嵌入式系統(tǒng)是一個專用的計算機系統(tǒng),。該系統(tǒng)以計算機技術為基礎,，軟硬件可裁減,，但對功能,、可靠性、成本等都有嚴格的要求,。今天,，一些專用系統(tǒng)需要處理大量的信息，由于傳統(tǒng)的計算機系統(tǒng)很難實現硬件可裁減,，因而已經不能滿足專用系統(tǒng)的需要,。伴隨著我國汽車、家電等產業(yè)的快速發(fā)展,，嵌入式系統(tǒng)的應用與開發(fā)已成為目前IT產業(yè)的一個新的熱點,。基于ARM的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā),，首先要解決的問題是嵌入式操作系統(tǒng)的移植,。Linux操作系統(tǒng)作為一種源代碼開放、同時可支持多種處理器結構的多任務操作系統(tǒng),，具有內核小,、易裁剪、可移植性好等優(yōu)點,，是目前嵌入式系統(tǒng)應用與開發(fā)的主流操作系統(tǒng),。本文主要研究在ARM9平臺上搭建嵌入式Linux系統(tǒng)的實現方法,。

 

1 嵌入式Linux操作系統(tǒng)及特點

    目前，在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中,，52％的項目選擇Linux作為嵌入式操作系統(tǒng),，這與Linux自身的優(yōu)良特性有不可分割的關系。

     Linux操作系統(tǒng)內核源代碼開放,，并具有豐富的軟件資源,。不同的應用領域可以根據需要對內核進行修改，每一種通用程序在Linux都能找到,。在Linux上開發(fā)程序不需要從頭做起,，可以選擇一個類似的軟件進行二次開發(fā)，因而能夠低成本地開發(fā)出滿足自己需要的嵌入式系統(tǒng),。

    另外,，Linux系統(tǒng)能支持多種硬件設備，而且驅動豐富,，能支持多種主流硬件設備和最新硬件技術,。隨著Linux的廣泛應用，許多芯片生產廠家也已經開始為Linux提供驅動,，這為Linux在各種硬件平臺上的應用奠定了基礎,。

     Linux可支持多種體系結構，具有較好的可移植性,。目前,，Linux已經移植到絕大多數硬件平臺上，能夠支持ARM,、MIPS,、LPHA、SPARC等多種體系,，Linux支持幾乎所有流行的CPU,。Linux具備一整套工具鏈，容易建立嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境和交叉運行環(huán)境,，可跨越嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中仿真工具的障礙,。由于其符合IEEE POSIX．1標準，因而應用程序具有較好的可移植性,。

    Linux具有完善的網絡通信和文件管理機制,。實際上，Linux從一開始就與網絡密不可分,，網絡是Linux的最為顯著的特征,。Linux具有ARM9上的嵌入式Linux系統(tǒng)移植的特性，從而保證了它支持所有標準因特網協議,，可以利用Linux的網絡協議棧開發(fā)嵌入式TCP／IP網絡協議棧,。同時,，Linux支持ext2、fat16,、fat32,、romfs等文件系統(tǒng)，從而為嵌入式系統(tǒng)應用開發(fā)打下了很好的基礎,。

 

2 Linux在ARM平臺上的移植

2．1 SBC2410硬件平臺介紹

    SBC2410硬件平臺是具有基于ARM9處理器SBC2410A,，可支持ARM—Linux、WindowsCE等操作系統(tǒng)的嵌入式硬件平臺,。主要硬件資源有一片64 MB SDRAM,，一片64 MBNandFlash，一片1 MB Nor Flash,，一個串口COM0,，一個USB Host A型接口，一個USB Slave B型接口,，以及一個標準的JTAG接口等,。

2．2 Linux在ARM平臺上的移植準備

    首先是要建立交叉編譯環(huán)境。交叉編譯環(huán)境是一個由編譯器,、連接器和解釋器組成的綜合開發(fā)環(huán)境,。交叉編譯工具主要包括編譯器gcc，二進制工具binutils,，目標系統(tǒng)的標準c庫glibc和目標系統(tǒng)的Linux內核頭文件,。宿主機要選好做嵌入式開發(fā)的Linux操作系統(tǒng)，配置好網絡,、NFS服務等,。因為目標機沒有足夠的資源運行開發(fā)工具和調試工具,，所以要在宿主機上建立交叉編譯環(huán)境,，然后由交叉編譯工具生成可執(zhí)行二進制代碼(并不能在宿主機上運行)，再下載到目標板上調試和運行,。交叉編譯標準c環(huán)境的生成步驟包括以下四步：

