摘 要：主要介紹32位微處理器S3C44B0X和嵌入式操作系統(tǒng)μClinux的開發(fā)和研究,，提出了ARM和μClinux實現以太網通信的一種方案,，即一套基于嵌入式操作系統(tǒng)的嵌入式網絡軟件開發(fā)平臺,，在此平臺之上,?？梢苑奖氵M行嵌入式應用系統(tǒng)的開發(fā),。
關鍵詞：嵌入式操作系統(tǒng)；μClinux,；ARM,；移植
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隨著網絡技術的發(fā)展，在工業(yè)監(jiān)測,、控制等各個領域,，嵌入式系統(tǒng)將越來越多地支持互聯(lián)網功能。人們對互聯(lián)網的嵌入式系統(tǒng)的功能和可靠性都提出了越來越高的要求,。同時,，隨著微電子技術和半導體技術的迅速發(fā)展，高檔處理器的成本大幅度下降及軟件技術的發(fā)展,，嵌入式操作系統(tǒng)日趨成熟,。
本文對基于32位微處理器和μClinux[1]的嵌入式系統(tǒng)進行了研究，從硬件核心—32位微處理器的選型,，其他硬件部分的設計,，系統(tǒng)驅動程序的編寫，嵌入式操作系統(tǒng)和文件系統(tǒng)的移植,，完成了對一個嵌入式系統(tǒng)從計劃設計到開發(fā)調試的完整過程的研究,。
1 網絡構件的整體結構設計
μClinux的網絡構件的硬件結構圖如圖1所示。本系統(tǒng)采用韓國三星公司的S3C44B0X[2]微處理器,外擴一片norflash芯片HY29LV160B,、nandflash芯片K9F2808u和SDRAM芯片 HY57V561620,，JTAG接口，RS232串口,；帶有開關量采集模塊,、模擬量采集模塊和以太網通信模塊；采用μClinux嵌入式操作系統(tǒng)來進行軟件設計,。
硬件系統(tǒng)上使用了兩種類型的Flash,，一種是norflash，另一種是nandflash,。norflash適宜連續(xù)大容量存儲,，價格相對便宜；相比較,，nandflash隨機存儲速度快,、價格高。所以在本系統(tǒng)中結合兩種Flash的優(yōu)勢,，將移植的操作系統(tǒng)存放在norflash之中,，nandflash則是用來存儲應用程序的代碼和常量,，保證用戶的程序在掉電后不丟失。
該方案設計相對簡單,，硬件電路中采用韓國三星公司的S3C44BOX微處理器,，8 KB Cache、可選的內部SRAM,、2通道UART,、8通道10 bit ADC、71個通用I/O口,、2個可編程32 bit定時器,，能夠基于芯片設計復雜的系統(tǒng)。其架構滿足了μClinux正常運行的基本要求,。
2 系統(tǒng)軟件設計
為使該系統(tǒng)具有較好的實時性和穩(wěn)定性,，在μClinux平臺上設計系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)中各個任務在宏觀上按照一定的關系并行工作,，CPU資源得到充分利用,，系統(tǒng)可靠性得到很大的保證，方便組織開發(fā)任務,。在μClinux平臺上,，軟件設計工作主要包括：Bootloader的移植、μClinux在S3C44B0X上的移植,、驅動程序的編寫和應用程序的編寫,。
2.1 Bootloader的移植
Bootloader是嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)的第一個環(huán)節(jié)，它緊密地將軟硬件銜接在一起,，對于一個嵌入式設備后續(xù)的軟件開發(fā)至關重要,。Blob是Boot Loader Object的縮寫，是一款功能強大的Bootloader,。MBA44B0是一款基于S3C44B0的開發(fā)板,。本文將以運行在MBA44B0開發(fā)板上的Blob的源代碼為基礎，再針對自己的開發(fā)板進行Blob的移植,。Blob的啟動流程的文件關系如圖2所示,。
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Blob編譯后的代碼定義最大為64 KB，并且這64 KB又分成兩個階段來執(zhí)行,。第一階段的代碼在start.s中定義,，大小為1 KB，它包括從系統(tǒng)上電后在0x00000000地址開始執(zhí)行的部分,，并運行在Flash中,，包括對S3C44B0的一些寄存器的初始化和將Blob第二階段代碼從Flash拷貝到SDRAM中。余下63 KB代碼都是第二階段的代碼。其起始文件為Trampoline.s,，被復制到SDRAM后,，就從第一階段跳到這個文件開始執(zhí)行剩余部分代碼。這個階段最大為63 KB,，單詞trampoline詞義為“蹦床”,，所以在這個程序中進行一些BSS段設置、堆棧的初始化等工作后,，最后跳轉到Main.c進入C函數,。
2.2 μClinux的移植[3]
