目前，在嵌入式系統(tǒng)中基于arm微核的嵌入式處理器已經(jīng)成為市場主流。隨著arm技術(shù)的廣泛應(yīng)用，建立面向arm構(gòu)架的嵌入式操作系統(tǒng)成為當(dāng)前研究的熱點問題。
已經(jīng)涌現(xiàn)出許多嵌入式操作系統(tǒng)，如vxwork，windows-ce，palmos，linux等。在眾多的嵌入式操作系統(tǒng)中，linux以其開源代碼及免費使用倍受開發(fā)人員的喜愛。本文選用的微處理器s3c2410" title="s3c2410">s3c2410是基于32位arm920t內(nèi)核的微處理器，基于此處理器構(gòu)造一linux嵌入式操作系統(tǒng)，將其移植到基于32位的arm920t內(nèi)核的系統(tǒng)中，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行應(yīng)用程序開發(fā)。
l開發(fā)環(huán)境介紹
1．1 基于s3c2410 arm920t的硬件平臺
該系統(tǒng)的硬件平臺為深圳旋極公司提供，硬件的核心部件為三星$3c2410 arm920t芯片，外圍還包括：64 m nand flash和ram外圍存儲芯片；串口、網(wǎng)口和usb外圍接口；cstn lcd和觸摸屏外圍顯示設(shè)備；udal34lts的外圍音頻設(shè)備。s3c2410處理器和外圍設(shè)備共同構(gòu)成了基于arm920t的開發(fā)板。
1．2嵌入式limlx軟件系統(tǒng)
該嵌入式linux" title="嵌入式linux">嵌入式linux的軟件系統(tǒng)包括以下4個部分：引導(dǎo)加載程序vivi；linux2．6．14內(nèi)核；yaffs2文件系統(tǒng)以及用戶程序。他們的可執(zhí)行映像依次存放在系統(tǒng)存儲設(shè)備上．
與通常的嵌入式系統(tǒng)布局有所不同，本系統(tǒng)在引導(dǎo)加載程序和內(nèi)核映像之間還增加了一個啟動參數(shù)區(qū)，在這個區(qū)里存放著系統(tǒng)啟動參數(shù)。引導(dǎo)加載程序通過調(diào)用這些參數(shù)來決定啟動模式、啟動等待時間等，這些啟動參數(shù)的增加加強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性。本系統(tǒng)采用64 m nandflash的存儲設(shè)備。
2嵌入式linux系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
2．1 引導(dǎo)加載程序vivi
2．1．1 vivi的基本功能
該系統(tǒng)使用的：bootloader是vivi，vivi是韓國miziresearch公司為其開發(fā)的smdk2410開發(fā)板編寫的一款引導(dǎo)程序。vivi是cpu加電后運行的第一段程序，其基本功能是初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射圖，從而為調(diào)用嵌入式linux內(nèi)核做好準(zhǔn)備。
vivi由2部分組成：一部分是依賴于cpu體系結(jié)構(gòu)的代碼，用匯編語言實現(xiàn)對硬件環(huán)境的初始化，并為第二部分代碼的執(zhí)行做好準(zhǔn)備；另部分是用c語言實現(xiàn)內(nèi)存空間的映射，并將linux內(nèi)存映像和根文件系統(tǒng)映像從flash上讀到ram空間中，設(shè)置好啟動參數(shù)，最后調(diào)用內(nèi)核。
2．1．2 bootloadcrvivi移植
從網(wǎng)站www．mizi．com下載vivi源碼并解壓，按以下步驟進(jìn)行移植，該系統(tǒng)使用arm-gcc一2．95．2對vivi進(jìn)行編譯。
(1)指定／vivi／makefile文件中的cross-com-pile，linux-include-dir，arm-gcc-libs，如下面的參考路徑：
linux_include_dir=／opt／host／armv41／include／；
cross_compile=／opt／host／armv41／bin／armv41一ud-
known-linux一：
arm-gcc-libs=／opt／host／armv41／lib／gcc-lib／ar-
mv41一unknown-linux／2．95．2：
(2)修改／vivi／arch／s3c2410／smdk．c文件里的mtd-par-tition-t default-mtd-partitions[]分區(qū)內(nèi)容如表1所示；
(3)增加／vivi／lib／loadyaffs．c文件，實現(xiàn)燒寫yaffs2
映像文件；修改／vivi／lib／config_cmd．in，增加如下一行：bool'load yaffs to flash command'config-load-yaffs，使得loadyaffs命令可作為可選項；
(4)執(zhí)行make distclean：清理vivi編譯環(huán)境；執(zhí)行make menuconfig進(jìn)行對vivi裁剪，根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇，注意要選上"[*]load ya
