【正文】 雖然嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映 像也可以在直接在 ROM 和 Flash這樣的固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備中直接運(yùn)行，但這是以犧牲運(yùn)行速度為代價(jià)的，所以一般情況下，為了獲取更快的執(zhí)行速度，通常把 stage2加載到 RAM 來執(zhí)行。 — 初始化 LED?？梢酝ㄟ^寫 CPU的中斷屏蔽寄存器或狀態(tài)寄存器來完成。而 stage2 則通常用 C 語(yǔ)言來實(shí)現(xiàn)，這樣可以實(shí)現(xiàn)給復(fù)雜的功能，而且代碼會(huì)具有更好的可讀性和可移植性。 然后是文件系統(tǒng)區(qū)，如果使用 Ramdisk文件系統(tǒng)，則需要 Boot Loader把它解壓到 RAM中，如果使用 JFFS2 文件系統(tǒng)，將直接掛載為文件系統(tǒng)。 Boot Loader 是根據(jù)處理器的復(fù)位向量設(shè)置，而放在 Flash 的底端或者頂端。 傳統(tǒng)的 Linux引導(dǎo)程序有 LILO，之后又出現(xiàn) 了 GRUB。 開發(fā)板的傳輸接口有串口，以太網(wǎng)接口， USB 口等，其中以太網(wǎng)接口因?yàn)樗俾士?，傳輸?jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)成為最為普遍的網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)接口。工作于這種 模式下的 Boot Loader 通常都會(huì)向它的終端用戶提供一個(gè)簡(jiǎn)單的命令行接口。這種模式是 Boot Loader 的正常工作模式，在發(fā)布的嵌入式產(chǎn)品中， Boot Loader 都應(yīng)該工作在這種模式下。表 列出了現(xiàn)有的比較常用的 Boot Loader。 Boot Loader 的種類 隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展， Boot Loader 的種類也不斷的增多，對(duì)于其種類的劃分也有多種方式，可以按處理器體系結(jié)構(gòu)來劃分，還可以按照復(fù)雜程度的不同來劃分。 Boot Loader Boot Loader是操作系統(tǒng)運(yùn)行之前的一段小程序，它主要負(fù)責(zé)初始化硬件設(shè)備，建立內(nèi)存空間的映射表等，將操作系統(tǒng)映像裝載到內(nèi)存中，然后跳轉(zhuǎn)到操作系統(tǒng)所在的空間，啟動(dòng)操作系統(tǒng)運(yùn)行?？梢酝ㄟ^對(duì) /etc/exports 的配置來對(duì)輸出目錄進(jìn)行設(shè)置，這里我們采用的配置如下 : export/home/2440 *(rw,sync,no_root_squash) /home/2440 表示 nfs 共享目錄，我們這里把它作為開發(fā)板的根文件系統(tǒng)，可以通過 nfs 掛接； * 表示所有的客戶機(jī)都可以掛接此目錄 rw 表示掛接此目錄的客戶機(jī)對(duì)該目錄有讀寫的權(quán)力 no_root_squash 表示允許掛接此目錄的客戶機(jī)享有該主機(jī)的 root 身份 接下來我們要啟動(dòng)服務(wù) 或者我們也可以使用如下命令來啟動(dòng) NFS服務(wù)，但是我 們要注意，應(yīng)該先啟動(dòng) portmap服務(wù)，否則會(huì)提示無法注冊(cè)服務(wù) 啟動(dòng) nfs 服務(wù)以后，可以可以輸入以下命令檢驗(yàn) nfs 該服務(wù)是否啟動(dòng)。 圖 mini串行口配置 配置主機(jī)的 TFTP 服務(wù) TFTP 全稱為 Trivial File Transfer Protoeol 及簡(jiǎn)單文件傳輸協(xié)議。 主機(jī)交叉環(huán)境配置 串口控制臺(tái)工具 Windows 操作系統(tǒng)下有功能非常強(qiáng)大超級(jí)終端 (Hyperterminal)工具，而對(duì)于 Linux操作系統(tǒng)下可以使用 mini工具。它是在 GCC 編譯前通過 prefix選項(xiàng)配置的、 所以我們應(yīng)該把工具鏈安裝在 /usr/local/arm目錄下。