Linux在ARM上的移植摘要:本文是基于ARM的平臺(tái)上進(jìn)行嵌入式操作系統(tǒng)LINUX的移植，其中ARM選S3C2410。文中首先對(duì)Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行了介紹，然后對(duì)系統(tǒng)引導(dǎo)程序(BootLoader)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，最后給出了Linux在ARM上的移植過程。關(guān)鍵字：Linux、ARM、BootLoader、移植一、Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核Linux作為一種優(yōu)秀的操作系統(tǒng)，近幾年在嵌入式領(lǐng)域成為了極具潛力的嵌入式操作系統(tǒng)。本文的主要內(nèi)容是將Linux系統(tǒng)的內(nèi)核移植到ARM(基于ARM9S3C2410)上。Linux操作系統(tǒng)主要由內(nèi)核、Shell、文件結(jié)構(gòu)組成。其中內(nèi)核是系統(tǒng)的心臟，是運(yùn)行程序和管理磁盤、打印機(jī)等硬件設(shè)備的核心程序。Linux內(nèi)核結(jié)構(gòu)Linux內(nèi)核是整個(gè)Linux系統(tǒng)的靈魂，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)存管理、進(jìn)程調(diào)度和文件管理。Linux內(nèi)核與大部分UNIX內(nèi)核一樣是單內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)的，能夠根據(jù)需要定制內(nèi)核映像的尺寸，具有很大靈活性，不需要重新編譯內(nèi)核和引導(dǎo)就能檢驗(yàn)新的內(nèi)核組件，這個(gè)特性對(duì)于嵌入式而言是非常有好處的，方便用戶構(gòu)筑自己的個(gè)人內(nèi)核。Linux內(nèi)核由5個(gè)主要的子系統(tǒng)組成：進(jìn)程調(diào)度、內(nèi)存管理、虛擬文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接口和進(jìn)程間通信。Linux內(nèi)核代碼組織結(jié)構(gòu)本文將對(duì)LINUX進(jìn)行內(nèi)核移植，其內(nèi)核代碼分布如圖所示。圖2Ling內(nèi)核代碼分布下面分別對(duì)其進(jìn)行說明：/arch目錄包含了目前Linux支持的硬件結(jié)構(gòu)，如i386、alpha、arm等的內(nèi)核代碼；/drivers目錄包含了內(nèi)核中所有的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；/fs目錄包含了所有的文件系統(tǒng)的代碼；/include目錄包含了建立內(nèi)核代碼所需的大部分庫(kù)文件，這個(gè)模塊利用其它模塊重建內(nèi)核；/init目錄包含了內(nèi)核的初始化代碼，內(nèi)核從此處工作；/ipc目錄包含了進(jìn)程間通信代碼；/kernel子目錄包含了主內(nèi)核代碼；/mm目錄包含所有獨(dú)立于CPU體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)存管理代碼；/net目錄包含了和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的代碼,如ipv4、ipv6等。一般在每個(gè)目錄下都有一個(gè).depend文件和一個(gè)Makefile文件，這兩個(gè)文件都是編譯時(shí)使用的輔助文件。二、弓I導(dǎo)加載程序的設(shè)計(jì)2.1引導(dǎo)加載程序(BootLoader)說明引導(dǎo)加載程序通常稱為BootLoader,是在系統(tǒng)復(fù)位后執(zhí)行的第一段代碼，是非常重要的組成部分。BootLoader獨(dú)立于操作系統(tǒng)，必須由用戶自己設(shè)計(jì)，它的實(shí)現(xiàn)高度依賴于硬件,所以不可能形成一個(gè)通用的BootLoader。2.2BootLoader設(shè)計(jì)與分析大多數(shù)BootLoader都分為第一階段和第二階段兩大部分。第一階段中包含依賴于CPU體系結(jié)構(gòu)的代碼，通常都用匯編語言來實(shí)現(xiàn)以達(dá)到短小精悍的目的。第二階段則通常用C語言來實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的功能，具有更好的可讀性和可移植性。通常把第二階段加載到RAM空間中來執(zhí)行，以獲得更快的執(zhí)行速度。本系統(tǒng)BootLoader的第一階段實(shí)現(xiàn)步驟：關(guān)閉watch-dog，屏蔽所有中斷。