【正文】 部分，其意義也就無庸置疑的重要了。當(dāng)然由于硬件更確切的說是成本等問題一直制約著嵌入式的發(fā)展，嵌入式的發(fā)展還需要一段時(shí)間的緩沖，相信嵌入式在未來十年內(nèi)肯定會(huì)有大的發(fā)展。有代表的操作系統(tǒng)有 VxWorks、 QNX、 Palm OS、Windows CE 和嵌入式 linux 等 [2]。它部分遵循 POSIX 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 Lynx Rraltime Systems 的 Lynx OS 是一個(gè)分布式、嵌入式、可規(guī)模擴(kuò)展的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，它遵循 、 和 標(biāo)準(zhǔn)。本課題是基于飛凌公司的哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 FL2440ARM 開發(fā)板重現(xiàn)對(duì)嵌入式 Linux 系統(tǒng)的移植過程。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 第 2章 硬件環(huán)境 及軟件開發(fā)環(huán)境 開發(fā)板 總體 介紹 FL2440 是由飛凌嵌入式技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的一款嵌入式開發(fā)平臺(tái)，它基于三星公司的 ARM9 處理器 S3C2440A，內(nèi)部帶有全性能的MMU(內(nèi)存處理單元 ) ，適用于設(shè)計(jì)移動(dòng)手持設(shè)備類產(chǎn)品。接口豐富，功能強(qiáng)大，適用于各種手持設(shè)備，消費(fèi)電子和工業(yè)控制設(shè)備的開發(fā) [5]。 圖 21 開發(fā)板底板圖 如圖 21 所示 FL2440 開發(fā)板上存儲(chǔ)器包括 SDRAM 和 FLASH，系統(tǒng)配置了兩片 32M 的三星 SDRAM,一片 NandFlash (128M 或 256M)，開發(fā)板采用兩片半字（ halfword） SDRAM 器件共同組成一個(gè) 32 位數(shù)據(jù)寬度的 SDRAM 系統(tǒng)，提高了其與 CPU 的通信效率。如果焊的是 64M 的 SDRAM 則將 R32 的 3,2 腳用 22Ω電阻連接， R33 的 1,2 腳用 22Ω電阻連接 [6]。具有獨(dú)立的 16KB 指令 Cache 和 16KB 數(shù)據(jù) Cache。 3． 增強(qiáng)的 ARM 體系結(jié)構(gòu) MMU 用于支持 WinCE， EPOC32 和Linux。 其系統(tǒng)管理器為： 1． 支持大 /小端模式。 6． bank7 具有可編程的 bank 的起始地址和大小。 10． 支持掉電時(shí)的 SDRAM 自刷新模式。 3．啟動(dòng)之后 NAND 存儲(chǔ)器仍然可作為外部存儲(chǔ)器使用 其 Cache 存儲(chǔ)器為： 1 ． 64 項(xiàng)全相連模式，采用 I– Cache （ 16KB）和 D– Cache哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 （ 16KB）。 5．寫緩沖器可以保存 16 個(gè)字的數(shù)據(jù)和 4 個(gè)地址。 3．電源模式，包括正常、慢速、空閑和休眠模式。 2．支持電平 /邊沿觸發(fā)模式的外部中斷源。 2．可編程的占空比周期，頻率和極性。 2．具有報(bào)警中斷。 LCD 控制器： 1．支持 3 種類型的 STN LCD 顯示屏： 4 位雙掃描， 4 位單掃描， 8 位單掃描顯示類型。 5． 最大幀緩沖器大小是 4M 字節(jié)。 3．采用脈沖傳輸模式加快傳輸速率。 2．最大 500KSPS/10 位精度?？蛇M(jìn)行串行、 8 位、雙向數(shù)據(jù)傳輸，標(biāo)準(zhǔn)模式下數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá) 100kbit/s，快速模式下可達(dá)到 400kbit/s。 4．支持 IIS 格式和 MSB– justified 數(shù)據(jù)格式。 2．遵從 OHCI 標(biāo)準(zhǔn)。 3．兼容 USB 標(biāo)準(zhǔn)。 4．兼容 SDIO 卡協(xié) 議 版。 2．發(fā)送和接收具有 2 8 位的移位寄存器。 3．可編程的視頻同步信號(hào)極性。 3． IO 口 : 。 封裝： 289–FBGA 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 軟件開發(fā)環(huán)境 軟件開發(fā)平臺(tái)是嵌入式開發(fā)的關(guān)鍵，嵌入式軟件開發(fā)平臺(tái)建立的目的是為了進(jìn)行 BootLoader 移植、 Linux 內(nèi)核移植以及 GUI 系統(tǒng)開發(fā)。本課題所用 ADS 的版本是 ，它取代了早期的 和 。 DNW 軟件是三星公司為 S3C2440A 芯片配置的一款專用串口軟件，可以在 Windows 系統(tǒng)下通過 USB 燒寫 Flash。用串口線連接好開發(fā)板（默認(rèn)用串口 0）和 PC 機(jī)。將驅(qū)動(dòng) \GIVEIO 文件夾中的“ ”拷貝到WINDOWS 的系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)目錄下（例如： C:\WINNT\system32\drivers”）。