我們以 tar 格式的安裝包來進(jìn)行安裝， tar 格式的安裝包可以在如下地址下載。 安裝完操作系統(tǒng)后，我們需要安裝 VMware Tools，把 CDROM 設(shè)置為 VMware 的安裝路徑（默認(rèn)為 “C:\Program Files\VMware\VMware Workstation”）下的 文件，進(jìn)入 Linux操作系統(tǒng)，運(yùn)行以下命令 我們可以看到有兩種格式的安裝包，我們選擇 rpm格式，安裝過程如下 如果系統(tǒng)不支持 rpm格式安裝，可以使用 tar 格式，由于我們掛載的 ISO 文件是只讀的，所以需要把安裝包復(fù)制到工作目錄，然后解壓安裝。因?yàn)槲覀兯诘木W(wǎng)絡(luò)問題，我們這里主要采用第一種方案進(jìn)行平臺(tái)研究。它對(duì)于學(xué)習(xí) Unix/Linux操作環(huán)境，或者從 Unix到 Windows的應(yīng)用程序移植，或者進(jìn)行某些特殊的開發(fā)工作，尤其是使用 GNU具集在 Windows 上進(jìn)山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè) 論文 13 行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，非常有用。而且每個(gè)操作系統(tǒng)你都可以進(jìn)行虛擬的分區(qū)、配置而不影響真實(shí)硬盤的數(shù)據(jù)。通過使用 NFS,用戶和程序可以像訪問本地文件一樣訪問遠(yuǎn)端系統(tǒng)上的文件。傳輸速率會(huì)受到主機(jī)連接方式的限制。 （ 3） USB 接口傳輸方式。網(wǎng)絡(luò)傳輸方式一般采用 TFTP（ Trivial File Transport Protocol）協(xié)議。根據(jù)不同的連接方式，可以有多種文件傳輸方式。 （ 4） JTAG 等接口。 缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)比較麻煩。通常串口設(shè)備的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單， 缺點(diǎn)是通訊網(wǎng)絡(luò)速率慢，不適合大數(shù)據(jù)量傳輸。 目標(biāo)板與主機(jī)之間的連接 目標(biāo)板與主機(jī)之間的連接有串口，以太網(wǎng)接口， USB 接口以及 JTAG 幾口等連接方式。 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè) 論文 11 第三章 嵌入式 Linux 系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境 軟件開發(fā)平臺(tái)是嵌入式開發(fā)的關(guān)鍵，由于嵌入式硬件平臺(tái)的存儲(chǔ)空間有限、處理器頻率較低，很難直接在嵌入式硬件式平臺(tái)上建立 Linux 系統(tǒng)、安裝嵌入式開發(fā)軟件，因此只能采用嵌入式交叉開發(fā)環(huán)境來解決這個(gè)問題。 （ 3） 支持 NAND Flash 存儲(chǔ)器的啟動(dòng)，采用 4KB 內(nèi)部緩沖器進(jìn)行啟動(dòng)引導(dǎo)，并且能夠在啟動(dòng)之后把 NAND 存儲(chǔ)器仍然作為外部存儲(chǔ)器使用。 （ 3） 指令長(zhǎng)度及數(shù)據(jù)類型 ARM 微處理器的指令長(zhǎng)度可以是 32 位，也可以為 16 位， ARM 微處理器支持字節(jié)（ 8位）、半字（ 16 位）、字（ 32 位）三種數(shù)據(jù)類型，其中，字需要 4 字節(jié)對(duì)齊，半字需要 2字節(jié)對(duì)齊。 （ 8）支持嵌入式跟蹤宏單元，支持實(shí)時(shí)跟蹤指令和數(shù)據(jù)。 （ 4）設(shè)置保護(hù)單元（ protection unit），適合嵌入式應(yīng)用中對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行分段和保護(hù)。 （ 5）回寫：將指令產(chǎn)生 的結(jié)果回寫到寄存器，包括任何從存儲(chǔ)器中讀取的數(shù)據(jù)。 體系結(jié)構(gòu) ARM920T 是 ARM9 系列的第一個(gè)處理器，它采用五級(jí)流水線，如下圖： （ 1）取指：從存儲(chǔ)器中取出指令，并將其放過指令流水線。