設(shè)置處理器時(shí)鐘和工作頻率。CPU的工作頻率為200MHz。初始化外部寄存器。初始化堆棧指針?？截怋ootLoader的第二階段到RAM空間中，使用一個(gè)跳轉(zhuǎn)語句跳轉(zhuǎn)到第二階段的C入口點(diǎn)。第二階段用C語言完成，實(shí)現(xiàn)步驟如下：(1)完成通用IO口的設(shè)置。部分代碼如下：voidset_gpios(void){GPACON=vGPACON;GPAUP=vGPAUP;GPBCON=vGPBCON;GPBUP=vGPBUP;}其中GPIO口在/arch/s3c2410/smdk2410.h文件中定義。完成內(nèi)存映射初始化和內(nèi)存管理單元初始化：Mem_map_init();mmu_init();這兩個(gè)函數(shù)都在/arch/s3c2410/mmu.c中。初始化mtd設(shè)備。mtd_dev_init();這個(gè)函數(shù)在/drivers/mtd/maps/s3c2410_flash.c中。拷貝flash中的kernel映像和根文件系統(tǒng)映像到RAM空間中。跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的第一條指令處。跳轉(zhuǎn)時(shí)需要滿足下列條件：RO為0；R1為機(jī)器類型ID；禁止中斷（IRQ和FIQ）；CPU設(shè)置為SVC模式（SVC是供操作系統(tǒng)使用的一種保護(hù)模式）；關(guān)閉MMU；關(guān)閉數(shù)據(jù)Cache。至此，BootLoader的任務(wù)結(jié)束，下面的工作由操作系統(tǒng)來接管。三、Linux在ARM平臺(tái)上的移植3.1準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)環(huán)境拷貝光盤CD3\LinuxSource目錄到Cygwin/tmp/目錄下，并改名為edukit-2410；拷貝光盤中\(zhòng)EduKit2410Linux\drivers和examples目錄到Cygwin/usr/local/src/edukit-2410目錄下；使用EduKit2410目標(biāo)板附帶的串口線連接目標(biāo)板上UART0和PC機(jī)串口COMx；3.2串口/網(wǎng)絡(luò)設(shè)置在PC機(jī)上運(yùn)行Windows附件中自帶的超級(jí)終端串口通信程序（波特率115200、1位停止位、無校驗(yàn)位、無硬件流控制）；或者使用其它串口通信程序。3.3實(shí)驗(yàn)操作過程（1） 安裝Linux源代碼包拷貝Linux源代碼包linux-2418-rmk7-pxa1-mz5.tar.bz2到$SOURCEDIR（/tmp/edukit-2410/）目錄下；運(yùn)行cygwin，首先運(yùn)行以下命令，設(shè)置工作環(huán)境變量及檢查交叉編譯工具是否正確安裝：$>source/tmp/edukit-2410/set_env」inux.sh$>arm-linux-gcc-v如果看不到類似的提示信息，重新安裝好編譯工具；如果編譯工具安裝正確，進(jìn)入工作目錄執(zhí)行以下命令安裝Linux源代碼：$>cd$WORKDIR$>tar-xvjf$SOURCEDIR/linux-2.4.18-rmk7-pxa1-mz5.tar.bz2$>ls...kernel...（2） 解壓Linux源代碼包下載測(cè)試程序正確解壓Linux源代碼包后，執(zhí)行以下命令對(duì)Linux進(jìn)行配置：$>cdkernel$>makexconfig在彈出的配置窗口里，點(diǎn)擊“Loadconfigurationftomfile”，輸入./arch/arm/def-configs/edukit2410-amd,點(diǎn)擊OK返回后，選擇SaveandExit項(xiàng)保存退出，完成內(nèi)核及用戶程序配置。選擇存放于/arch/arm/def-configs/目錄下的配置文件，在工作目錄下執(zhí)行以下命令：$>makemrproper$>makexconfig$>makedep$>makezImage編譯通過后，在./arch/arm/boot/目錄下生成內(nèi)核的壓縮映像文件zImage。3.4觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果用EmbestonlineFlashProgrammer燒寫工具軟件進(jìn)行燒寫，點(diǎn)擊其菜單File>Open后選擇光盤附帶的EduKit2410&am29lv160db.cfg配置文件。將vivi燒寫到Flash地址0x000000-0x00020000(No.1?No.5sector),將內(nèi)核映像文件zImage燒寫到Flash地址0x00020000-0x000E0000(No.6?No.17sector),將根文件系統(tǒng)映像root.cramfs燒寫到剩余空間(No.18?No.35sector)。斷電后再加電重新啟動(dòng)目標(biāo)