下面 Windows 自帶超級(jí)終端的使用。點(diǎn)擊確定之后會(huì)彈出一個(gè)新的對(duì)話框，此時(shí)需要選擇與 FL2440 開發(fā)板相連接的 PC 機(jī)串口，這里選擇了串口 1，最后，最重要的一步是設(shè)置串口，注意必須選擇‘流控制’為‘無’，否則，將會(huì)導(dǎo)致 收發(fā)不正常，另外 FL2440 工作時(shí)的串口波特率是‘ 115200’。 本章小結(jié) 本章首先整體的介紹了開發(fā)板的整體結(jié)構(gòu)，然后深入介紹了開發(fā)板采用的 S3C2440A 芯片的體系結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)管理器、 FLASH 啟動(dòng)、存儲(chǔ)器等與之相關(guān)的結(jié)構(gòu)以及開發(fā)板的主要時(shí)鐘、控制器、工作 頻率、工作電壓和主要接口等外部條件，最后簡(jiǎn)要的介紹了電腦設(shè)備所需驅(qū)動(dòng)以及安裝步驟和主要用到的軟件的安裝和設(shè)置。 對(duì)于 ARM 體系結(jié)構(gòu)的 CPU 來說，第一條指令從 0x00000000 開始執(zhí)行。 通常， 引導(dǎo)程序 是嚴(yán)重地依賴于硬件而實(shí)現(xiàn)的，特別是在嵌入式世界。每種不同的 CPU 體系結(jié)構(gòu)都有不同的 引導(dǎo)程序 。 引導(dǎo)程序 的安裝媒介（ Installation Medium）。因此在系統(tǒng)加電后， CPU 將首先執(zhí)行 Boot Loader 程序。通常多階段的 引導(dǎo)程序 能提供更為復(fù)雜的功能，以及更好的可移植性 [12]。啟動(dòng)加載（ Boot loading）模式：這種模式也稱為 “ 自主 ” （ Autonomous）模式。從主機(jī)下載的文件通常首先被 引導(dǎo)程序保存到目標(biāo)機(jī)的 RAM 中，然后再被 引導(dǎo)系統(tǒng) 寫到目標(biāo)機(jī)上的 FLASH 類固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備中 [15]。比如， Blob 在啟動(dòng)時(shí)處于正常的啟動(dòng)加載模式，但是它會(huì)延時(shí) 10 秒等待終端用戶按下任意鍵而將 blob 切換到下載模式 [17]。此外，在論及這個(gè)話題時(shí)，主機(jī)方所用的軟件也要考慮。 圖 32 Bootloader 菜單 FL2440 開發(fā)板所帶的 bootloader 主要功能有通過串口或 USB 口下載文件 (配合 DNW 使用 )、 NAND FLASH 燒寫、啟動(dòng) FLASH 中的程序、設(shè)置啟動(dòng)參數(shù)。使用并口的用戶需要打開 HJTAG 檢測(cè)CPU。 圖 35 AXD 設(shè)置 使用并口的用戶，選擇 ；使用 JLINK 的用戶應(yīng)選擇，然后按‘ OK’上面的操作無誤后會(huì)在 AXD 的左側(cè)有如圖哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 36 顯示。 圖 39 串口輸出 按任意鍵使其停在‘ select menu’下如圖 310。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 圖 312 配置 DNW 在 DNW 菜單欄 USB Port— Transmit 選擇要燒寫的 如圖 313。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 第 4章 Linux 啟動(dòng)過程及編譯 內(nèi)核的新特性簡(jiǎn) 介 1． 支持更多處理器，比如 AMD6一些大型機(jī)及嵌入式等，同時(shí)改進(jìn)了對(duì)已有處理器的支持； 2． 采用搶占式內(nèi)核，使交互式操作的響應(yīng)速度大大提高； 3． 修改了 I/0 子系統(tǒng)部分，保證在各種工作負(fù)荷下 I/0 都有很好的響應(yīng)速度； 4． 增加了 IDE/ATA、 SCSI 等存儲(chǔ)總線，解決和改善了以前的一些問題。由于 具有以上新特性，與 相比更適合嵌入式應(yīng)用，所以本文將對(duì) 版 Linux 內(nèi)核進(jìn)行移植。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 圖 41 內(nèi)核啟動(dòng)流程圖 Linux 目錄文件 Linux 內(nèi)核主要由 5 個(gè)模塊構(gòu)成，它們分別是：進(jìn)程調(diào)度模塊、內(nèi)存管理模塊、文件系統(tǒng)模塊、進(jìn)程間通信模塊和網(wǎng)絡(luò)接口模塊。