面向運(yùn)算的所有操作都在寄存器中執(zhí)行，加快運(yùn)算速度。如在低成本領(lǐng)域中普遍使用的 ARM7TDMI，數(shù)據(jù)和指令占有同一總線，使用同一存儲(chǔ)器時(shí)，即使最簡(jiǎn)單的 Load 和 Store 指令也最少需要訪問 2 次存儲(chǔ)器（ 1 次取指令， 1 次數(shù)據(jù)讀 /寫）。其中比較典型的 ARM 處理器如： ARM7 采用 3 級(jí)流水線結(jié)構(gòu)，采用馮 使用開發(fā)板自帶的直連串口線連接 2440V3 的串口 0 和 PC 機(jī)的串口；交叉網(wǎng)線將 2440V3 的網(wǎng)絡(luò)接口 與 PC相連；將 12V電源適配器連接到板上的 12V輸入插座；把音箱或者耳機(jī)的插頭接入板上的音頻輸出口；液晶屏與 2440V3 的 LCD 接口相連；并用 USB 電纜連接 2440V3 和 PC。當(dāng) J1 接到 Nor Flash一側(cè)時(shí)，系統(tǒng)從 Nor Flash啟動(dòng) ,接 到另一側(cè)是則從 Nand Flash啟動(dòng)。 圖 244 0V3 開發(fā)板 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè) 論文 6 2440V3 開發(fā)板硬件資源 （ 1） CPU處理器 — Samsung S3C2440A，主頻 400MHZ，最高 533MHZ （ 2） SDRAM 內(nèi)存 — 在板 64M SDRAM — 32bit 數(shù)據(jù)總線 — SDRAM 時(shí)鐘頻率高達(dá) 100MHZ （ 3） FLASH 存儲(chǔ) — 在板 64M Nand Flash, 掉電非易失 — 在板 2M Nor Flash，掉電非易失，已經(jīng)安裝 BIOS （ 4） LCD 顯示 — 板上集成 4 線電阻式觸摸屏接口，可以直接連接四線電阻觸摸屏 — 支持黑白、 4 級(jí)灰度、 16 級(jí)灰度、 256 色、 4096 色 STN 液晶屏，尺寸從 寸到 寸，屏幕分辨率可以達(dá)到 1024x768 象素； — 支持黑白、 4 級(jí)灰度、 16 級(jí)灰度、 256 色、 64K 色、真彩色 TFT 液晶屏，尺寸從 寸 到 寸，屏幕分辨率可以達(dá)到 1024x768 象素； — 標(biāo)準(zhǔn)配置為 NEC 256K 色 240x320/ 英寸 TFT 真彩液晶屏，帶觸摸屏； — 板上引出一個(gè) 12V電源接口，可以為大尺寸 TFT 液晶的 12V CCFL背光模塊(Inverting)供電。選擇廣州友善之臂計(jì)算機(jī)有限公司的 2440V3 作為我們的研究平臺(tái)，該開發(fā)板是基于 Samsung 2440 處理器的開發(fā)平臺(tái)，具有完備的硬件資源和豐富的軟件資源包，為我們進(jìn)行嵌入式開發(fā)技術(shù)研究提供了一個(gè)較理想的平臺(tái)。 ARM 結(jié)構(gòu)體系歷經(jīng)多年的 發(fā)展產(chǎn)生出很多版本，目前 Linux幾乎對(duì) ARM 不同系列的處理器都有了相應(yīng)的支持，此外 Linux對(duì)于自己在 ARM 規(guī)劃藍(lán)圖中獲得定義的新特征也有相應(yīng)的支持。與通用計(jì)算機(jī)中的 CPU不同的是，在嵌入式應(yīng)用中，將微處理器裝在專門設(shè)計(jì)的電路板上，只保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，這樣就以最低的功耗和資源實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。 MontaVista Linux 是全球三大嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)及解決方案供應(yīng)商之一的 Monta Vista Software 公司于 1999 年推出的，其重點(diǎn)考慮的是小內(nèi)存，確保響應(yīng)，高可用性等。 181。最新的 Linux內(nèi)核支持 Intelx8Motorola/IBM、 PowerPC、 ARM（ Advanced RISC Machines）、 Compaq（ DEC)Alpha IA 6S/390SuperH 等微處理器體系結(jié)構(gòu)。