ffs to flash command"因為這里用的是yaffs2文件系統(tǒng)，需要vivi支持yaffs2映像下載；執(zhí)行make生成所需要的文件vivi；
(5)采用jtag燒寫映像到目標(biāo)板nand flash的零地址處，實現(xiàn)引導(dǎo)程序的裝載。
2．2 linux2．6．14內(nèi)核的移植
2．2．1 內(nèi)核的選擇
linux內(nèi)核版本的更新速度非常快，但linux的內(nèi)核版本發(fā)行同linux對嵌入式處理器支持程度的發(fā)展是不同步的，因此，需要對特定的處理器體系結(jié)構(gòu)選擇合適的內(nèi)核，并且根據(jù)其硬件功能部件加上相應(yīng)的補(bǔ)丁。根據(jù)$3c2410的體系結(jié)構(gòu)以及外圍硬件特性，該系統(tǒng)采用linux2．6．14內(nèi)核，所用的編譯器為arm-linux-gcc一3．4．1版本；由于該系統(tǒng)采用的是yaffs2文件系統(tǒng)，因此需要從網(wǎng)上下載yaffs2．tar．gz文件，解壓并執(zhí)行"．／patch．ker．sh／i．inux2．6．14"命令，對i．inux內(nèi)核打補(bǔ)丁使其支持yaffs2文件系統(tǒng)。
2．2．2 內(nèi)核的修改
(1)修改內(nèi)核源碼中makefile的交義編譯項：
arm?=arm；cross一compile?=／usr／local／arm／3．4．1／bin／arm-linux一；
(2)在arch／arm／mach-s3c2410／devs．c文件中：
①增加頭文件定義：
#include
#include
#inelude
②增加static struct mtd-partition partition-info[]函數(shù)，建立分區(qū)表信息，分區(qū)內(nèi)容如表1所示；
③加入nand flash分區(qū)：struet s3c24 1 o-nand-set nandset一{nr_partitions：5，partitions：partition-info，}；
④建立nand flash 芯片支持struct s3c24 10-platform-nand superlpplatform＝{tacls：o，twrph0：30，twrphl：0，sets：＆．nandset，nr-sets：1，}；
⑤在nand flash驅(qū)動里加入nand flash芯片支持：在s3c-device-nand中增加．dev一{．platform一data一＆super-lpplatform}。
(3)在arch／arm／machs3c2410／machsmdk2410．c中的一initdata部分增加&s3c-device-nand，使內(nèi)核啟動時初始化nand flash信息。
(4)為了使內(nèi)核支持devfs并在啟動時在／sbin／init運行之前自動掛載／dev為devfs文件系統(tǒng)．修改fs／kconfig．并在menu"pseudo filesystetns"下添加如下語句：config devfs_fsbooi"／dev flie system support(obolete)default yconfig devfs-mountbool"automatically mount at boot"default ydepends on devfs fs
2．2．3 內(nèi)核的編譯和加載
(1)執(zhí)行make mrproper：編譯內(nèi)核前清理編譯環(huán)境。
(2)執(zhí)行make menuconfig：對內(nèi)核進(jìn)行配置是量體裁衣的過程．是十分復(fù)雜的過程，配置適合自已的內(nèi)核可能需要多次重復(fù)的配置操作。以下根據(jù)該系統(tǒng)對部分配置做簡單介紹： boot options一一一>default kernel command st ring
noinitrd root＝／dev／mtdblock3 init=／linuxrc
console--ttysac0.1 15200
說明：mtdblock3代表nand fash第4個分區(qū)，他足該系統(tǒng)的root分區(qū)；
floating point emulation一一一>
[*]nwfpe math emulation
#選擇在內(nèi)核中使用nwfpe浮點模擬
file systems一一一>
<>second extended fs support
#去除對ext2的支持
pseudo file
[*]／proc file system support
[*]virtual memory file system support(former
shm fs)
[*]／dev file system support(obsolete)
[*]automatically mount at boot(new)
這里會看到前面修改fs／kconfig的結(jié)果，devfs已經(jīng)被支持。
miscellaneous filesystems一-- >
#選擇yaffs2根文件系統(tǒng)
<*>yaffs2 file system support
------51 2 byte／page devices
[*]lets yaffs do its own ecc
［ ］use the same ecc byte order as steven hill's nand-ecc．c
一一一2048 byte (or larger)／page devices
