Linux移植技巧：实现控制台重定向 (linux移植 console 重定向)
Linux作为一款设计用于服务器的操作系统，在运行过程中通常是没有界面的。操作系统内核中提供了系统调用接口，用户程序可以通过调用这些接口来获取系统资源的使用。在嵌入式系统中，通常会通过控制台串口与开发板进行交互。但是，有时候需要将控制台重定向到其他设备，如串口，网口等。本文将介绍如何在移植Linux到嵌入式系统时实现控制台重定向的技巧。
一、控制台简介
在Linux中，标准输入、标准输出和标准错误输出分别对应于设备文件stdin、stdout和stderr。默认情况下，这三个文件都与控制台终端关联。控制台是一种物理设备，通常是一个显示屏或者指向一个显示器的串口。通过这种设备，用户可以看到操作系统的输出和响应。如果将控制台终端与其他设备进行关联，则可以将输出流和输入流的数据通过该设备进行传输。重定向的基本概念是将一个数据流输送到另一个输出端口。
二、实现控制台重定向的方法
实现控制台重定向可以通过修改内核代码或者修改启动参数来实现。重定向可以将控制台输出重定向到串口或网口等设备，实现与设备的交互、遥测采集等操作。下面将分别介绍这两种方法。
1. 修改内核代码
重定向控制台可通过修改内核中的相关代码实现。主要有两种情况：
（1）串口重定向控制台
对于串口，我们需对内核代码进行修改，主要包括：
在开发板的硬件配置文件中，配置串口信息，包含端口、波特率等参数。在内核中寻找控制台终端的代码，修改以支持串口设备。有些内核中已经对这一部分代码进行了修改，不需要再对其进行更改。 使用向量表进行重定向。向量表是一个记录中断服务程序的地址的表。当硬件出现中断时，中断控制器查找向量表来确定中断服务程序的地址，然后跳转到该程序中执行代码。向量表中有几项保留为串口的I/O，我们可以使用这些保留中的一个项，将控制台终端指向该项，实现重定向。 使用启动参数进行重定向。在这种情况下，需要在启动参数中添加如下内容：console=ttySAC0,115200。其中，ttySAC0是串口的设备节点名称，115200是串口的波特率。
（2）网络重定向控制台
对于网络重定向控制台，我们可以通过以下方式来实现：
代码修改。在内核中寻找控制台终端的代码，修改以支持网络设备。这种方式需要对内核源代码进行修改，较为复杂。 启动参数设置。在启动参数中添加如下内容：console=tty、tty0或者tty1，其中tty是泛指的字符设备，表示所有的终端设备，tty0表示内核控制台，tty1表示之一条串口，依此类推。控制台的输出会直接在网卡上发送，因此需要将输出流连接到特定的网卡上，并指定其通道。指定特定的内核模块用于网卡的驱动程序。
2. 修改启动参数
修改启动参数是实现控制台重定向的最简单方式，无需进行内核代码的修改。这种方式适用于不需要特定的设置或用户不想修改内核的情况下。修改启动参数需要进行如下设置：
设置串口信息。在启动参数中添加如下内容：console=ttySAC0,115200。其中，ttySAC0是串口的设备节点名称，115200是串口的波特率。 如果需要通过网络进行控制台重定向，则需要设置类似于如下内容的网络参数：console=tty、tty0或者tty1 netconsole=eth0,1500@192.168.1.120/24,12345@192.168.1.1/。其中，eth0是设备节点名称，1500@192.168.1.120/24表示本地地址，12345@192.168.1.1/表示远程地址和端口号。
三、控制台重定向的优势和应用
通过控制台重定向，我们可以实现以下功能：
1. 远程调试
通过控制台重定向，我们可以将开发板的运行状态输出到另一台计算机上。这对于开发调试非常有用。当用户无法即时访问系统时，该功能可以协助用户进行远程维护和监测。该功能在嵌入式开发中十分常见。
2. 远程控制
控制台重定向也可以用于远程控制。用户可以通过相应的文本命令，在终端输入指令，控制服务器上程序的运行、关闭等命令。
3. 系统监控
通过将输出流连接到网卡之后，我们可以将控制台重定向到其他设备上进行监控。例如，你可以将控制台重定向到警报系统中，当系统出现异常时，可以使用警报系统发出警示。该功能在从事嵌入式系统开发的人员中较为常见。
4. 遥测采集
通过将控制台重定向到特定的网口上，可以用于遥测采集。例如，对于无人机等适合进行遥测采集的应用，我们可以将采集器与无人机的控制台终端进行连接，通过采集器采集无人机的状态数据，然后将数据传输到地面站或云平台上进行分析。
结语
本文介绍了如在移植Linux到嵌入式系统中实现控制台重定向的方法。内核代码修改和启动参数设置两种方式可以轻松实现控制台重定向。重定向功能可以用于开发过程中的远程调试和控制，系统监控以及数据采集等应用，这些功能对于嵌入式系统的开发和调试非常有用。重定向是控制台应用的一个重要组成部分，因此是嵌入式系统开发中必不可少的技巧。
