ARM嵌入式Linux系統的實現

王暾

摘要

在網絡化技術、智能化技術及信息化技術進步過程中，極大的發展了嵌入式技術，并于各個領域中廣泛的應用。Linux系統具有良好的穩定性、較高的可靠性等優點，屬于嵌入式領域中的新興力量，市場潛力與商業價值均非常巨大。現階段，嵌入式處理器中應用最廣泛的為ARM，32位，性能高、功耗低，已成為Linux嵌入系統移植的重點之一。因此，本文探討了ARM嵌入式Linux系統的研究與實現。

【關鍵詞】ARM Linux系統 研究 實現

隨著嵌入式操作系統的使用，極大的提高了其可靠性及穩定性，也明顯的增強了系統多任務處理能力。現階段，具有多種多樣的嵌入式操作系統類型，其中，開發首選為Linux系統，具有源碼開放、軟件資源豐富、內核功能強大、多任務處理、支持多種體系結構等優點，而當Linux系統應用于復雜系統中時，有必要研究出特定的硬件平臺與實際應用移植操作系統，以使其功能良好的實現。

1硬件平臺

本文在進行系統硬件單元開發時，以三星ARM920T處理器S3C2410X為平臺。S3C2410X微控制器中，內核為ARM920T，16/32bits，單獨16K指令及數據cache內置其中，支持多種操作系統，如Linux、Wince，利用AMBA作為總線結構，運行時，頻率能夠達到230MHz，性能良好，功耗低，在中高檔手持終端應用開發中較為適合。

2ARM嵌入式Linux系統的研究與實現

2.1建立交叉編譯環境

開發嵌入式系統時，與之配套的開發環境是必須要建立的，通常，編譯環境、調試環境、操作系統配置工具、下載工具均包含在開發環境中。最初開發嵌入式系統過程中，尚未建立目標系統平臺，因而交叉編譯在主機上進行，將需求的啟動引導代碼、操作系統核心生成；隨后，經串口或網絡，主機系統與目標系統間的通信連接有效建立，相互協作下，開發嵌入式系統的工作共同完成。因此，對于嵌入式系統開發來說，組成有兩部分，一部分為主機系統，一部分為目標系統。一般，嵌入式系統不存在軟件開發環境，需運行軟件的開發工作在主機上進行，但開發主機并不兼容目標系統的二進制執行級別，此時，交叉編譯工具即需要使用。開發ARM嵌入式Linux系統過程中，以arm-linux交叉工具鏈作為交叉工具。

2.2Bootloader的研究與移植

PC體系結構中，系統的引導加載程序包含兩部分，一部分為BIOS，另一部分為系統引導程序（位于硬盤MBR中）。但對于嵌入式系統，BIOS固件程序并不存在，較少應用硬盤作為存儲介質，系統存儲時，主要以Flash作為媒質，此種結構下，通過引導程序Bootloader來完成系統的啟動加載。實現Bootloader時，對硬件嚴重依賴，在嵌入式系統中，通過Bootloader的建立基本無法實現，通常，以特定體系結構CPU為依據，實現Bootloader。另外，Bootloader還會對嵌入式板級設備配置形成依賴，即盡管電路板設計時按照統一處理器進行，但Bootloader若想同時運行在兩塊板子上，源程序也要做出適當修改，之后再移植。基于此，嵌入式Linux系統開發時，前提工作之一即為特定Bootloader的移植或開發。VIVI是一種Bootloader，具有強大的功能，支持的微處理器包含SA-1110、S3C2410兩種。本文在移植Bootloader時，以smdk2410為基礎，經修改后實現，修改過程中，硬件常數、Flash分區信息等均是需修改的參數。

2.3ARM Linux內核的移植

Linux包含穩定版與開發板兩種內核，穩定版內核強度為工業級，應用與部署可廣泛開展，對于新發布的，通常只對Bug做出修正，或將新設備驅動程序加入其中；而開發版內核中，多數東西都會較快的變化，加入的新特性所處的階通常為測試、試驗，穩定性較差，應用級操作系統并不適合采用。Linux內核移植時，穩定版內核優先選擇，本文使用2.4.18。移植ARM Linux內核時，應首先啟動內核，啟動過程中，引導任務由引導程序完成后，CPU控制權被Linux接管，之后Linux核心映像代碼由CPU執行，Linux啟動過程開始，運行init后，終端建立；隨后修改移植時需求的代碼，makefile文件的修改為內核啟動部分主要修改的內容，同時，還需要將NAND Flash支持加上，并填寫mtd分區表；接著進行內核配置，Linux內核對模塊化良好的支持，配置Linux內核時，make config、make oldconfig、made menuconfig、make xconfig為常用的方法；最后，實施內核編譯，內核依賴關系建立后，將內核映像、內核組建創建出來，完成編譯。

2.4系統燒寫

VIVI燒寫時，利用JTAG，JTAG線的一端連接計算機并口，另一端連接核心板右下角引出針，連接過程中，要對方向格外注意，保證其白色標記上下對應核心板插針上的白色標記。VIVI燒寫之后，啟動引導可正常進行，但系統此時并非真正可用，內核及根文件系統燒寫工作完成之后才能真正的使用。內核與根文件系統燒寫時，采用Xmodem協議，經串口進行，通過串口，連接主機與目標板，minicom-s輸入Linux終端中，設置minicon。串口配置時采用Serial port setup，奇偶校驗位、流量控制均不需要，默認值狀態保存設置。另外，VIVI啟動后，重新劃分NAND Flash區域，接著即可進行引導程序、內核、根文件系統的燒寫。完成所有燒寫工作后，板子重啟，稍等等信息出現后，表明系統己經正常進入，成功的完成移植。

3結論

本文以ARM處理器為基礎，成功的進行了Linux系統的構建，實現了嵌入式系統開發中有效移植引導程序的目的，具有較高的實用價值，但由于本文研究能力有限，還需要進行更為深入的研究，促進Linux系統的良好發展。

參考文獻

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