這就使得開發(fā)人員可以針對(duì)自己的系統(tǒng)來 編譯自己的內(nèi)核，運(yùn)行所需資源少，十分適合嵌入式應(yīng)用。只要遵循GPL的相關(guān)規(guī)定就可以免費(fèi)得到 Linux內(nèi)核的完整源代碼，不用支付版權(quán)稅，可以根據(jù)具體的系統(tǒng)進(jìn)行裁減和優(yōu)化，這對(duì)于構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)具有重要的意義。在所有的操作系統(tǒng)中， Linux操作系統(tǒng)是一個(gè)發(fā)展最快，應(yīng)用最廣泛的操作系統(tǒng)，由于 Linux系統(tǒng)的優(yōu)良特性，使得其成為嵌入式開發(fā)中的首選。在設(shè)計(jì)完成以后，如果需要對(duì)其進(jìn)行修改、升級(jí)換代等，也必須借助于開發(fā)工具和環(huán)境。 （ 3） 實(shí)時(shí)性 ，即 在確定的時(shí)間內(nèi)響應(yīng)某個(gè)事件的特性。 隨著 Inter 的發(fā)展以及 Inter 技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)等結(jié)合日益密切，嵌入式設(shè)備與 Inter的結(jié)合將代表著嵌入式技術(shù)的真正未來。 Linux內(nèi)核的配置、移植，將主要是修改內(nèi)核源代碼樹中各個(gè)文件夾下的配置文件，合理組織新的驅(qū)動(dòng)程序，根據(jù)配置進(jìn)行條件編譯、連接，最終生成內(nèi)核映像文件。隨著 Linux ，嵌入式 Linux在嵌入式領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。它是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)、語(yǔ)音圖像數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合后的產(chǎn)品 。 ARM。 驅(qū)動(dòng) 。 Linux。論文首先提出了在 2440V3平臺(tái)上移植 ，針對(duì)此任務(wù)，對(duì)嵌入式軟件平臺(tái)的構(gòu)建進(jìn)行了詳盡的剖析，包括：安裝交叉編譯工具、配置串口控制臺(tái)工具、配置主機(jī) TFTP和 NFS服務(wù)等。 基于 S3C2440 的嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)移植 Embedded Linux system migrating based on S3C2440 基于 S3C2440 的嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)移 植 【 摘要 】 主要研究基于友善之臂公司的 2440V3開發(fā)板平臺(tái) ， 它的內(nèi)核模塊是采用ARM920T核的 CPU， 外部有 64M的 SDRAM、 64M的 Nand Flash以及 2M的 Nor Flash。深入探討了 Boot Loader的啟動(dòng)方式和啟動(dòng)過程，并給出了 vivi和 UBoot兩種啟動(dòng)引導(dǎo)代碼 Boot Loader的編譯移植方案。 2440V3。 移植 Embedded Linux system migrating based on S3C2440 【 Abstract】 The research and development is mainly based on 2440V3 platform of the Friendlyarm Company. It’s core module adopt ARM920T’s CPU， it has 64M SDRAM, 64M Nand Flash and 2M Nor Flash. The Baseboard integrated many devices， such as serial port, work card, LCD, keyboard, mouse and audio card interface etc. This platform is substantial for domestic ARM lovers to study and research. Here we mainly install a Linux system on VMware. Then the cross pile environment was