【文章內(nèi)容簡介】 電或從 新啟動時可以將 bootloader 從Flash 內(nèi)部拷貝到該 4K 空間內(nèi)，從而可以執(zhí)行中斷服務(wù)歷程程序段，當(dāng)控制權(quán)轉(zhuǎn)到嵌入式操作系統(tǒng)，系統(tǒng)就可以很容易的改變中斷服務(wù)歷程函數(shù)，原因在于SRAM 為內(nèi)部內(nèi)存，其讀寫速度較外部內(nèi)存有極大的優(yōu)勢，并且不會改變 Flash內(nèi)部存儲的中斷服務(wù)歷程設(shè)置代碼。 11 核心板使用的存儲器有以下幾種： AMD 公司的 AM29LV8000B(Nor Flash，1MB)，還有 SumSung 公司的 K9F1208U0B(Nand Flash， 64MB)，以及不是太經(jīng)常使用的現(xiàn)代 公司的 HY57V561620CTP(SDRAM， 32*2MB)。 Nor Flash 是掛載在 bank0上的，其連線方式與 S3C2410A手冊的 16bit線寬連線方式一致。 S3C2410內(nèi)部集成了 Nand Flash 控制器，所以其不掛載在任何一個區(qū)，其讀寫功能均由控制器完成。按照 Bank6 和 Bank7 兩個區(qū)必須掛載相同內(nèi)存大小的 RAM 的規(guī)定，分別將兩個 32M 的 SDRAM 掛載在兩個區(qū) ， 其硬件連接方式可以參考 S3C2410手冊 [16]，其尋址空間為 0x300000000x37ffffff。 圖 S3C2410X 內(nèi)存映射圖 2 ． Nand Flash 控制器 Flash 存儲器技術(shù)可以說是 EPROM 和 EEPROM 非易失性存儲器技術(shù)的綜合，但是它們又有區(qū)別，比如： Flash 存儲器可以按塊進行擦除操作，而 EEPROM只能按位擦除，顯然 flash 存儲器在擦除速度方面有優(yōu)勢。 Flash 存儲器是一個成熟的技術(shù)，其相對其它非易失性存儲器如 EPROM 和 EEPROM 有很多優(yōu)勢，因此在嵌入式系統(tǒng)用常常使用 Flash 存儲器代替 EPROM 和 EEPROM，市場上大部分嵌入式產(chǎn)品都是使用 Flash 存儲器作為固化存儲器。 Flash存儲器通常有 Nor Flash和 Nand Flash兩種，在核心板上兩者均有使用，由于價格因素 Nor Flash 容量采用 1M，而 Nand Flash 使用了 64M，鑒于 Nand Flash容量較大，此次采用的嵌入式系統(tǒng)啟動方案為 Nand Flash啟動。為支持 Nand Flash 啟動，在 S3C2410 內(nèi)部集成了 4k 內(nèi)部 SRAM 緩沖區(qū)（稱為 Steppingstone） , 12 當(dāng)目標板上電或被復(fù)位重新啟動時， Nand Flash 最前 4KB 內(nèi)容將會被拷貝至SRAM 中執(zhí)行。此部分程序運行后，將會把 Nand Flash 中其它編譯過的程序，如 Linux 內(nèi)核和根文件系統(tǒng)拷貝到 SDRAM(bank6 和 bank7 擴展的外部內(nèi)存 )運行。由于 Nand Flash 本身的缺陷，這些拷貝的數(shù)據(jù)均要經(jīng)過數(shù)據(jù)有效檢查（ ECC）。圖 展示 Nand Flash 控制器的主要功能模塊及其模塊之間的聯(lián)系。 圖 Nand Flash 控制器 圖 Nand Flash 操作模式 從圖 我們可以看出，對于 Nand Flash控制器，當(dāng)嵌入式系統(tǒng)從 Nand Flash, 啟動時有兩種操作模式：一種是自動啟動模式 (Auto Boot Mode) ,另外一種是Nand Flash 模式 (Nand Flash Mode)。自動啟動模式是在嵌入式系統(tǒng)對 Nand Flash進行讀寫前自動由其相關(guān)寄存器（ SFR）將 nand Flash 前面 4KB 代碼自動拷貝至內(nèi)部 SRAM（ Steppingstone）然后自動運行，在啟動啟動模式中，是按照以下四個步驟進行的 [16]. 1）重新啟動完成。 2）當(dāng)自動啟動模式被使能， Nand Flash 最前 4KB 數(shù)據(jù)被拷貝到內(nèi)部 SRAM緩沖區(qū)中。 3）內(nèi)部 SRAM 緩沖區(qū)被映射到 Bank0 區(qū)，地址為 0x00000000000000020。 13 4） CPU執(zhí)行內(nèi)部 SRAM 中的代碼。 值得注意的是：在自動啟動模式中， ECC 功能被禁止，為此 NAND Flash存儲器的最開始的 4KByte 空間必須是連續(xù)沒有壞塊的。 SBC2410 硬件資源 SBC2410 開發(fā)板是基于三星公司的 ARM 處理器 S3C2410X，采用 6 層板設(shè)計。開發(fā)板集成了 64M SDRAM、 64M Nand Flash、 1M Boot Flash、 RJ45 網(wǎng)卡、音頻輸入與輸出、 USB Host、 USB slave、標準串口、 SD 卡插座、用戶按鍵和一些用戶燈等設(shè)備接口，并且引出 CPU的 大部分信號引腳。