Linux实时操作系统在s3c2410的移植_贺利军

术
安装好交叉编译环境后，对内核进行编译，解压内核包，编
创 译 Makefile 文件，在 shell 命令下输入命令进行内核配置：make
menuconfig，然后可以开始编译得到需要的镜像文件，编译新内
核的指令有：
新
bash$ make clean
bash$ make dep
bash$ make zImage
编译工具 cross-3.3.2.tar.bz2 的交叉编译环境的安装步骤：
（1）解压文件命令：tar xjvf cross-3.3.2.tar.bz2
（2）把解压的文件夹中的“3.3.2”文件夹拷贝到/usr/local/arm
目录下（如果没有 arm 目录就新建 arm 目录，但是一定要是拷
贝到这个目录，不然不能运行）。
次性地将文件系统的所有内容都解压到内存中，而只是在系统
需要访问某个数据时，计算出该数据在 Cramfs 中的位置，将其
实时解压到内存中，然后通过对内存的访问来获取文件系统中
需要读取的数据。Cramfs 中的解压缩及解压缩之后内存中数据
的存放位置都由 Cramfs 文件系统维护，用户和开发人员不需要
了解过程细节，这样的方式既简单又节约了资源。Cramfs 有如
2 交叉编译环境
嵌入式系统没有足够的资源在本机运行开发工具和调试 工具，故多采用交叉编译调试的方式，即把目标机和宿主机相 连接。交叉编译和调试环境建立在宿主机上，宿主机可以是一 台 PC 机或工作站，对应的目标机可以是开发系统或者产品。双 方之间一般通过串口、并口或以太网接口建立连接关系，其结 构图如图 2 所示。
the work of porting Realtime Operating System Linux to s3c2410 microprocessor and realized process of porting.
技 Key words: Linux; porting; s3c2410 MicroProcessor
下特点：
* 采用实时解压方式，但有延迟；
* Cramfs 数据都是经过处理、打包，不支持写操作；
* Cramfs 中，文件不能超过 16MB；
* Cramfs 的目录中，没有“.”和“..”这两项，故 Cramfs 中目录
的链接数通常仅有一个；
* Cramfs 中，不保留文件的时间戳信息。
Cramfs 的压缩工具包，解压缩进入目录，执行 make 编译，完
Abstract: The paper describes the method of Porting Realtime Operating System Linux to ARM Processor and the structure characteristic
DÄÇEÈF1É!"Å2#$G3Á%UH&VÂ4W5'X6T7(B08PÃ9I@)ÆACÇQRSB0Y`ofembeddedLinuxRealtimeOperatingSystem,anddiscussestheuseofcross-compilerenvironment,detailedanalysisofmanypointsin
“bootloader”,
offset:
0,
size:
0x00020000,
flag:
0 },
{ name:
“param”,
offset:
0x00020000,
size:
0x000E0000,
flag:
0 },
{ name:
“kernel”,
offset:
0x00100000,
size:
0x00300000,
②ROM 启动代码初始化硬件，配置存储映射关系，启动引
导转载程序 bootloader；
③bootloader 继续初始化硬件，检查内存映射，将 kernel 和
文件复制到 RAM，为内核设置启动参数，启动内核；
图 1 Linux 系统结构图
④内核初始化高速缓存和各种硬件设备，挂载文件系统，
贺利军: 讲师 硕士
RS232
开发系统
JTAG OK
JTAG 仿真器
产品 图 2 交叉编译环境结构图
3 实时内核 linux 在 s3c2410 上的移植
要将 Linux 移植到 s3c2410 上，必须对嵌入式系统的启动 过程要清楚，嵌入式系统启动过程包括如下过程：
①处理器复位，跳转到预定义地址处执行 ROM 启动；
嵌入式操作系统应用 文 章 编 号 :1008-0570(2008)10-2-0080-03
中 文 核 心 期 刊 《 微 计 算 机 信 息》 （ 嵌 入 式 与 Ｓ ＯＣ ）２００８ 年 第 ２４ 卷 第 １０－２ 期
Linux 实时操作系统在 s3c2410 的移植
Porting Realtime Operating System Linux to s3c2410
（3） 在命令窗口输入 export PATH=/usr/local/arm/3.3.2/bin:
$PATH
技 （4） 如果输入 arm-然后按下 tab 键能自动补全命令 arm-
linux-, 可以使用 echo $PATH 来查看环境变量中是否有/usr/lo－
cal/arm/3.3.2/bin 路径变量，说明搭建成功。
这 些 指 令 会 在 usr/local/linux -2.6.x/arch/arm/boot/下 生 成
zImage 内核文件（代码略）。
3.3 根文件系统
嵌入式系统也需要一种以结构化格式存储和检索信息的
方法，就需要文件系统参与，几种主要的文件系统有 Romfs、
Cramfs、JFFS2，现在大都采用的是 Cramfs 文件系统。它不是一
术 嵌人式系统就是以应用为中心、以计算机技术为基础，软、 硬件可裁剪，适应应用系统ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ功能、可靠性、成本、体积、功耗等
创 严格要求的专用计算机系统。为了更好发挥硬件的功能和降低 成本，通常的做法就是应用嵌入式操作系统。而 Linux 与 UNIX
