【正文】 本科畢業(yè)設(shè)計 題 目 基于S3C2440的Linux操作系統(tǒng)移植 目 錄摘要 IAbstract II前言 III1 嵌入式linux簡介 1 linux發(fā)展概述 1 linux的優(yōu)點 1 Linux 應(yīng)用領(lǐng)域 2 Linux系統(tǒng)安裝 3 虛擬機(jī)安裝 3 .2 Linux安裝 6 Linux常用工具 7 文本編輯器 7 軟件包管理 8 Linux的常用命令 82 ARM體系結(jié)構(gòu)介紹 14 ARM體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展 14 ARM處理器簡介 15 ARM7處理器系列 15 ARM9處理器系列 15 ARM9E處理器系列 15 ARM11處理器 16 Cortex處理器 16 s3c2440主要特性 16 s3c2440存儲器控制器 17 S3C2440存儲控制器特性 17 SDRAM原理分析 19 FLASH 193 Bootloader原理分析和移植 21 Bootloader概述 21 Bootloader功能 21 常用Bootloader 22 22 建立交叉編譯環(huán)境 22 分析Uboot目錄結(jié)構(gòu) 24 uboot編譯方法 254 操作系統(tǒng)內(nèi)核的的移植 26 Linux內(nèi)核的作用 26 Linux內(nèi)核的目錄結(jié)構(gòu) 27 內(nèi)核文件類型 28 Makefile 28 .config 29 kconfig 29 配置工具 29 Linux內(nèi)核啟動過程 31 匯編代碼執(zhí)行階段 31 c 語言代碼階段 31 335文件系統(tǒng)分析與制作 38 文件系統(tǒng)概述 38 38 基于FLASH的文件系統(tǒng) 38 文件系統(tǒng)目錄結(jié)構(gòu) 40 配置編譯busybox 42 busybox簡介 42 安裝busybox 42 制作yaffs根文件系統(tǒng) 43 構(gòu)建框架 43 添加內(nèi)容 446 內(nèi)核驅(qū)動 45 設(shè)備驅(qū)動程序的概述 45 45 45 設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)過程 46 46 模塊化驅(qū)動程序設(shè)計 47 串口驅(qū)動移植 48 LCD驅(qū)動移植 49結(jié) 論 54致謝 55參考文獻(xiàn) 56基于S3C2440的Linux操作系統(tǒng)移植摘要隨著電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和智能時代的到來，嵌入式產(chǎn)品以其個性化定制的特點已經(jīng)深入發(fā)展到各個領(lǐng)域。操作系統(tǒng)嵌入式設(shè)計流程的重要環(huán)節(jié)，在安裝操作系統(tǒng)后，電子產(chǎn)品就能像電腦一樣運行各種軟件，完成復(fù)雜的功能。本課題研究的是將Linux系統(tǒng)移植到S3C2440的TQ2440開發(fā)板上，本文前兩章介紹Linux操作系統(tǒng)、ARM體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識，以及系統(tǒng)開發(fā)工具，操作命令，交叉編譯器，并且建立開發(fā)環(huán)境。之后幾章分別介紹嵌入式開發(fā)的幾個主要流程，包括Bootloader、內(nèi)核、文件系統(tǒng)、驅(qū)動。將Uboot移植到tq2440上，然后移植最小系統(tǒng)，使開發(fā)板能夠正常啟動，最后是構(gòu)建根文件系統(tǒng)、在內(nèi)核中加入串口、LCD驅(qū)動，這樣就可以建立一個完整的嵌入式系統(tǒng)，本文除了理論基礎(chǔ)知識的講解還有具體的操作，系統(tǒng)的完成了嵌入式設(shè)計的開發(fā)流程。關(guān)鍵詞：S3C2440。 Linux。 內(nèi)核移植。 驅(qū)動基于S3C2440的Linux操作系統(tǒng)移植THE LINUX OPERATING SYSTEM BASED ON S3C2440 RASPLANTATIONAbstractWith the development of electronic industry and intelligent era, embedded products with the characteristics of personalized customization has been developed into various areas. An important part of embedded operating system design process, in the installation of the operating system, electronic products can be like a puter running software, plete the plex function.This research is the TQ2440 development board Linux system porting to S3C2440, basic knowledge of the first two chapters introduced the Linux operating system, ARM system structure, as well as the system development tool, operation mand, piler, and the establishment of the development environment. After a few chapter introduces