核心板上同時具有 Nor Flash 和 Nand Flash，可以通過調(diào)線 BOOT SEL 選擇啟動方式 (Nor Fl ash 啟動或Nand Fl ash 啟動 )，對應(yīng)的硬件資源 [8]如表 所示。 表 SBC2410 硬件資源表 14 主機開發(fā)環(huán)境的搭建 進行嵌入式開發(fā)，首先要搭建一套完善的開發(fā)環(huán)境，這套開發(fā)環(huán)境包括操作系統(tǒng)以及連接器、編譯器和調(diào)試器在內(nèi)的軟件開發(fā)工具。由于在嵌入式開發(fā)板上資源有限，不能在開發(fā)板上運行開發(fā)工具和調(diào)試工具，因而采用一種交叉編譯調(diào)試環(huán)境，即在宿主 機（通常是 PC主機）上建立交叉編譯調(diào)試環(huán)境，生成可執(zhí)行文件，然后下載到目標板上運行。系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的搭建方法如圖 ： 圖 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境搭建圖 圖中宿主機是指 X86結(jié)構(gòu)的計算機，在宿主機上安裝的操作系統(tǒng)有 RedHat Enterprise Linux AS4和 Windows XP。嵌入式目標板就是友善之臂 SBC2410開發(fā)板，宿主機與目標板的通信方式有 JTAG并口通信、串口通信、 USB接口通信和通過網(wǎng)線通信的方式。 JTAG口主要下載 vivi可執(zhí)行代碼到目標板，串口主要用來控制 vivi命令和 調(diào)試系統(tǒng)，有時也用來下載 vivi可執(zhí)行代碼。 Linux內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像是由串口控制的通過 USB接口下載的，網(wǎng)口主要負責(zé)把應(yīng)用程序的可執(zhí)行代碼下載到標板。 串口環(huán)境的搭建 串口環(huán)境的搭建是通過設(shè)置超級終端參數(shù)建立的，主要設(shè)置可用串口，波特率等。 Xp系統(tǒng)下串口環(huán)境的設(shè)置相對來說很簡單，只需要打開超級終端設(shè)置可用串口為 COM1，波特率為 115200就行了。 Linux環(huán)境下的串口的設(shè)置是通過設(shè)置 mini實現(xiàn)的， mini是 Linux下常用的終端仿真程序，它類似 windows下的超級 終端。設(shè)置如下圖 ： 15 圖 mini設(shè)置 Mini窗口的打開是通過命令＃ mini s實現(xiàn)的，圖中 /dev/ttyS0表示使用的是串口 1。 Exit退出后，設(shè)置文件就保存到 /etc/。設(shè)置完畢，打開目標板上上的電源開關(guān)，就可以看到 vivi的啟動信息了。 USB接口環(huán)境的搭建 USB接口環(huán)境的搭建是在 windows環(huán)境下建立的， USB接口主要負責(zé) Linux內(nèi)核映像文件和根文件系統(tǒng)映像文件的下載到開發(fā)板上，這種下載的速度快，節(jié)約了開發(fā)時 間。這種下載方式與超級終端協(xié)作完成。首先打開超級終端進入 vivi指令，然后按照 vivi的命令下載。 內(nèi)核映像的下載命令： vivi load flash kernel u 根文件系統(tǒng)的下載命令： vivi loadyaffs e root u 然后出現(xiàn) USB host is connected. Waiting a download提示符，打開 USB下載界面，選擇要下載的映像文件。串口打印出下載的過程，如下所示下載根文件系統(tǒng)串口的打 印過程： Now, Downloading [ADDRESS:30000000h,TOTAL:38162266] Downloaded file at 0x30000000, size = 38162256 bytes Flash params: oobsize = 16, oobblock = 512, erasesize = 16384, partition size =64667648 Erasing and programming NAND with yaffs image Block erasing(addr/count) Block bad(addr/count) All count 0x01348000/01086 0x00ef0000/00001 01087 NFS環(huán)境的搭建 網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng) NFS最早是 SUN開發(fā)的一種文件系統(tǒng)。 NFS允許一個系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)上共享目錄和文件。通過使用 NFS，用戶和程序可以像訪問本地文件一樣訪問遠端系統(tǒng)的文件。 