ARM嵌入式Linux系統(tǒng)的實現(xiàn)

王暾

摘要

在網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、智能化技術(shù)及信息化技術(shù)進(jìn)步過程中，極大的發(fā)展了嵌入式技術(shù)，并于各個領(lǐng)域中廣泛的應(yīng)用。Linux系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性、較高的可靠性等優(yōu)點，屬于嵌入式領(lǐng)域中的新興力量，市場潛力與商業(yè)價值均非常巨大?，F(xiàn)階段，嵌入式處理器中應(yīng)用最廣泛的為ARM，32位，性能高、功耗低，已成為Linux嵌入系統(tǒng)移植的重點之一。因此，本文探討了ARM嵌入式Linux系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】ARM Linux系統(tǒng) 研究 實現(xiàn)

隨著嵌入式操作系統(tǒng)的使用，極大的提高了其可靠性及穩(wěn)定性，也明顯的增強了系統(tǒng)多任務(wù)處理能力。現(xiàn)階段，具有多種多樣的嵌入式操作系統(tǒng)類型，其中，開發(fā)首選為Linux系統(tǒng)，具有源碼開放、軟件資源豐富、內(nèi)核功能強大、多任務(wù)處理、支持多種體系結(jié)構(gòu)等優(yōu)點，而當(dāng)Linux系統(tǒng)應(yīng)用于復(fù)雜系統(tǒng)中時，有必要研究出特定的硬件平臺與實際應(yīng)用移植操作系統(tǒng)，以使其功能良好的實現(xiàn)。

1硬件平臺

本文在進(jìn)行系統(tǒng)硬件單元開發(fā)時，以三星ARM920T處理器S3C2410X為平臺。S3C2410X微控制器中，內(nèi)核為ARM920T，16/32bits，單獨16K指令及數(shù)據(jù)cache內(nèi)置其中，支持多種操作系統(tǒng)，如Linux、Wince，利用AMBA作為總線結(jié)構(gòu)，運行時，頻率能夠達(dá)到230MHz，性能良好，功耗低，在中高檔手持終端應(yīng)用開發(fā)中較為適合。

2ARM嵌入式Linux系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

2.1建立交叉編譯環(huán)境

開發(fā)嵌入式系統(tǒng)時，與之配套的開發(fā)環(huán)境是必須要建立的，通常，編譯環(huán)境、調(diào)試環(huán)境、操作系統(tǒng)配置工具、下載工具均包含在開發(fā)環(huán)境中。最初開發(fā)嵌入式系統(tǒng)過程中，尚未建立目標(biāo)系統(tǒng)平臺，因而交叉編譯在主機上進(jìn)行，將需求的啟動引導(dǎo)代碼、操作系統(tǒng)核心生成；隨后，經(jīng)串口或網(wǎng)絡(luò)，主機系統(tǒng)與目標(biāo)系統(tǒng)間的通信連接有效建立，相互協(xié)作下，開發(fā)嵌入式系統(tǒng)的工作共同完成。因此，對于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)來說，組成有兩部分，一部分為主機系統(tǒng)，一部分為目標(biāo)系統(tǒng)。一般，嵌入式系統(tǒng)不存在軟件開發(fā)環(huán)境，需運行軟件的開發(fā)工作在主機上進(jìn)行，但開發(fā)主機并不兼容目標(biāo)系統(tǒng)的二進(jìn)制執(zhí)行級別，此時，交叉編譯工具即需要使用。開發(fā)ARM嵌入式Linux系統(tǒng)過程中，以arm-linux交叉工具鏈作為交叉工具。

