ARM平臺下Linux嵌入式系統移植的研究

張占昭

摘要：隨著計算機智能化技術的深入發展，計算機迎來了嵌入式系統時代，其產品也越來越豐富，市場價值不言而喻。作為嵌入式系統的硬件代表產品ARM和軟件產品Linux也得到了前所未有的發展，如何將ARM平臺下Linux嵌入式系統進行移植就顯得尤為重要，本文分析了組成嵌入式系統的軟件Linux和硬件平臺ARM，然后詳細介紹了將Linux系統移植到ARM平臺上的具體方法，旨在將理論研究應用到具體嵌入式產品中。

關鍵詞：Linux；ARM平臺；嵌入式系統

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.097

1嵌入式系統

嵌入式系統和其他的計算機系統一樣，由計算機硬件和軟件組成，其中計算機硬件最成功的作品就是ARM系列；計算機軟件最優代表性的就是Linux系統。嵌入式系統是后計算機時代的發展必然，它以“私人訂制”式應用為核心的計算機相關技術，滿足特定人群和廠家的個性化需要，所以要求相關硬件和軟件必須可以靈活的增加和減少這個特性，其產品也必須是功能可靠；大小可以靈活改變；成本和功耗越低越好，待機時間越長越好。

ARM最為嵌入式系統最成功的架構硬件平臺，換句話說，現在的嵌入式系統硬件平臺幾乎80%來源于ARM。主流的操作系統均可以應用于ARM硬件平臺，Linux系統也不列外。ARM著名的產品有ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10、ARM10E等，并且較以往的硬件平臺，ARM將位數擴展為32位，功能大大加強，也為其架構智能化的軟件系統打下了基礎；與傳統計算機CPU不同的是，ARM將內存和I/O設備統一編址，簡化了指令系統，指令運用更加靈活，效率也就越高；ARM同時使用了大量的寄存器來代替存儲器，大大提升了運行速度，編址方式采用是大端和小端格式相結合的方式，組織形式更加靈活方便。

Linux系統是一個開源的操作系統，源代碼完全公開，每個版本均可在Linux官網下載使用，這個特性滿足了嵌入式系統的核心要求，也就是代碼可以根據需要靈活的裁剪，同時它還可以運行于普通PC機和任何智能終端當中，據統計，在現有的智能設計中，有50%左右的軟件系統平臺使用Linux，內核的配置可以模塊化進行，組合十分靈活；Linux一個重要是編譯方便，普通的簡單代碼可利用Gcc進行編譯，模塊化的代碼可使用Make進行統一編譯，一次編譯，修改代碼后，下次編譯只對修改后的代碼進行編譯，節省了編譯時間，提高了編譯的靈活性，大大提升了代碼開發效率。

Linux操作系統主要由引導程序、內核程序和根文件系統組成。Linux系統的移植性是它的核心優勢，方法是將普通PC計算機上安裝Linux系統（可單獨安裝和虛擬機），然后交叉編譯，然后通過串口或者模擬串口將編譯后的程序下載到宿主機上，調試運行即可，對I/O設備的修改也就更加方便，軟件和硬件的調試更加靈活自如。

2 ARM平臺下Linux嵌入式系統的移植

Linux系統引導程序和普通計算機的引導程序類似，也就是我們熟悉的BIOS，離硬件最近的軟件程序，具體作用是嵌入式系統中軟件和硬件的橋梁，移植具體步驟首先在物理地址00000000H處放置一條無條件轉移指令，跳到系統程序入口處，然后進行硬件初始化操作，包括I/O設備、ARM、存儲器、高速緩存、串口和并口、液晶顯示器驅動等。移植的關鍵是編寫程序即Boodoader，使用它的目的是提高引導程序和硬件初始化時更加安全可靠，并對硬件進行解析，加快移植的效率。

ARM平臺下Linux系統內核的移植就是將程序員開發的程序（實質是內核文件的裁剪）通過通訊方式下載到開發產品上，這就涉及了Linux的文件系統，包括kenel、boot、lib、arch、roach等文件目錄，具體操作如下：第一步配置地址，包括計算機的IP地址、宿主機的IP地址、虛擬機的IP地址等；第二步配置文件的設置，包括XShell通訊文件（WindowsXP系統可以用超級終端）、模擬終端接口、Menuconfig文件等；第三步制作Makefile文件，然后Make編譯調試。

Linux系統的根文件類型主要有ext2、JFFS2、CRAFS、CMPFS等，根文件系統的配置原則是根據系統的需要來選擇，例如內存允許，就選CRAFS。

3結語

本文提出了組成嵌入式系統的硬件和軟件，即ARM和Linux，進而分析了其無可比擬的優越性，提出Linux操作系統主要由引導程序、內核程序和根文件系統組成，并且給出這三類程序具體的移植方法和步驟。