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(chǎng)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(diǎn)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(fèi)使用倍受開發(fā)人員的喜愛。本文選用的微處理器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S3C2410ARM920T的硬件平臺(tái)

該系統(tǒng)的硬件平臺(tái)為深圳旋極公司提供，硬件的核心部件為三星$3C2410ARM920T芯片，外圍還包括：64MNANDFLASH和RAM外圍存儲(chǔ)芯片；串口、網(wǎng)口和USB外圍接口；CSTNLCD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的軟件系統(tǒng)包括以下4個(gè)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(chǔ)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(gè)啟動(dòng)參數(shù)區(qū)，在這個(gè)區(qū)里存放著系統(tǒng)啟動(dòng)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(dòng)模式、啟動(dòng)等待時(shí)間等，這些啟動(dòng)參數(shù)的增加加強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性。本系統(tǒng)采用64MNANDFLASH的存儲(chǔ)設(shè)備。

2、嵌入式Linux系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)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(guó)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(yùn)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(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)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(yǔ)言實(shí)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(dòng)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(duì)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-unknown-Linux-：

ARM-GCC-LIBS=／opt／host／armv41／lib／gcc-lib／armv41一unknown-Linux／2．95．2：

(2)、修改／vivi／arch／s3c2410／smdk．C文件里的mtd-par-tition-tdefault-mtd-partitions[]分區(qū)內(nèi)容如表1所示；

(3)、增加／vivi／lib／loadyaffs．C文件，實(shí)現(xiàn)燒寫yaffs2

映像文件；修改／vivi／lib／Config_cmd．in，增加如下一行：bool'loadyaffstOflashcommand'CONFIG-LOAD-YAFFS，使得loadyaffs命令可作為可選項(xiàng)；

(4)、執(zhí)行make distclean：清理vivi編譯環(huán)境；執(zhí)行make menu config進(jìn)行對(duì)vivi裁剪，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，注意要選上"[*]load yaffs t0 flash command"因?yàn)檫@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(shí)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?？?，但Linux的內(nèi)核版本發(fā)行同Linux對(duì)嵌入式處理器支持程度的發(fā)展是不同步的，因此，需要對(duì)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)S3C2410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(duì)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(xiàng)：

ARM_=arm；CROSS_COMPILE=／usr／local／arm／3．4．1／bin／arm-Linux-；

(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staticstruct 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NandFlash分區(qū)：struet s3c241O-nand-set nandset-{nr_partitions：5，partitions：partition-info，}；

④、建立NandFlash芯片支持struct s3c2410-platform-nand superlpplatform＝{tacls：O，twrph0：30，twrphl：0，sets：＆．nandset，nr-sets：1，}；

⑤、在Nand　Flash驅(qū)動(dòng)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(dòng)時(shí)初始化NANDFLASH信息。

(4)、為了使內(nèi)核支持devfs并在啟動(dòng)時(shí)在／sbin／init運(yùn)行之前自動(dòng)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(yǔ)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makeme nuconfig：對(duì)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(duì)部分配置做簡(jiǎn)單介紹：Boot options一一一>Default kernel command string

No initrd root＝／dev／mtd block3 init=／Linuxrc

console--ttySAC0.115200

說明：mtdblock3代表NANDFASH第4個(gè)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(diǎn)模擬

File systems一一一>

<>Second extended fs support

#去除對(duì)ext2的支持

Pseu do filesystems一一>

[*]／proc file system support

[*]Virtual memory file system support(former shmfs)

[*]／dev file system support(OBSOLETE)

[*]Automatically mount at boot(NEW)

這里會(huì)看到前面修改fs／Kconfig的結(jié)果，devfs已經(jīng)被支持。

Miscellaneous file systems一-->

#選擇YAFFS2根文件系統(tǒng)

<*>YAFFS2 file system support

------512byte／pagedevices

[*]Lets Yaffs doi ts own ECC

［］Use the same ecc byte order as Steven Hill'S nand-ecc．C

一一一2048byte(or larger)／page devices

[*]Auto select yaffs2 format

[*]Disable lazy loading

(10)Reserved blocks for check pointing

[*]Turn off wide tnodes

[]Force chunk erase check

[]Cache short names in RAM

Network File Systems---〉

<*〉NFS file system support

(3)、執(zhí)行makeb zlmage，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(jiǎn)介

YAFFS2是YAFFS(Yet Ano ther FLASH File System)的升級(jí)版，能更好地支持NAND FLASH，是一種類似于JFFS的專門為FLASH設(shè)計(jì)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(chǔ)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(shí)用程序等二進(jìn)制文件；

／sbin：保存系統(tǒng)啟動(dòng)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(diǎn)；

/etc：包含系統(tǒng)的所有配置文件；

／proc：這是一個(gè)必須設(shè)置的特殊目錄，在系統(tǒng)運(yùn)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(shí)要選擇文件系統(tǒng)proc的支持；/lib：包含所有必要的庫(kù)；

/user：存放用戶程序。

(2)、編譯busybox．busyh。x足一個(gè)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(gè)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make　menu　config命令．根據(jù)實(shí)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FIlakca11install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busy box提供的指向busy box的符號(hào)連接命令集。

(3)、編寫啟動(dòng)腳本：一般系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)都會(huì)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(gè)Linuxrc足指向/etc／init．d/rcS文件的一個(gè)符號(hào)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(dòng)等。rcs的作用相當(dāng)于windoWS中的autocxec．bat文什，由于對(duì)于不同的應(yīng)用rcS的內(nèi)容變化很大，因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要編寫rcS的內(nèi)容。

(4)、制作YAFFs2映象：利用實(shí)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：

#．／inkyaffsimagerootroot.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"loadyaffsrootx"選擇root．inlg將文件通過串口下載到NANDFLASH的root分區(qū)中．然后復(fù)化或重啟開發(fā)板，就可以啟動(dòng)Linux系統(tǒng)。

3、結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)嵌入式系統(tǒng)ARNI平臺(tái)的構(gòu)建，分析bootloadervivj的功能．闡述了Linux內(nèi)核的移植，同時(shí)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(tái)的搭建有個(gè)整體的把握和認(rèn)識(shí)，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。