    (1)獲得binutils,、gcc、glibc的源碼,；

    (2)配置編譯binutils,，得到匯編器和連接器；

    (3)配置編譯gcc源碼,，生成gcc編譯器,；

    (4)配置glibc編譯生成glibc的c庫函數。

2．3 引導程序移植bootloader

    引導程序bootloader是與體系結構緊密相關的部分,，是操作系統(tǒng)內核和應用程序運行之前運行的一小段程序,，用于完成系統(tǒng)的啟動和加載,。它類似于PC機中的BIOS程序。bootloade嚴重依賴于硬件實現,，一般在嵌入式系統(tǒng)中建立一個通用的bootloader是不可能的,。用戶必須自己編寫這一小段程序，從而完成硬件設備的初始化,，建立內存空間的映射圖,，將系統(tǒng)的軟硬件帶到一個合適的狀態(tài)，為操作系統(tǒng)內核的運行做準備,。

    通常bootloader移植分為兩步：

    第一步常用匯編語言實現依賴于CPU體系結構的代碼,。主要包括硬件設備初始化；為加載bootloader準備RAM空間,；拷貝bootloader到RAM空間中,；設置好堆棧。

    第二步常用C語言來實現,。即：初始化本階段要使用到的硬件設備,；檢測系統(tǒng)內存映射(memory map)；將kernel映像和根文件系統(tǒng)映像從flash上讀到ram空間中,；為內核設置啟動參數,；調用內核。圖1所示是bootloader的工作流程圖,。

2．4 內核移植

    內核移植首先應當啟動操作系統(tǒng),，完成內存管理、任務調度,、進程管理,、加載驅動程序、網絡等功能,，然后執(zhí)行應用程序或等待用戶命令,。雖然各功能之間存在復雜的調度關系，但由于Linux分層結構的特點,，已將其中硬件相關的代碼獨立了出來,，因此，移植過程中只需要改動進程管理,、內存管理和設備管理中與硬件相關的那部分代碼,。

    一般情況下，從官方網站上下載的內核不能直接在硬件平臺上運行,，而要跟據具體的硬件平臺重新裁剪,、編譯內核，并根據硬件平臺特性編寫相應的硬件相關的代碼,，將Linux移植到硬件平臺,。對內核代碼的修改包括以下部分：

    (1)修改內核目錄樹根下的Makefile,，找到ARCH和CROSS_COMPILE，修改ARCH=arm,，CROSS_COMPILE=armlinux,，然后設置PATH環(huán)境變量，在文件bashrc中添加expor PATH=／usr／local／arm／3．4．4／bin：＄PATH,，使其可以找到交叉編譯工具鏈,，然后重新登陸。

    (2)設置flash分區(qū),，修改arch／arm／machSBC2410／devs．c用以指明分區(qū)信息,，該文件的內容建立nand flash分區(qū)表；修改arch／arm ／machSBC2410／machsmdk2410．c文件指定啟動時初始化,，并在kernel啟動時依據對分區(qū)的設置進行初始配置,。在Linux源文件目錄下，執(zhí)行makemenuconfig命令,，配置內核產生config文件,，選擇處理器類型為SBC2410，選擇串口驅動設備,，完成后保存config文件,。

    在完成內核的裁減之后，執(zhí)行命令make clean,，編譯內核之前先把環(huán)境給清理干凈,，也可以用makerealclean或makemrproper來徹底清除相關依賴，保證沒有不正確的文件存在,，最后將zimage下載到開發(fā)板,。

 

3 結語

    經過移植，Uboot和Linux在SBC2410平臺就能運行,，在此基礎上,，還可以進一步開發(fā)各類驅動程序及應用軟件。用串口線將SBC2410和PC機相連,，通過超級終端可以看到移植成功,。系統(tǒng)成功啟動后,，就可以進入根文件系統(tǒng),。本文通過分析Linux的特點和移植方法，總結出了一種基于ARM的Linux系統(tǒng)移植的方法,，并實現了Linux系統(tǒng)內核在SBC2410處理器平臺上的移植,。