新 相似，是以内核为基础、完全内存保护、多任务多进程的操作系 统，支 持 广泛 的 计 算机 硬 件 ，包括 x86、Alpha、Sparc、MIPS、 ARM、NEC、Motorola 等现有的绝大部分芯片，而且程序源码全 部公开，任何人都可以免费使用，只要遵循 GPL 声明，就可自由 修改和传播。但嵌入式 Linux 与普通 Linux 有区别。由于存储资 源和功耗的限制，需要对嵌入式 Linux 系统进行剪裁。主要通过 剔除内核中与对应平台无关的代码、减少无用的动态链接库、 删掉非必要的应用程序、压缩文件系统的手段来减少资源占 用。由于嵌入式的应用对实时性要求较高，嵌入式 Linux 往往也 需要通过修改进程调度法、更改定时器调度算法等对实时性做 相应的修改。 Samsung s3c2410 是韩国三星公司一款基于 ARM920T 内 核的 16 位/32 位 RISC 嵌入式微处理器，主要面向手持设备以 及高性价比，低功耗的应用。运行频率可以达到 203MHz，片上 集成了以下部件：一个 LCD 控制器、SDRAM 控制器、3 个 UART 通道、4 个 DMA 通道、4 个具有 PWM 功能的计时器和 1 个内部 时钟、8 通道 10 位 ADC、触摸屏接口、IIS 总线接口等。
成后会生成 MkCramfs 和 Cramfsck 两个工具，前者用来进行
Cramfs 文件系统的释放及检查，后者用来生成 Cramfs 文件系统。
完成上述工作后，将 bootloader、kernel 和文件系统下载到
《 Ｐ ＬＣ 技术应用 ２００ 例》
邮局订阅号：８２－９４６ ３６０ 元 ／ 年 - 81 -
1 Linux 实时操作 系统结构
Linux 是由芬兰 Linus Benedict Torvalds 开发的实时系统内 核。图 1 说明了 Linux 的系统结构。
嵌入式 Linux 具有分层的体系结构，一般可分为 3 小层及 内核空间和用户空间两大块，每一层模块都屏蔽了其以下各层 的具体细节，只对上层提供功能接口或图形界面，上层模块不 需要知道其一下各层模块的实现方式，只需要利用下层提供的 接口完成相应功能即可。这样的层次模型大大增加了嵌入式 Linux 的安全性、稳定性、剪裁增添模块的便利性。
内核启动参数（boot parameters）
内核（kernel） 根文件系统(root filesystem)
boot loader
图 3 固态存储设备的典型空间分配结构
修改 NAND flash 分区如下：
mtd_partition_t default_mtd_partitions[] = {
{ name:
（１．成都理工大学；２．吉首大学）贺 利 军 1 王 理 燕 1 彭 永 胜 2 陈 建 华 1
ＨＥ Ｌｉ－ｊｕｎ ＷＡＮＧ Ｌｉ－ｙａｎ Ｐ ＥＮＧ Ｙｏｎｇ－ｓ ｈｅｎｇ ＣＨＮＥ Ｊ ｉａｎ－ｈｕａ
摘要:本 文 描 述 了 linux 实 时 操 作 系 统 移 植 到 arm 处 理 器 的 方 法 和 嵌 入 式 linux 实 时 操 作 系 统 的 结 构 特 征 , 论 述 了 利 用 交 叉 编 译 环 境 , 进 行 基 于 s3c2410 微 处 理 器 移 植 linux 的 工 作 中 的 若 干 要 点 做 了 详 细 分 析 和 移 植 的 实 现 过 程 。 关键词: Linux; 移植; s3c2410 微处理器 中图分类号: TP316.81 文献标识码: A
flag:
0 },
{ name:
“root”,
offset:
0x00400000,
size:
0x01400000,
flag:
MF_BONFS },
{ name:
“user”,
offset:
0x01800000,
size:
0x02C00000,
flag:
MF_BONFS }
}；
3.2 嵌入式 Linux 内核
启动完毕，进入正常运行状态。
- 80 - ３６０元 ／ 年 邮局订阅号：８２－９４６
《 现场总线技术应用 ２００ 例》
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嵌入式操作系统应用
Linux 移植主要包括 bootloader 的编写和移植、Linux 内核 配置与构建以及 Linux 文件创建几个步骤。
3.1 bootloader 的编写和移植 一般地，bootloader 都分成主机端（Host）和目标端（Target） 两部分。它是在操作系统内核运行之前运行的，作用主要有初 始化处理器，初始化必备的硬件，下载系统映象，初始化操作系 统并准备执行。 bootloader 的实现除了依赖于 CPU 的体系机构，还依赖于 目标板的设置，本系统的 bootloader 引导程序分为 stagel 和 stage2 两大部分。依赖于 CPU 的体系机构的代码，比如设备初 始化等，放在 stagel 中，采用 ARM 汇编语言来实现，这样可以 达到短小精悍的目的。而 stage2 通常用 C 语言来实现，可以实 现复杂的功能，同时代码具有更好的可读性和可移植性。 bootloader 的 stage1 通常包括以下步骤： * 硬件设备初始化； * 为加载 bootloader 的 stage2 准备 RAM 空间； * 拷贝 bootloader 的 stage2 到 RAM 空间中； * 设置好堆栈； * 跳转到 stage2 的入口点。 bootloader 的 stage2 通常包括以下步骤： * 初始化本阶段要使用到的硬件设备； * 检测系统内存映射(memory map)； * 将 kernel 映像和根文件系统映像从 flash 上读到 RAM 空 间中； * 为内核设置启动参数； * 调用内核。 系统加电或复位后，所有的 CPU 通常都从某个由 CPU 制 造商预先安排的地址上取指令。而基于 CPU 构建的嵌入式系 统通常都有某种类型的固态存储设备(比如：ROM、EEPROM 或 FLASH 等)被映射到这个预先安排的地址上。因此在系统加电 后，CPU 将首先执行 bootloader 程序。图 3 就是一个同时装有 bootloader、内核的启动参数、内核映像和根文件系统映像的固 态存储设备的典型空间分配结构图。