several main process of embedded software, including Bootloader, kernel, file system, drive. Porting Uboot to TQ2440, and then transplanted the minimum system, make the development board can be a normal start, finally Gou Jiangen file system, adding serial, LCD is in the kernel driver, so you can build up a plete embedded system, in addition to this theory to explain the basic knowledge and specific operation, the system pleted the embedded design development process.Keywords: S3C2440。 Linux。 kernel porting。 driver.前 言通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和集成電路設(shè)計的高速發(fā)展使嵌入式系統(tǒng)已成為了IT業(yè)的一個焦點?；仡櫱度胧郊夹g(shù)的發(fā)展過程，早期的嵌入式系統(tǒng)被認(rèn)為是人們熟知的單片機(jī)。通常，這種系統(tǒng)以8位或6位MCU為核心，適合一些簡單的傳感器，伺服控制，顯示設(shè)備等，實現(xiàn)一定的測量，信息處理，自動控制和顯示功能。系統(tǒng)的組網(wǎng)通常利用CAN、RS232等總線方式，通信協(xié)議比較單一，一般孤立于Internet之外。隨著嵌入式與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，手機(jī)、PDA、路由器、Modem等復(fù)雜的高端嵌入式應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，這使得人們需要設(shè)計更加復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)。這種需求推動了微電子技術(shù)地發(fā)展，使得32位處理器被廣泛使用，這種處理器可以方便的運行嵌入式操作系統(tǒng)；而基于嵌入式操作系統(tǒng)，人們又可以開發(fā)復(fù)雜度更高的嵌入式軟件，嵌入式技術(shù)的發(fā)展趨勢包括行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、SOC成為應(yīng)用主流、嵌入式開發(fā)工具更加強大、嵌入式軟件的復(fù)雜度越來越高、面向網(wǎng)絡(luò)的嵌入式系統(tǒng)成為必然、建立嵌入式計算的新型模型等若干方面。嵌入式Linux在嵌入式領(lǐng)域發(fā)展迅速、需求旺盛，但是嵌入式Linux的人門很難，相對于嵌入式常識的匱乏更大的困難是缺乏完善的知識結(jié)構(gòu)：只了解硬件或者是只了解軟件，對于有志于從事底層系統(tǒng)開發(fā)需要，應(yīng)該改造Bootloader、專研內(nèi)核、為新硬件編寫驅(qū)動程序的，對于想從上層軟件轉(zhuǎn)到底層軟件開發(fā)的人，應(yīng)該看懂電路原理圖，看得芯片數(shù)據(jù)手冊，清楚的知道軟件是怎樣和硬件發(fā)生作用?？傊度胧绞且婚T實踐性很強的學(xué)科，學(xué)習(xí)不應(yīng)該局限書本，書本只是輔助資料，只有不斷地檢測硬件調(diào)試程序才能掌握這門技術(shù)。由于Linux的開源和可移植性高的特性，以及ARM處理器，性能好價格低廉的特點，本文將會在S3C2440的tq2440上進(jìn)行系統(tǒng)移植，主要包括：嵌入式系統(tǒng)Linux介紹、Bootloader原理分析和移植、操作系統(tǒng)內(nèi)核的移植、文件系統(tǒng)的分析和制作、內(nèi)核驅(qū)動。1 嵌入式linux簡介本課題移植的是Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核，這里簡單介紹Linux的特點，以及開發(fā)平臺的建立使用。 linux發(fā)展概述20世紀(jì)60年代時，大部分計算機(jī)都是采用批處理的方式。為了改變這種現(xiàn)狀，美國電報及電話公司（ATamp。T）,通用電器公司（GE）及麻省理工學(xué)院（MIT）計劃合作開發(fā)一個多用途，及時及多用戶的操作系統(tǒng)，幾年下來幾乎沒有取得任何成果，1969年貝爾實驗室退出這個項目。但是貝爾實驗室的有個工程師Ken Thompson為了讓他的游戲運行快一點。找來一位天才工程師Dennis Ritchie，他們用匯編語言寫了一個簡單的操作系統(tǒng)Unics。1973年兩人發(fā)現(xiàn)用匯編語言移植過于困難，先后用B,C語言重寫了UNIX,1978年伯克利大學(xué)，在UNIX上進(jìn)行改進(jìn)，amp。T公司成立了USG將UNIX變成商品化的產(chǎn)品。這種商業(yè)態(tài)度，讓當(dāng)時許多UNIX愛好者和軟件開發(fā)者感到痛心疾首和憂慮，他們覺得這種限制不利于產(chǎn)品的長期發(fā)展，于是一個叫做Richard Stallman的領(lǐng)軍人物站了出來，他倡導(dǎo)開源概念，認(rèn)為如果大家能將自己所學(xué)貢獻(xiàn)出來，這個系統(tǒng)會更加優(yōu)秀，之后他創(chuàng)立GUN,開發(fā)了一套與UNIX兼容的軟件，然后又創(chuàng)立自由軟件基金會（FSF）為GUN計劃提供技術(shù)，法律以及財政支持。