μClinux2.4.x發(fā)行包中的內核對S3C44B0X處理器的支持是不完整的,，因此,，不可能在make config配置選項中選中S3C44B0X目標板后，直接編譯它來得到一個很好的支持S3C44B0X開發(fā)板的內核映像,。這里對μClinux原代碼的改寫主要是對網卡支持部分和中斷部分（這部分時為以后擴展準備的）,，由于RTL8019AS網卡與NE2000系列的網卡是兼容的，所以可以直接借助μClinuxdriversnetne.c源代碼進行改寫,。
?。?）在Ne.c中函數ne_probe就是網卡的檢測函數，如果檢測到Ne2000兼容的網卡就是return 0,，可以參考一下添加的函數的語法格式,，將網卡的基地址、中斷號都放到這里面定義：
#elif defined(CONFIG_ARCH_S3C44B0)
static int once = 0,；
if (once)
return -ENXIO,；
if (base_addr == 0) {
dev->base_addr = base_addr = ARM_NE2000_BASE；
dev->irq = ARM_NE2000_IRQ,；
once++,；
}
其中，ARM_NE2000_BASE和ARM_NE2000_IRQ是在配置內核的時候定義的,。
?。?）ne_probe是被Space.c調用的，這里網卡的檢測是從./drivers/net/Space.c的ethif_probe函數中實現的,，關鍵代碼如下：
if (probe_list(dev, eisa_probes) == 0)
return 0,；
eisa_probes?????????????????? ：在前面定義成全局
static struct devprobe eisa_probes[] __initdata = {
#ifdef CONFIG_DE4X5???????????? /* DEC DE425, DE434, DE435 adapters */
{de4x5_probe, 0},
#endif
…………
{NULL, 0},
}；
添加的函數是：
if (probe_list(dev, arm_probes) == 0)
return 0,；
并定義：
static struct devprobe arm_probes[] __initdata = {
#ifdef CONFIG_ARM
{ne_probe, 0},
#endif
{NULL, 0},
?。?）地址偏移的問題
同樣是在ne.c中ne_probe1的代碼中。為了更好地說明所修改的地方,，首先應該先介紹一下硬件的配置和連接,。這里8019在S3C44B0的Bank 5上，工作在跳線模式，所以起始基地址就是0x0a000600,。還有一點需要特別注意的是：8019工作在16位模式下,，數據線一對一地連接，地址線錯開一位,，即8019的A0連接S3C44B0的A1……這樣,，8019的基地址（Reg0的地址）是0x0a000600，Reg1的地址就是0x0a000602……所以地址不是連續(xù)增加的,，那么對應的驅動程序要做相應的修改,。
#elif defined(CONFIG_ARM)
#define EI_SHIFT(x) ((x)*2)
其中EI_SHIFT可以查看到8390.h的定義。
也有直接訪問外部的代碼,，所以要添加的還有：
#ifdef CONFIG_ARM
regd = inb_p(ioaddr + 0x0d*2);
outb_p(0xff, ioaddr + 0x0d*2); ?? ：函數outb_p和inb_p訪問外部IO的函數
#else
regd = inb_p(ioaddr + 0x0d),；
outb_p(0xff, ioaddr + 0x0d)；
這樣就被解決了地址偏移的問題,，這里采用預處理來添加自己的代碼,，不直接在原有的代碼上修改，可以保證代碼的完整性和可移植性,，也較容易比較和發(fā)現問題,。
主程序和μClinux中的系統(tǒng)文件放在同一個程序下，進行編譯即可,。為了提高執(zhí)行效率,，可以根據實際應用修改μClinux的部分常用代碼，甚至剪切掉某些不必要的代碼,。
基于μClinux的網絡構件的設計方案在硬件上簡潔可靠,；軟件可維護性好，可擴展性好,，有利于系統(tǒng)的后續(xù)開發(fā),，降低了系統(tǒng)設計的復雜性。隨著嵌入式產品研究的深入,，網絡接口芯片的研究也會快速發(fā)展,，使智能化產品的設計更趨向簡單、標準,、成熟,。可以看出,，嵌入式μClinux操作系統(tǒng)與網絡將會得到更大的發(fā)展和更廣闊的應用,。
參考文獻
[1]?周立功 ，陳明計.ARM嵌入式linux系統(tǒng)構建與驅動開發(fā)范例[M].北京：北京航空航天大學出版社,，2006.
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[3]?周立功.ARM嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)實例（一）[M] .北京：北京航空航天大學出版社，2004.