摘要：本文討論了基于ARM的嵌入式操作系統(tǒng)uClinux及其應用開發(fā)設計及實現(xiàn),。在32位ARM核的微處理器S3C4510B的硬件平臺上結(jié)合嵌入式實時操作uClinux． 完成了系統(tǒng)的硬件設計uClinux的編譯、移植,，最后實現(xiàn)了應用程序的添加。
關鍵詞：ARM,；實時操作系統(tǒng)uClinux；S3C4510B,；ARM7TDMI
1 嵌入式操作系統(tǒng)uClinux及其應用開發(fā)
嵌入式軟件平臺由以下部分組成：系統(tǒng)引導程序,、嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核,、文件系統(tǒng)。系統(tǒng)引導程序通常也稱為BootLoad—er ,，代碼量雖少,，但是作用非常大,，相當于PC上的BOIS，負責將操作系統(tǒng)內(nèi)核固化到Flash中和系統(tǒng)初始化工作．然后將系統(tǒng)控制權交給操作系統(tǒng),。文件系統(tǒng)是嵌入式軟件平臺占用存儲量最大的一部分，也是與用戶開發(fā)最相關的一部分,，它存儲了系統(tǒng)配置文件,、系統(tǒng)程序、用戶應用程序和必需的驅(qū)動程序,。
1．1 BootLoader程序
系統(tǒng)引導程序BootLoader是嵌入式系統(tǒng)加電后執(zhí)行的第一個程序,，一般應寫入Flash存儲器中并從起始物理地址0x0開始,。在應用實際中BootLoader的功能主要有：① 將uCLinux內(nèi)核和文件系統(tǒng)燒寫到目標板中；②系統(tǒng)初始化,；③系統(tǒng)的內(nèi)存映射,；④加載uClinux內(nèi)核
1．2 嵌入式操作系統(tǒng)uCiinux
uClinux就是Micro—Control—Linux,，是針對控制領域的嵌入式linux操作系統(tǒng)，它是從Linux 2．0／2．4內(nèi)核派生而來,，沿襲了主流Linux的絕大部分特性，適合不具備內(nèi)存管理單元(MMU)的微處理器／微控制器(例如ARM7TDMI),，它也是一個完全符合GNU／GPL公約的操作系統(tǒng),，完全開放代碼,。和主流的Linux相比，uClinux有以下特點：① 簡化了內(nèi)核加載方式,，uClinux的內(nèi)核可以在Flash上直接運行,；② 采用romfs文件系統(tǒng)作為root文件系統(tǒng),，相對于一般的ext2使用更少的存儲空間,；③ 使用了Flat可執(zhí)行文件格式替代elf格式；④ 使用應用程序庫uClibc替代libc,。
1．3 uClinux的編譯與移植
I-3．1 uClinux系統(tǒng)針對硬件的改動
目前．uClinux已被成功移植到多款微處理器芯片上．但由于嵌入式操作系統(tǒng)的運行是與嵌入式系統(tǒng)的硬件密切相關的．而硬件的設計則會因為使用場合的不同而千差萬別，因此,，在uClinux內(nèi)核源代碼中和硬件緊密相關的部分就應該針對特定的硬件作出適當?shù)男薷摹?/p>
本文中所涉及的對uClinux操作系統(tǒng)源代碼的裁剪修改主要有以下幾個地方：
uClinux內(nèi)核源代碼中對S3C4510B片內(nèi)特殊功能寄存器以及其他相關硬件信息的定義文件hardware．h首先要定義系統(tǒng)工作的主時鐘頻率，本系統(tǒng)的為50MHz,。
／********************************／
define$3C4510b CPU master clock
／********************************／
#define MHz l0o0000
#define fMCLK_ MHz (50 MHz)
#define fMCLK (fMCLK_MHz／MHz)
#define MCLK2 (fMCLK_MHz／21
此外對系統(tǒng)SYSCFG寄存器也進行了相關的設置,。如Cache操作使能,、寫緩沖使能以及設置了特殊功能寄存器組的基指針等,。最后即定義系統(tǒng)存儲器控制寄存器,。
1．3．2 編譯uClinux內(nèi)核