自20世紀(jì)90年代以來，GUN計劃開始大量生產(chǎn)或收集各種系統(tǒng)所必備的主件，比如函數(shù)庫，變壓器，調(diào)試工具，文本編輯器，網(wǎng)站服務(wù)器，以及一個UNIX的使用者接口。由于種種原因，GUN一直沒有開發(fā)出內(nèi)核，直到1991年linux內(nèi)核才真正出現(xiàn)。之后越來越多的計算機(jī)愛好者，程序員通過網(wǎng)絡(luò)，社區(qū)，郵件，論壇參與到linux系統(tǒng)的不斷完善中。 linux的優(yōu)點(1) 低成本開發(fā)系統(tǒng)因為linux的代碼是開源的，任何人都可以免費使用和修改。這樣不僅降低了成本而且提高產(chǎn)品開發(fā)的效率。(2) 可用于多種處理器平臺Linux可支持X8 PowerPC、 ARM XSCALE、 MIPS 、DSP、FGPA等多種體系結(jié)構(gòu)，并且已經(jīng)被移植到多種硬件平臺。這對于受時間限制,經(jīng)費的研究與項目開發(fā)是很有幫助的、Linux采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)對硬件進(jìn)行管理，應(yīng)用層屏蔽系統(tǒng)層，系統(tǒng)層的改動與平臺改動有關(guān)，于應(yīng)用無關(guān)。(3) 可定制內(nèi)核Linux具有獨特的內(nèi)核模塊動態(tài)裁剪機(jī)制，它可以根據(jù)用戶的需求，實時的將某些模塊插入或者刪除內(nèi)核，實現(xiàn)動態(tài)的的改變。裁剪后的內(nèi)核最小可達(dá)到150KB以下，適合嵌入式項目中對系統(tǒng)資源有要求的情況。，如構(gòu)建用于不需要用戶界面的設(shè)備的小占板面積內(nèi)核選項。(4) 性能優(yōu)異Linux系統(tǒng)內(nèi)核精簡，用于網(wǎng)站服務(wù)器高效而且穩(wěn)定穩(wěn)定，能夠充分發(fā)揮硬件的功能，用于個人計算機(jī)，功能豐富，界面友好易操作，因此它比其它操作系統(tǒng)的運行效率更高。(5) 良好的網(wǎng)絡(luò)支持Linux是第一個實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧的操作系統(tǒng)，它有完整支持網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，并提供了包括10GB,100GB以及1000GB的以太網(wǎng)，還有Token Ring，無線網(wǎng)絡(luò)和光纖甚至衛(wèi)星的支持。大大滿足了如今嵌入式設(shè)備對網(wǎng)絡(luò)功能的需求。 Linux 應(yīng)用領(lǐng)域(1) Internet/Intranet：這是目前Linux用得最多的一項，它可提供包括Web服務(wù)器、Gopher服務(wù)器、FTP服務(wù)器、SMTP/POP3郵件服務(wù)器、DNS服務(wù)器、Proxy/Cache服務(wù)器等全部Internet服務(wù)。Linux內(nèi)核支持IPalias、PPP和IPtunneling,這些功能可用于建立虛擬服務(wù)、VPN(虛擬專用網(wǎng)) 、虛擬主機(jī)等。主要運行于Linux之上的ApacheWeb服務(wù)器。
(2) 由于Linux擁有優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)功能，因此它可用于大型分布式服務(wù)，如動畫制作、數(shù)據(jù)庫及文件服務(wù)器科學(xué)計算等。
(3) 作為可在低平臺下運行的Unix的完整(且免費)的實現(xiàn)，廣泛應(yīng)用于各級院校的教學(xué)和科研工作，如墨西哥政府已經(jīng)宣布在全國的所有中小學(xué)配置Linux并為學(xué)生提供Internet服務(wù)。(4) 桌面和辦公應(yīng)用。目前這方面的應(yīng)用微軟Windows使用人數(shù)很多，其原因一方面在于Linux桌面應(yīng)用軟件的數(shù)量遠(yuǎn)不如Windows應(yīng)用，另一方面也因為自由軟件的特性使得其幾乎沒有廣告支持(雖然StarOffice的功能并不亞于MS Office，但知道的人并不多)。如今，通?？梢酝ㄟ^兩個途徑獲得Linux的發(fā)行版：①直接從Internet下載，例如RedHat站點：。②更為方便的方法是購買Linux發(fā)行商推出的CDROM，這樣不僅可以節(jié)省下載的時間和費用，還可以使用CDROM直接啟動快速安裝，并且CDROM上往往還包括非常龐大的應(yīng)用軟件集(多達(dá)數(shù)百兆)，包括各種服務(wù)器軟件、XWindow、桌面應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫、編程語言、文檔等，安裝和使用都非常方便。 Linux系統(tǒng)安裝 虛擬機(jī)安裝虛擬機(jī)指通過軟件模擬的具有硬件系統(tǒng)功能的，運行在一個完全隔離環(huán)境中的完整計算機(jī)系統(tǒng)。目前流行的虛擬機(jī)軟件是VMware，VirtualBox和VirualPC,他們都能在Wondows系統(tǒng)上虛擬個計算機(jī)。本課程安裝的是VMware ，安裝步驟如下：(1) 雙擊下載好的VMware ，如： 虛擬機(jī)安裝界面(2) 。 選擇典型安裝(3) 選擇next，進(jìn)入安裝界面，: 安裝進(jìn)度(4) 安裝完成后，輸入序列號。(5) 選擇“重新啟動計算機(jī)按鈕”。(6) 到這里虛擬機(jī)安裝完成，: 安裝完成界面 .2 Linux安裝啟動虛擬機(jī)后接著就是安裝Linux系統(tǒng)，本課題選擇的是安裝Fedora10。(1) ： Fedora安裝文件(2) 設(shè)置