Linux系統(tǒng)支持 NFS，使用 NFS的這種功能，就能很輕松地將宿 16 主機上地文件掛載到嵌入式開發(fā)系統(tǒng)上去，這樣不僅方便了嵌入式開發(fā)板對主機上文件地訪問，而且極大地提高了嵌入式開發(fā)系統(tǒng)中應(yīng)用程序地開發(fā)和調(diào)試效率。配置 NFS，需要添加 /etc/exports文件。 /etc/exports文件格式以及說明如下： 共享目錄主機名稱 1（參數(shù) 1，參數(shù) 2） 主機名 2（參數(shù) 3，參數(shù) 4） 共享目錄：是宿主機上要向外輸出的以后目錄 主機名稱：是允許按照指定的權(quán)限訪問這個共享目錄的遠程主機 參數(shù)：是定義了各種港問權(quán)限 exports配置文件參數(shù)說明如表 : 在我的開發(fā)板上 exports配置如下： 表 exports配置文件參數(shù)說明 /FriendlyARM/root *(rw,sync,no_root_squash) 這種配置表示輸出共享 /FriendlyARM/root目錄，并且所有的 IP都可以訪問。在完成 /etc/exports這個配置文 件后就可以啟動 NFS服務(wù)了，用 service命令啟動。 service portmap start service nfs start service iptables stop 開發(fā)板要共享宿主機上的文件 /FriendlyARM/root，只需要運行文件的掛載命令就可以了。和掛載本地文件系統(tǒng)時唯一不同的地方在于要掛載的文件系統(tǒng)的描述前加上遠程文件系統(tǒng)的主機名或 IP地址。掛載語法如下 ： mount t nfs :/FriendlyARM/root /mnt 掛載成功后， 就可以把要調(diào)試的應(yīng)用程序拷貝到宿主機 /FriendlyARM/root 17 下進行掛載調(diào)試，調(diào)試成功后就可以下載到開發(fā)板上永久保存。 交叉編譯工具的搭建 交叉編譯工具的搭建是整個系統(tǒng)很關(guān)鍵的一個步驟，這種工具的搭建是在宿主機 Linux系統(tǒng)下完成的，主要給交叉編譯工具指定路徑，使其在編譯代碼時能夠工作。本系統(tǒng)針對 ARM平臺的，現(xiàn)在有不少站點可以免費下載到針對 ARM體系結(jié)構(gòu)的交叉編 譯器。當(dāng)前交叉編譯器有多種版本，本系統(tǒng)使用的交叉編譯工具 armlinuxgcc，為了使用方便把這些工具路 徑加入到環(huán)境變量 PATH中，只需要修改 /etc/profile文件，修改如下： Path manipulation if [ `id u` = 0 ]。 then pathmunge /sbin pathmunge /usr/sbin pathmunge /usr/local/sbin pathmunge /usr/local/arm/最后一行使把編譯器路徑加入到 PATH， 還有在系統(tǒng)中使用了 版本的交叉編譯工具， vivi源代碼，而本 系統(tǒng)使用的 Linux內(nèi)核版本使 ，需要高版本的 ， ，其他版本的編譯器在編譯 busybox的時不通過。 交叉編譯工具的搭建完畢就可以針對 ARM平臺進行本系統(tǒng)的移植工作，包括 vivi的移植， Linux內(nèi)核的移植，根文件系統(tǒng)的制作等。 本章小結(jié) 本章主要完成了系統(tǒng)的整體設(shè)計方案，針對這個方案的需求完成硬件的選型，并簡單的介紹了硬件的資源和結(jié)構(gòu)。重點介紹了主機開發(fā)環(huán)境的搭建，包括串口，USB接口、網(wǎng)絡(luò)接口和 交叉編譯工具的搭建，這是系統(tǒng)開發(fā)所必需的，隨后的移植工作和用戶應(yīng)用程序的開發(fā)都是在這個環(huán)境下設(shè)計并完成的。 18 第三章 嵌入式 Linux操作系統(tǒng)的移植 嵌入式 Linux操作系統(tǒng)能夠有效的管理復(fù)雜的系統(tǒng)資源，同時提供了庫函數(shù)、驅(qū)動程序、工具集和基本的應(yīng)用程序，為設(shè)計工作帶來諸多方便。為了能使用Linux自帶的資源還需要把 Linux操作系統(tǒng)移植到本系統(tǒng)使用的 ARM開發(fā)平臺上。目標板上 Linux系統(tǒng)的運行需要經(jīng)過幾個步驟才能出現(xiàn)系統(tǒng)提示符或運行用戶應(yīng) 用程序。系統(tǒng)加電后。首先從 0x00地址開始取的 Boot Loader 程序，然后判斷系統(tǒng)是否要啟動 Linux內(nèi)核映像，如果不啟動則進入 Boot Loader命令操作，如果啟動內(nèi)核，則載入內(nèi)核映像，內(nèi)核對各種硬件設(shè)備進行初始化，掛載根文件系統(tǒng)，執(zhí)行 init進程，并從 /etc/inittab取得配置文件，最后提示用戶登陸或執(zhí)行用戶應(yīng)用程序。目標板上 Linux系統(tǒng)的啟動過程如圖 。 圖 目標板上 Linux系統(tǒng)的啟動流程