4/output# hexdump -C uImage -n 32
[*]0000000027 05 19 56 7f 91 23 3a51 a1 53 0b 00 3f dd 28|'..V..#:Q.S..?.(|
[*]0000001040 00 80 00 40 00 80 0083 e5 d5 e1 05 02 02 00|@...@...........|
[*]00000020

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根据struct的定义,发现32字节的末尾有05 02 02 00,它们的定义在上面有贴,uint8_t类型,就是8个bit,一个byte:
05Linux
02ARM
02KERNEL
00无压缩
然后继续往前,__be32类型,32个bit有符号,也就是4个byte,struct里面写的是dcrc,看注释,data的crc,那么就是zImage的crc,这个嘛,用crc32程序看看(crc32是根据ubuntu提示安装的,叫libarchive-zip-perl)
[*]root@ubuntu:~/kernel/linux-sunxi-sunxi-3.4/output# crc32 zImage
[*]83e5d5e1
[*]root@ubuntu:~/kernel/linux-sunxi-sunxi-3.4/output#
[*]

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大家往上看,是不是有个83 e5 d5 e1?说明是正确的
再来,两个address
40 00 80 00 40 00 80 00
两个都是40 00 80 00
参考这个帖子,里面有内核引导数据:http://cn.cubieboard.org/forum.php?mod=viewthread&tid=601&extra=
没错,对了,就是40008000
再来,00 35 DD 28,是大小,data size,就是zImage的size
先用计算机换成10进制
0x0035dd28=4185384
然后呢:
[*]root@ubuntu:~/kernel/linux-sunxi-sunxi-3.4/output# ls -l zImage
[*]-rwxr-xr-x 1 root root 4185384 Oct2 17:58 zImage
[*]root@ubuntu:~/kernel/linux-sunxi-sunxi-3.4/output#
[*]

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啊哈~
接下来,timestamp,时间戳。
51 a1 53 0b=1369527051
网上找个时间戳转换工具http://tool.chinaz.com/Tools/unixtime.aspx
转换得2013年5月26日格林尼治标准时间+0800上午8时10分51秒
上面的hcrc个我就觉得有点奇怪了,header里面调header的CRC?!
附上函数:
[*]int image_check_hcrc(const image_header_t *hdr)
[*]{
[*]      ulong hcrc;
[*]      ulong len = image_get_header_size();
[*]      image_header_t header;
[*]
[*]      /* Copy header so we can blank CRC field for re-calculation */
[*]      memmove(&header, (char *)hdr, image_get_header_size());
[*]      image_set_hcrc(&header, 0);
[*]
[*]      hcrc = crc32(0, (unsigned char *)&header, len);
[*]
[*]      return (hcrc == image_get_hcrc(hdr));
[*]}

复制代码
为啥用memmove,为啥不直接调用hdr?初学C,感觉有点奇怪
看了下:http://blog.csdn.net/ecbtnrt/article/details/6707113
看着一堆include的h文件发晕,大家有啥办法自动检测函数位置不?
跳过,继续,magic魔术,是判断是不是所需镜像的
内部定义:
[*]#define IH_MAGIC      0x27051956      /* Image Magic */

复制代码
正好里面是27 05 19 56,也正好了
看的文章:
http://atmel.eefocus.com/article ... tml?sort=1098_0_0_0
http://bbs.chinaunix.net/thread-1916502-1-1.html
http://os.chinaunix.net/a2009/1203/1000/000001000100.shtml
http://www.360doc.com/content/09/0727/00/26398_4475381.shtml
http://blog.csdn.net/linweig/article/details/5044978
http://blog.csdn.net/ecbtnrt/article/details/6707113

原文作者:tll
原文链接:http://forum.cubietech.com/forum.php?mod=viewthread&tid=1209&extra=page%3D2

cubieboard 发表于 2014-8-11 18:07:13

文章中表情因格式问题出现了那个表情,表情请用“:Q”代替!请知悉。
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查看完整版本: 对于cubieboard的sunxi kernel的研究笔记