[*]autoselect yaffs2 format
[*]disable lazy loading
(1 0)reserved blocks for checkpointing
[*]turn off wide tnodes
[]force chunk erase check
[]cache short names in ram
network file systems---〉
<*〉nfs file system support
(3)執(zhí)行make bzlmage，成功編譯后將在arch／arm／boot／下生成需要的文件zimage。
(4)在vivi提示符下，輸入"load flash kernel x"命令通過串口下載內(nèi)核映像到nand flash的kernel分區(qū)中。
2．3 文件系統(tǒng)
linux采用文件系統(tǒng)組織系統(tǒng)中的文件和設(shè)備，為設(shè)備和用戶程序提供統(tǒng)一接口。他支持cramfs，jffs2.ramdisk等多種文件系統(tǒng)。本系統(tǒng)使用可讀寫的yaffs2根文件系統(tǒng)。
2．3．1 yaffs2文件系統(tǒng)簡介
yaffs2是yaffs(yet another flash file sys tem)的升級版，能更好地支持nand flash，是一種類似于jffs的專門為flash設(shè)計的嵌入式文件系統(tǒng)。與jffs相比，他減少了一些功能，因此速度更快、占用內(nèi)存更少。nand flash大多采用mtd+yaffs的模式，通過yaffs文件系統(tǒng)，可以像操作硬盤上的文件一樣操作flash中的數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)斷電后數(shù)據(jù)仍然存儲在flash芯片中．
2．3．2 根文件制作
(1)建立根文件系統(tǒng)目錄root，在root目錄下建訌子日錄bin，sbin，dev，etc，proc，lib，user；
／bin：保存大多數(shù)如init．busybox，shell．文件管理實用程序等二進(jìn)制文件；
／sbin：保存系統(tǒng)啟動過程通常需要的命令；
/dev：包含用在設(shè)備中的所有沒備節(jié)點；
/etc：包含系統(tǒng)的所有配置文件；
／proc：這是一個必須設(shè)置的特殊目錄，在系統(tǒng)運行之后他下面有許多內(nèi)容，在某些情況下，可以通過他進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置，許多工具能從這里獲得信息。在編譯內(nèi)核時要選擇文件系統(tǒng)proc的支持； /lib：包含所有必要的庫；
/user：存放用戶程序。
(2)編譯busybox．busyh。x足一個著名的開源軟件．他以極小型的應(yīng)用程序集成了一百多個最常用的linux命令，閃此享有"嵌入式linux的瑞士軍刀"的美臀。首先，從網(wǎng)上下載busybox源碼．該系統(tǒng)使用的是1．1．3版本；其次，執(zhí)行nlakemenuconfig命令．根據(jù)實際需求進(jìn)行功能配置，該系統(tǒng)將busybox編詳為靜態(tài)連接；最后：執(zhí)行filakc a11 install進(jìn)行編譯、安裝；編譯器為：arm-linux-gcc一3．4．1，安裝路徑與上述root為同一路徑。這樣在root目錄下將有腳本linuxrc．在/bin，/sbin日錄下將訂busvbox提供的指向busybox的符號連接命令集。
(3)編寫啟動腳本：一般系統(tǒng)啟動時都會按要求執(zhí)行相應(yīng)的初始化操作。寫住命令仃的init＝/liunxrc·這個linuxrc足指向/etc／init．d/rcs文件的一個符號連接。在rcs文件中列出了 linux仞始化要執(zhí)行的文件．例如．初始化進(jìn)程init、掛載根系統(tǒng)、掛載模塊化設(shè)備驅(qū)動等。rcs的作用相當(dāng)于windows中的autocxec．bat文什，由于對于不同的應(yīng)用rcs的內(nèi)容變化很大，因此應(yīng)根據(jù)實際需要編寫rcs的內(nèi)容。
(4)制作yaffs2映象：利用實用程序nlkyaffsinlage(mkvaffmage與root 目錄在同一路徑下)制作yaffs2映像root.img命令為：
#．／inkyaffsimage root root. inlgroot．img就是所需要的yaffs2文件系統(tǒng)；
(5)文件系統(tǒng)映像下載：在vivi提示符下，執(zhí)仃"loadyaffs root x"選擇root．inlg將文件通過串口下載到nand flash的root分區(qū)中．然后復(fù)化或重啟開發(fā)板，就可以啟動linux系統(tǒng)。
3 結(jié) 語
通過對嵌入式系統(tǒng)arni平臺的構(gòu)建，分析bootloadervivj的功能．闡述了linux內(nèi)核的移植，同時也解釋r制作yaffs2文件系統(tǒng)的步驟和方法．意在給嵌入式系統(tǒng)平臺的搭建有個整體的把握和認(rèn)識，以降低進(jìn)入arm嵌入式開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域的門檻，進(jìn)一步推進(jìn)嵌入式軟硬件開發(fā)的進(jìn)程。