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 linux ├─ boot 系統(tǒng)引導(dǎo)匯編程序 ├─ fs 文件系統(tǒng) ├─ include 頭 文件 (*.h) │├─ asm 與 CPU 體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的部分 │├─ linux Linux 內(nèi)核專用部分 │└─ sys 系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)部分 ├─ init 內(nèi)核初始化程序 ├─ kernel 內(nèi)核進(jìn)程調(diào)度、信號(hào)處理、系統(tǒng)調(diào)用等程序 │├─ blk_drv 塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 │├─ chr_drv 字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 │└─ math 數(shù)學(xué)協(xié)處理器仿真處理程序 ├─ lib 內(nèi)核庫函數(shù) ├─ mm 內(nèi)存管理程序 └─ tools 生成內(nèi)核 Image 文件的工具程序 linux 目錄是源代碼的主目錄，在該主目錄中除了包括所有的 14 個(gè) 子目錄以外，還含有唯一的一個(gè) makefile 文件。體系結(jié)構(gòu)相關(guān)頭文件子目錄 include/asm 這些頭文件主要定義了一些與 CPU 體系結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、宏函數(shù)和變量。內(nèi)核程序主目錄 kernellinux/kernel 目錄中共包含 12 個(gè)代碼文件和一個(gè) Makefile 文件，另外還有 3 個(gè)子目錄。內(nèi)核庫函數(shù)目錄 lib。進(jìn)入內(nèi)核目錄，修改機(jī)器碼跟 bootloader 的機(jī)器碼一致（ FL2440 為 193） 。 vi fs/Kconfig 找到以下行： menu Pseudo filesystems 在此行后面增加以下內(nèi)容： config DEVFS_FS bool /dev file system support (OBSOLETE) default y config DEVFS_MOUNT bool Automatically mount at boot default y depends on DEVFS_FS 4． 修改晶振頻率。 5． 修改 nandflash 驅(qū)動(dòng)，支持 K9F1G08 的 nandflash。 6． 配置內(nèi)核， make menuconfig。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 make menuconfig Device Drivers * Real Time Clock [*] Set system time from RTC on startup and resume (rtc0) RTC used to set the system time [ ] RTC debug support *** RTC interfaces *** [*] /sys/class/rtc/rtcN (sysfs) [*] /proc/driver/rtc (procfs for rtc0) [*] /dev/rtcN (character devices) * Samsung S3C series SoC RTC 10． 配置內(nèi)核 。 圖 51 選擇菜單 功能 [0]：通過 USB DEVICE 下載程序，并運(yùn)行 功能 [1]：通過 USB DEVICE 下載程序，下載完后會(huì)自動(dòng)寫入 NAND FLASH 功能 [2] ：通過串口下載 程序， BIOS 內(nèi)部固定了下載地址為0x30400000 功能 [3]：?jiǎn)?dòng)無操作系統(tǒng)應(yīng)用程序 ()，即分區(qū) 4 中的程序 功能 [4]：?jiǎn)?dòng) LINUX 操作系統(tǒng) 功能 [5]：?jiǎn)?dòng) WINCE 操作系統(tǒng) 功能 [6]：擦除 NAND FLASH 分區(qū) 功能 [7]：配置一些系統(tǒng)參數(shù)和 Linux 啟動(dòng)參數(shù) 選擇‘ 1’（不 用按回車）進(jìn)入如下圖 52 所示界面。 圖 55 傳輸文件 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 31 選擇內(nèi)核的映像文件（ zImage） ，進(jìn)度條完畢之后會(huì)出現(xiàn)以下圖 56。 目前支持 FLASH 的文件系統(tǒng)還有 JFFS 和 JFFS2， JFFS 和 JFFS2 對(duì)NOR Flash 的支持還是非常好的，是基于日志的文件系統(tǒng)。其中 YAFFS 的文件系統(tǒng)與硬件的相關(guān)性比較小，我們先完成內(nèi)核對(duì) YAFFS 。與 NOR 相比， NAND 不是完全可靠的，每塊芯片出廠時(shí)都有一定比例的壞塊存在對(duì)數(shù)據(jù)的存取不是使用地址映射而是通過寄存器的操作，串行存取數(shù)據(jù) [20]。 文件系統(tǒng)移植 Yaffs（ Yet Another Flash File System）文件系統(tǒng)是專門針對(duì) NAND 閃存設(shè)計(jì)的嵌入式文件系統(tǒng)，目前有 YAFFS 和 YAFFS2 兩個(gè)版本，兩個(gè)版本的主要區(qū)別之一在于 YAFFS2 能夠更好的支持大容量的 NAND FLASH芯片。 圖 53 燒寫內(nèi)核菜單 查看下載地址， DNW 的‘ Configuration— Options’ ,配置情況如圖54。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 28 第 5章 Linux 內(nèi)核 及文件系統(tǒng)移植 內(nèi)核移植 連接好串口線、 USB 線、電源線。 File