2.2Bootloader的研究與移植

PC體系結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)的引導(dǎo)加載程序包含兩部分，一部分為BIOS，另一部分為系統(tǒng)引導(dǎo)程序（位于硬盤MBR中）。但對于嵌入式系統(tǒng)，BIOS固件程序并不存在，較少應(yīng)用硬盤作為存儲介質(zhì)，系統(tǒng)存儲時，主要以Flash作為媒質(zhì)，此種結(jié)構(gòu)下，通過引導(dǎo)程序Bootloader來完成系統(tǒng)的啟動加載。實現(xiàn)Bootloader時，對硬件嚴(yán)重依賴，在嵌入式系統(tǒng)中，通過Bootloader的建立基本無法實現(xiàn)，通常，以特定體系結(jié)構(gòu)CPU為依據(jù)，實現(xiàn)Bootloader。另外，Bootloader還會對嵌入式板級設(shè)備配置形成依賴，即盡管電路板設(shè)計時按照統(tǒng)一處理器進(jìn)行，但Bootloader若想同時運行在兩塊板子上，源程序也要做出適當(dāng)修改，之后再移植?；诖?，嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)時，前提工作之一即為特定Bootloader的移植或開發(fā)。VIVI是一種Bootloader，具有強大的功能，支持的微處理器包含SA-1110、S3C2410兩種。本文在移植Bootloader時，以smdk2410為基礎(chǔ)，經(jīng)修改后實現(xiàn)，修改過程中，硬件常數(shù)、Flash分區(qū)信息等均是需修改的參數(shù)。

2.3ARM Linux內(nèi)核的移植

Linux包含穩(wěn)定版與開發(fā)板兩種內(nèi)核，穩(wěn)定版內(nèi)核強度為工業(yè)級，應(yīng)用與部署可廣泛開展，對于新發(fā)布的，通常只對Bug做出修正，或?qū)⑿略O(shè)備驅(qū)動程序加入其中；而開發(fā)版內(nèi)核中，多數(shù)東西都會較快的變化，加入的新特性所處的階通常為測試、試驗，穩(wěn)定性較差，應(yīng)用級操作系統(tǒng)并不適合采用。Linux內(nèi)核移植時，穩(wěn)定版內(nèi)核優(yōu)先選擇，本文使用2.4.18。移植ARM Linux內(nèi)核時，應(yīng)首先啟動內(nèi)核，啟動過程中，引導(dǎo)任務(wù)由引導(dǎo)程序完成后，CPU控制權(quán)被Linux接管，之后Linux核心映像代碼由CPU執(zhí)行，Linux啟動過程開始，運行init后，終端建立；隨后修改移植時需求的代碼，makefile文件的修改為內(nèi)核啟動部分主要修改的內(nèi)容，同時，還需要將NAND Flash支持加上，并填寫mtd分區(qū)表；接著進(jìn)行內(nèi)核配置，Linux內(nèi)核對模塊化良好的支持，配置Linux內(nèi)核時，make config、make oldconfig、made menuconfig、make xconfig為常用的方法；最后，實施內(nèi)核編譯，內(nèi)核依賴關(guān)系建立后，將內(nèi)核映像、內(nèi)核組建創(chuàng)建出來，完成編譯。

2.4系統(tǒng)燒寫

VIVI燒寫時，利用JTAG，JTAG線的一端連接計算機并口，另一端連接核心板右下角引出針，連接過程中，要對方向格外注意，保證其白色標(biāo)記上下對應(yīng)核心板插針上的白色標(biāo)記。VIVI燒寫之后，啟動引導(dǎo)可正常進(jìn)行，但系統(tǒng)此時并非真正可用，內(nèi)核及根文件系統(tǒng)燒寫工作完成之后才能真正的使用。內(nèi)核與根文件系統(tǒng)燒寫時，采用Xmodem協(xié)議，經(jīng)串口進(jìn)行，通過串口，連接主機與目標(biāo)板，minicom-s輸入Linux終端中，設(shè)置minicon。串口配置時采用Serial port setup，奇偶校驗位、流量控制均不需要，默認(rèn)值狀態(tài)保存設(shè)置。另外，VIVI啟動后，重新劃分NAND Flash區(qū)域，接著即可進(jìn)行引導(dǎo)程序、內(nèi)核、根文件系統(tǒng)的燒寫。完成所有燒寫工作后，板子重啟，稍等等信息出現(xiàn)后，表明系統(tǒng)己經(jīng)正常進(jìn)入，成功的完成移植。

3結(jié)論

本文以ARM處理器為基礎(chǔ)，成功的進(jìn)行了Linux系統(tǒng)的構(gòu)建，實現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中有效移植引導(dǎo)程序的目的，具有較高的實用價值，但由于本文研究能力有限，還需要進(jìn)行更為深入的研究，促進(jìn)Linux系統(tǒng)的良好發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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