在準備好uClinux的內(nèi)核源代碼后．利用交叉編譯器就可以編譯生成運行在硬件目標板上的uClinux內(nèi)核。首先將U—Clinux內(nèi)核源代~uClinux—Samsung一20031005．tar．gz保存到宿主機的用戶目錄,，解壓完畢后。就會在用戶目錄下生成uClinux—Samsung目錄,。
以下是編譯uClinux的具體過程：
使用make menuconfig或者make xconfig命令進行內(nèi)核配置：
輸人命令：make dep
輸入命令：make clean：
輸入命令：make lib_only：
輸入命令：make romfs：
輸入命令：make image：
輸入命令：make,。
至此整個uClinux源碼的編譯工作就完成了．最后會在／u—Clinux—Samsung／image目錄下生成兩個內(nèi)核文件：image．ram和image．rom,。image．rom~-3"借助~JTAG仿真器直接將其燒寫到目標板上的FLASH存儲單元，I~image-ram則可通過以太網(wǎng)接口,。將其下載至目標板上就可直接運行了。
1．4 嵌入式操作系統(tǒng)uCfinux的應用開發(fā)
下面通過本系統(tǒng)的一個具體實例來描述如何將應用程序添加~UuClinux,，主要的標準方法有如下幾點：
(1)編寫自己的源程序代碼和相應Makefile文件,。uClinux／Linux的應用程序通常放在OS—HOME／user目錄下,，我們在該目錄下創(chuàng)建一個XDQ目錄．且在該目錄下創(chuàng)建源文件xdq．c及它相應的Makefile文件。
(2)修改uClinux—Samsung／config／config．ink件,。在該文件合適的位置增加如下內(nèi)容：
mainmenu_ option next comment
comment ‘xdq’
bool ‘xdq’ CONFIG_ USER_ XDQ_XDQ
endmenu
目的是在Make menuconfig時，uCLinux就會提示你是否需要編譯這個新的應用程序,。
(3)修改uClinux—Samsung／user／Makefile 件,。在該文件合適的位置增加下面一句：
dir-$(CONFIG_USER—XDQ—XDQ)+=xdq
加上這句后,，如果你在Make menuconfig時選擇了這個新應用程序。則編譯時就會編譯這個新的應用程序,。
把修改工作完成后要進行內(nèi)核的編譯工作,，按照以前編譯uClinux內(nèi)核的步驟進行就可以了,。
值得注意的一點是在第一步make menuconfig進行內(nèi)核配置的時候．在Target Platform Selection，要選中Customize Vendor／User Settings fNEW),，選中了該選項后,，與最初我們配置內(nèi)核過程不同的是．它還會在make menuconfig的最后出現(xiàn)一個對話框，在此進行用戶應用程序的配置,，在對話框里出現(xiàn)的文字是在config．in文件中添加的文字,，選中要編譯的應用程序所在路徑,，就會出現(xiàn)另一個對話框，選中要編譯的文件名,，保存好內(nèi)核配置后退出,。用這種方法生成的可執(zhí)行文件在romfs／bin目錄下,。
選擇完要編譯的源文件后．接下來就進行make dep，makeclean等內(nèi)核編譯的后幾步,。以上介紹的是一種基本的添加用戶應用程序的方法,，在將用戶應用程序添加uClinux內(nèi)核運行時,，都需要對內(nèi)核進行部分或全部的編譯,，每次對內(nèi)核編譯完成后，都要先將FLASH存儲器中的內(nèi)容擦除,，然后重新燒寫新編譯好的內(nèi)核到FLASH存儲器中去,。
2 結(jié)束語
ARM內(nèi)核處理器具有體積小、高性能,、低功耗,、低成本等一系列優(yōu)點，是嵌入式電子產(chǎn)品設備由8位機升級到32位機的理想選擇,。uClinux因具有穩(wěn)定良好的移植性,、優(yōu)秀的網(wǎng)絡功能、完備的對各種文件系統(tǒng)的支持以及標準豐富的API等優(yōu)點,，被廣泛應用于嵌入式領域應用前景廣闊。